轻钙(轻质碳酸钙)的受控过程

　　一种将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程，包括反应一种由石膏和一粒种子组成的混合物，一种矿物酸，或两者都至少有一种碳酸盐来源，由此产生的沉淀碳酸钙是由方解石和/或霰石的形式直接产生的，而不需要从一个vaterite的多态转化。的过程也将石膏转化为沉淀碳酸钙混合物包括提供包括1)石膏2)种子、无机酸,或iii)至少一个添加剂选择集团组成的硫酸铵,有机酸,或铁材料,反应混合物与至少一个碳酸盐源产生沉淀碳酸钙球霰石的形式。

　　沉淀碳酸钙的受控过程。

　　文摘

　　一种将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程，包括反应一种由石膏和一粒种子组成的混合物，一种矿物酸，或两者都至少有一种碳酸盐来源，由此产生的沉淀碳酸钙是由方解石和/或霰石的形式直接产生的，而不需要从一个vaterite的多态转化。的过程也将石膏转化为沉淀碳酸钙混合物包括提供包括1)石膏2)种子、无机酸,或iii)至少一个添加剂选择集团组成的硫酸铵,有机酸,或铁材料,反应混合物与至少一个碳酸盐源产生沉淀碳酸钙球霰石的形式。

　　目前的披露涉及一种将石膏转化为沉淀碳酸钙的受控过程，这种碳酸钙具有理想的多态性和晶粒尺寸特征。

　　有关艺术的描述。

　　此处提供的“背景”描述是为了一般呈现披露内容的目的。在本背景部分所描述的，在本背景部分描述的工作，以及在提交申请时可能未被视为先前技术的描述的某些方面，并没有被明确或隐含地承认为当前披露的现有技术。

　　发电厂是发电的工业设施。每个电站都有一个或多个发电机，一个旋转的机器，通过在磁场和导体之间产生相对运动，将机械能转换成电能。发电所利用的能源变化很大。世界上大多数发电站都燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料发电。化石燃料发电厂通常是燃煤发电站。这些燃煤发电厂在蒸汽锅炉里燃烧煤炭产生热量。蒸汽驱动汽轮机和发电机，然后产生电能。由甘蔗、城市固体废物、垃圾填埋场甲烷或其他形式的生物量所产生的废物，可能会助长一种生物燃料发电厂。这些过程中的废物包括灰、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳。一些气体可以从废水中去除以减少污染。

　　烟气是通过烟道进入大气的气体，它是一种管道或管道，用于从壁炉、烤箱、炉、锅炉或蒸汽发生器中输送废气。通常，烟气是指发电厂产生的燃烧废气。从烟气中去除废物，如二氧化硫。是由空气质量监管机构强制要求减少由燃煤引起的酸雨。为了减少燃煤电厂二氧化硫的排放，燃烧后的烟气用石灰石处理，以石膏的形式将二氧化硫(如硫酸钙)隔离。

　　使用烟气脱硫(此处简称“FGD”)的燃煤电厂，对其使用的石灰石的钙含量设定了非常高的规格。从FGD(如干墙)中回收的硫酸钙有很大的市场(例如干墙)，另外，作为一种具有有限水溶性的固体，它可以有效地从工艺水中分离出来，如果需要或转化为碳酸钙，则可以通过已知的过程将其转化为固体。

　　由燃煤电厂FGD产生的石膏是一种不纯的硫酸钙形式。这些杂质可能对石膏与碳酸盐反应时沉淀碳酸钙的质量和变形有重大影响。例如，硫酸镁是一种从FGD过程中与石膏结合的产物，它的高水溶性增加了清理FGD工艺水的难度。克服这些影响将有利于提供一致的工业碳酸钙。

　　采用煅烧的天然碳酸钙生产沉淀碳酸钙，在工业上得到了广泛的应用。在连续暴露于水和二氧化碳的情况下，产生沉淀碳酸钙的氧化钙的形成力。煅烧天然碳酸钙所消耗的能量是沉淀碳酸钙生产成本的重要组成部分。

　　鉴于上述情况，本披露的一个方面是提供一个受控过程，将石膏转化为沉淀碳酸钙，并在避免上述不利条件的情况下，将其转化为所需的多晶型和晶粒。

　　在其他行业,如钻井油气开采,液体可用于各种原因,如润滑和冷却钻头的切削表面钻探时,控制地层流体压力以防止井喷,维护好稳定、悬浮固体的好,尽量减少流体损失,稳定的地层油井钻,压裂形成附近的好,取代与另一种流体内的流体,打扫好了,测试好,安放一个封隔器,放弃放弃的好或准备好,,否则治疗或形成。这些流体应该能够悬浮添加剂(增加泥土的比重)，一般是细磨砂(硫酸钡)，运输粘土和其他能够附着和覆盖钻孔表面的物质。然而，传统的权重代理可能具有不受欢迎的属性。例如，加重剂，例如铁氧基的加重剂可能会过度磨蚀，并会对设备造成损坏或腐蚀。类似地，硫酸钡剂可以填充井地层中的裂缝，从而抑制碳氢化合物的流动。因此，提供改进的添加剂，如加重剂，改善性能，是可取的。

　　总结

　　根据第一个方面，目前的披露涉及一种将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程，其中包括对一种由石膏和一粒种子，一种矿物酸，或至少一种碳酸盐源产生沉淀碳酸钙的混合物进行反应。反应物和种子和/或控制晶体变形的无机酸和/或沉淀碳酸钙的粒度,沉淀碳酸钙是方解石和霰石的形式和/或球霰石和方解石和霰石可能产生直接从反应没有转换从一个球霰石变形。

　　碳酸盐源至少是由碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵、碳酸钙、白云石、金属碳酸盐和二氧化碳组成的。在一个实施例中，碳酸盐源是碳酸铵、氨基甲酸铵和碳酸氢铵的碳酸盐混合物，碳酸氢铵的含量大于或等于碳酸盐混合物中氨基甲酸铵或碳酸铵的含量。在另一实施例中，碳酸盐源是碳酸铵、氨基甲酸铵和碳酸氢铵的碳酸盐混合物，碳酸氢铵的含量低于碳酸盐混合物中氨基甲酸铵或碳酸铵的含量。在目前的披露中，添加的碳酸盐的量大于混合物中石膏的含量，其中石膏与碳酸盐源的摩尔比从1:11到1:5。在一个实施例中，碳酸盐的来源是二氧化碳与氨或氢氧化铵反应，或在与包括石膏和/或种子、矿物酸或两者的混合物发生反应时发生反应。在另一个实施例中，碳酸盐源是一种碱金属碳酸盐。

　　该种子至少有一种由碳酸钙、白云石、白云石碳酸盐岩、硫酸镁、氢氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和氧化锌组成。在一个实施例中，在混合物中所含的种子的量等于或少于10个wt %与石膏。在另一个实施例中，混合物中所含种子的量至少是石膏的10%。

　　在目前披露的过程中，混合物中可能含有一种矿物酸，而矿物酸至少是一种由硝酸、柠檬酸和磷酸组成的基团。石膏开始材料可能包括碳酸盐杂质，在这种情况下，矿物酸被添加到摩尔等值中，它大于或等于石膏中碳酸盐杂质的摩尔当量。

　　在一个具体的例子中，该混合物进一步由一个由缓冲、分散剂、增稠剂、抗凝剂、消泡剂、流变剂、润湿剂、助溶剂、增亮剂和色素组成的一种添加剂组合而成。根据某些实施例，添加剂是柠檬酸、磷酸、硫酸铵或硫代硫酸钠。在一个实施例中，添加剂的重量百分比从0.5%到10%相对于石膏。

　　目前使用的石膏可以是纯化石膏或非纯化石膏。在一个实施例中，石膏在反应之前过滤、过滤或离心去除杂质。

　　将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程，还包括从脱水、干燥、老化、表面处理、尺寸缩小和选矿等方面选择的至少一种方法处理沉淀碳酸钙。

　　根据第二个方面,目前的信息披露与石膏转化为沉淀碳酸钙的过程,包括提供我)石膏和ii)种子,或至少一个工艺条件选择集团组成的反应温度低于45°c;并对至少一种碳酸盐源的石膏进行反应，形成了以vaterite形式形成的沉淀碳酸钙。反应物和种子和/或工艺条件控制了vaterite的粒径。

　　碳酸盐源至少是由碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵、碳酸钙、白云石、金属碳酸盐和二氧化碳组成的。在另一实施例中，碳酸盐源是碳酸铵、氨基甲酸铵和碳酸氢铵的碳酸盐混合物，碳酸氢铵的含量低于碳酸盐混合物中氨基甲酸铵的含量。在另一个实施例中，碳酸盐的来源是二氧化碳，二氧化碳与氨或氢氧化铵反应，之前或在与包括石膏和种子、矿物酸或两者的混合物反应时。

　　该种子至少有一个由碳酸钙、沉淀碳酸钙、白云石、白云石碳酸盐岩、硫酸镁、氢氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和氧化锌组成。

　　在一个实施例中，该过程进一步包括在反应步骤之前或在反应过程中提供添加剂，其中添加剂为硫酸铵，而硫酸铵则相对于石膏的重量，在混合物中以重量的比例从0.5%增加到10%。在另一个实施例中，铁材料是氧化铁。

　　的过程将石膏转化为沉淀碳酸钙进一步包括至少一个方法处理球霰石从群体中选择包括脱水、干燥、老化、表面处理,尺寸减少,和选矿,处理球霰石转化成方解石和霰石变形或多晶型物的混合。

　　根据第三个方面，目前的披露涉及一种将石膏转化为含有石膏的沉淀碳酸钙的过程;并且用至少一种碳酸盐源对石膏进行反应，以vaterite的形式产生沉淀碳酸钙，这样我)湿的vaterite的pH值小于或等于8，或ii) vaterite是干燥的。在一个实施例中，碳酸盐源是氨基甲酸铵或碳酸铵。

　　在另一方面，该过程还包括在反应步骤之前或在反应过程中提供添加剂，其中添加剂是硫酸铵。

　　根据这一揭示的另一个方面，一种沉淀碳酸钙的方法可能包括在溶液中提供核心或种子材料，在溶液中加入硫酸钙，在溶液中加入碳酸盐，并将碳酸钙沉淀到核或种子材料上。

　　另一方面，碳酸盐的来源可能包括碳酸铵。

　　另一方面，可以在稀酸中溶解核心物质或种子材料，例如盐酸(HCl)。

　　另一方面，核心材料或种子材料可能包括一个称重剂。根据一些实施例，核心材料可能包括氧化铁，例如赤铁矿。根据一些实施例，核心材料可能包括硫酸钡。根据另一个方面,核心材料或种子材料可能包括至少一个AgI通讯社、AgCl,AgBr,AgCuS,AgS,银2,氧化铝,AsSb,AuTe2,尾巴,BaSO4,BaCrO4,包,同天,BiOCl,(生物)2二氧化碳,BiO3,Bi2S3,Bi2O3,曹、CaF2,CaWO4,碳酸钙,二氧化碳(钙、镁),cd,CdTe,Ce2O3,CoAsS,Cr2O3,措,Cu2O,CuS、忍耐力,CuS2,Cu9S5,CuFeS2 Cu5FeS4、CuS。Co2S3、铁+ Al2O4 Fe2SiO4、FeWO4 FeAs2,FeAsS,菲斯,FeS2,FeCO3,Fe2O3、α-Fe2O3,α-FeO(哦),Fe3O3,FeTiO3,硫化汞,Hg2Cl2,分别,角度出发,Mn2S,MnWO4,MnO,汇总,Mn2O3,Mn3O3,Mn2O7,MnO(哦),CaMoO4、二硫化钼、MOO2,MOO3,NbO4,NiO,NiAs2,尼亚斯,尼亚斯,NiS,PbTe,PbSO4,PbCrO4,PbWO4,PbCO3,(PbCl)2二氧化碳,Pb2 + 2 pb4o4,Sb2SnO5,Sc2O3,SnO,SnO2,地面读数,SrCO3,SrSO4,二氧化钛,UO2,V2O3、*大,V2O5,农村村民,Y2O3,YPO4,ZnCO3,氧化锌,ZnFe2O4,ZnAl2O4,硫化锌,ZrSiO4,氧化锆、ZrSiO4的组合。另一方面，种子材料或核心材料可能包括两个或多个同构域，例如，例如，(Ba,Sr)SO4， (Ba,Sr)CO3，或Ba(SO4,CrO3)。

　　根据另一个方面,沉淀碳酸钙可能重量约10%至约10%的碳酸钙和种子材料或核心材料相结合,例如,例如,约10%至约15%的重量,重量约15%至约15%,约20%至约25%的重量,重量约12%至约18%的重量,或按重量约18%至约23%的重量总和碳酸钙和种子材料或核心材料。

　　根据另一个方面，析出的碳酸钙-核心成分可能有一个特定的重力，在大约2.6、3、4、4.5、5或5.5的范围内，上限约为20、15、10、9、8或7，并排列。

　　脱硫烟道气形成石膏的工艺。

　　目前的信息披露与脱硫烟气组成我的过程)擦洗组成的烟气二氧化硫,二氧化硫没收代理产生悬架包括烟气脱硫石膏和水溶液中包括硫酸镁ii)分离的烟气脱硫石膏硫酸镁溶液iii)碳酸反应至少一个与硫酸镁盐解决方案收益率碳酸镁,这可能是形成镁和iv)隔离碳酸镁或菱镁矿。

　　在这里的每一个具体实施例中，都设想了脱硫的烟气是由煤电厂、石油发电厂、天然气发电厂和/或生物质燃料发电厂获得的。

　　在烟气脱硫过程中使用的碳酸钙可以是纯碳酸钙，或添加了镁等成分。根据钙和镁的含量，碳酸钙可分为方解石或白云石等。

　　白云石是一种由碳酸钙镁组成的无水碳酸钙矿物，如CaMg(CO3)2。白云石也用来描述沉积碳酸盐岩，它主要由矿物白云岩组成。矿物白云岩在三角菱形晶系中结晶。它形成白色、褐色、灰色或粉红色的晶体。白云石是一种双碳酸盐，有钙和镁离子的交替结构排列。

　　从目前的信息披露来看，菱镁矿可能指的是碳酸镁的结晶形态或非晶形态，MgCO3。

　　在一些例子中，SO2螯合剂可以是，但不限于含钙的碳酸盐矿物，包括白云石、方解石、霰石、霰石、红岩、红石、明矾石、钡石、伊凯特、无定形碳酸钙、水合物或其组合物。在某一实施例中，SO2螯合剂是白云石或水合物。在一个实施例中，SO2隔离剂是高表面积的vaterite。

　　在用白云石或白云石石灰石进行洗涤后，用任何常规手段，如过滤或离心，将一种用过的碳酸盐流的硫酸镁丰富的上清液与固体石膏副产品分离，并可选择重结晶固体石膏，以获得纯度更高的产品。过滤方法可能是，但不限于真空过滤。分离脱硫石膏的纯度可能是可变的，取决于含硫烟道气体的起始纯度。

　　根据一些实施例，从白云石提取的硫酸镁溶液可以用石膏和/或碳酸盐(如碳酸钙)来控制白云石成分。例如，增加石膏的相对量可以减少白云石的析出，而相对较多的碳酸铵则可能增加白云石的析出。

　　然后用一种合适的碳酸盐盐处理上清液，以产生一种添加沉淀碳酸镁的物质，如菱镁矿。在一个实施例中，碳酸盐盐包括碳酸盐岩或碳酸氢盐离子，其中至少有一种阳离子，由钠、钙、钴、铜、钾、铵、铬、铁、铝、锡、铅、镁、银、钛、钒、锌、锂、镍、钡、锶、水合氢等组成。添加的碳酸盐盐可能是固体形式，在水溶液中，或悬浮或泥浆。在添加碳酸盐盐作为溶液或悬浮液的条件下，溶液或悬液的pH值可能是酸性的(pH值小于6.5)，中性(pH 6.5-7.5)，或碱性(pH值大于7.5)。

　　菱镁矿是一种矿物，具有化学配方MgCO3(碳酸镁)。自然发生的菱镁矿一般是一个三角六边形偏三角面晶系。类似于石灰的生产，菱镁矿可以在木炭的存在下燃烧产生MgO，这种矿物以一种矿物的形式被称为periclase。大量的菱镁矿被烧成氧化镁，这是一种耐火材料，在高炉、窑炉和焚烧炉中用作衬里。菱镁矿也可用作地板材料的粘合剂。此外，它还被用作合成橡胶生产的催化剂和填料，以及制备镁化学品和肥料。从目前的信息披露中分离出来的菱镁矿，特别是作为一种填料色素，特别是对于需要一些d的应用。

　　在一个实施例中，烟气脱硫石膏通过过滤或离心分离出硫酸镁溶液。

　　在目前的披露中，通过过滤或离心分离的石膏可选择性地用于制造墙板或其他建筑材料，2)填埋场，或3)在现有工艺或在下文披露的过程中，由已知工艺转化为碳酸钙。

　　至于在目前披露中使用的石膏，没有特别的限制，石膏可能是天然石膏，合成(例如，化学生产)石膏，FGD石膏，和/或磷石膏。然而，FGD石膏和化学生产的石膏是例子。

　　根据一些实施例，FGD石膏可以磨碎或碾磨。FGD石膏的研磨或碾磨后可能会有一个或多个磁分离、漂白、酸洗或其他选矿过程。

　　纯石膏是一种由硫酸钙二水合物组成的软硫酸盐矿物，其化学式为CaSO4.2H2O。它可以用作肥料，是多种形式的石膏的主要成分，并被广泛地开采。燃煤电厂烟气脱硫(FGD)产生的石膏是硫酸钙的不纯形式。当转化为碳酸钙时，这些杂质可能对石膏与硫酸铵反应产生的沉淀碳酸钙的质量和变形有重大影响。例如，硫酸镁是一种从FGD过程中与石膏结合的产物，它的高水溶性增加了清理FGD工艺水的难度。在这种情况下，美国石膏指的是不纯石膏，一般为80-90%的纯石膏。这种石膏通常含有一些杂质，如方解石和MgCO3，这些杂质可能在1:3的比例。生石膏，或非纯化石膏根据来源可能有可变的纯度。

　　一种将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程。

　　如本文所述，“沉淀碳酸钙”或“PCC”是一种合成的碳酸钙材料，可以根据其组分形态、纯度、形貌、粒径和其他特性(如粒径分布、表面积、立方等)进行定制，采用各种降水技术和方法。沉淀碳酸钙因此有别于天然碳酸钙或天然钙carbonate-containing矿物质(大理石、石灰石、粉笔、白云石、贝壳、等)或地面碳酸钙(天然碳酸钙已地面)的制造方法以及上面提到的各种成分/特点,将更充分地描述以下。

　　采用煅烧的天然碳酸钙生产沉淀碳酸钙的方法众所周知，在工业上得到了广泛的应用。煅烧产生的氧化钙是在连续暴露于水和二氧化碳的情况下产生沉淀碳酸钙。然而，煅烧天然碳酸钙所消耗的能量是生产成本的重要组成部分。因此，将不洁净的FGD石膏，从发电厂的能源生产中产生的大量副产品，或其他非煅烧石膏原料转化为PCC，将为PCC制造提供一种低能耗、经济的方法。本发明涉及一种无煅烧步骤将石膏转化为沉淀碳酸钙的过程，并控制由此获得的沉淀碳酸钙的形态、大小和性能。

　　碳酸钙可以通过一种或多种不同的组分形式从水溶液中沉淀出来，如:vaterite、方解石、霰石、无定形或组合物。通常，vaterite、方解石和霰石是晶体成分，可能有不同的形态或内部晶体结构，例如，菱形、正交、六角形、斜角形或其变体。

　　在地球表面的环境条件下，Vaterite是碳酸钙的亚稳相，属于六角晶系。与方解石或霰石相比，Vaterite的稳定性较差，且其溶解度比上述两个相都高。因此,一旦接触到水球霰石,它可能转换为方解石(如低温)或霰石(高温:˜60°c)。由于通常是热力学不稳定的，所以vaterite是不常见的。

　　方解石形态是*稳定的形式，是自然界中*丰富的形式，可能有一个或多个不同的形状，例如菱形和偏斜角形。菱形的形状是*常见的，其特征是有大约相等长度和直径的晶体，可以聚合或不聚合。方解石晶体通常是三角菱形体。四面体晶体类似于双尖的金字塔，通常是聚合的。

　　霰石形态在环境温度和压力下是可转移的，但在高温和压力下转化为方解石。霰石晶体的特征可以是针状的、针状的或纺锤形的晶体，这些晶体通常是聚集的，通常具有高的长宽或高宽比。例如，霰石的长宽比约为3:1到15:1。例如，霰石可能是由二氧化碳与熟石灰的反应产生的。

　　在目前的情况下，生产一种PCC成分的方法可能会不同，以产生不同的碳酸钙，例如，例如，vaterite，方解石，霰石，无定形碳酸钙，或其组合。方法可能的修改通过改变一个或多个反应速率,混合物的pH值、反应温度、碳酸盐物种存在于反应(如碳酸铵、碳酸氢铵),不同碳酸盐物种的浓度在反应(例如,碳酸铵和/或碳酸氢铵浓度),饲料原料的纯度(如提要石膏纯度),和进料浓度的材料(例如,石膏和/或碳酸盐浓度和/或种子和其他添加剂)。

　　典型的方法

　　在目前的信息披露中，将石膏转化为沉淀碳酸钙的方法是通过a - i或其组合方式完成的。方法和工艺参数的选择可控制沉淀碳酸钙的结构，如晶体多态性和粒径。下面是a - i方法的一般描述。

　　方法

　　该方法包括:

　　我用一种矿物酸处理生石膏，包括但不限于硝酸、硫酸或磷酸，以消耗脱硫过程中残留的任何未反应的钙或碳酸镁。添加到FGD石膏上的矿物酸的量是可选的摩尔当量或超过未反应碳酸盐的量。

　　二世。无机酸处理的脱硫石膏与碳酸铵反应在较低温度下从0-60°C或从8-50°C。以3-300分钟或5-250分钟的时间，在一个vaterite晶体结构中产生碳酸钙，方解石晶体结构，霰石晶体结构，无定形碳酸钙，或混合物或混合物。

　　三世。在干燥或潮湿的状态下，可选地退火产生的碳酸钙，形成所需的多晶或多晶混合物。

　　方法B

　　该方法包括:

　　我用一种矿物酸处理生石膏，包括但不限于硝酸、硫酸或磷酸，以消耗脱硫过程中残留的任何未反应的钙或碳酸镁。添加到FGD石膏上的矿物酸的量与未反应的碳酸盐的量相等。

　　二世。添加方解石(或霰石)(地面碳酸钙)GCC或PCC的无机酸处理脱硫石膏作为种子,低温和碳酸铵反应从0-60°C或从8-50°C。3-300分钟或5-250分钟，用不同的主要形态(如结晶或非晶质)产生碳酸钙，而不添加碳酸钙。方解石可以是菱形或斜角形。

　　方法C

　　该方法包括:

　　我。将碳酸钙添加到生的FGD石膏中，使碳酸钙和硫酸钙有良好的混合。

　　二世。脱硫石膏和碳酸钙反应混合物低温碳酸铵从0−60°C或从8-50°C。，3-300分钟或5-250分钟，用不同的主要晶体结构产生碳酸钙，而不添加碳酸钙。

　　方法D

　　该方法包括:

　　i.在上述方法B或方法C的过程中，准备一种已种的FGD石膏，其中白云石、白云石碳酸盐岩、硫酸镁、氢氧化镁、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)或氧化锌(如ZnO)或混合物，被添加为种子而不是碳酸钙。

　　二世。用碳酸氢铵对已播的FGD石膏进行反应，制备出一种石英晶体结构，方解石晶体结构，霰石晶体结构，非晶质碳酸钙，或混合物或混合物。