Tiền xửlý khoáng chất
Tiền xử lý khoáng chất (không bao gồm các bước xử lý hóa học) bao gồm đập vụn, nghiền và cán nhỏ, cũng như một sốquá trình tách cơ học, chẳng hạn như chiết tách Fe3O4với nam châm.
Tiền xửlý CO2
Sự cacbonat hóa khoáng chất yêu cầu phải xử lý CO2. Nếu CO2 được vận chuyển bằng đườngống thì cácđiều kiện vận hành trong đườngống có thểlà những yêu cầu cần phải vượt qua đối với sựcacbonat hóa khoáng chất.
Có nhiều nghiên cứu đãđềnghịrằng, CO2nên được sửdụngởáp suất tương tự như áp suất đường ống, do đó yêu cầu về sự nén là tối thiểu hoặc không nén [101].
Những đòi hỏi về độtinh khiết trong sựcacbonat hóa là tối thiểu, các cấu tử có tính axit của khí thải có thểchuyển hóatương tựkhi chúng cũng được trung hòa bởi bazơ và có thể sử dụng phương pháp tương tự. Hầu hết trong các quá trình cacbonat hóa, CO2 sẽ được làm nóng sơ bộ, đặc biệt là trong khoảng 100oC và 150oC đối với các quá trình có nước, trong khi đó trong các phảnứng khí-rắn, nhiệt độcó thể đạt từ300°C tới 500°C [106].
Kỹthuật phảnứng cacbonat hóa
Cách đơn giản nhất để cacbonat hóa khoáng chất là phản ứng của khí CO2 với phân tử chất mang oxit kim loại ở các mức nhiệt độ và áp suất ổn định. Tuy nhiên, các phản ứng khí-rắn trực tiếp như vậy lại quá chậm khi thực hiện với các chất được đề cập tới trong phần 2.3.3.3 [107] và chỉ thích hợp với các chất hiếm như các oxit và hydroxit của canxi và magiê [108-110].
Sự cacbonat hóa có thể được thực hiện thành công sau quá trình tiền xử lý, nhưng nó quá đắt và tốn nhiều năng lượng, điều này đặt ra câu hỏi về tính khả thi [109]. Các chất xúc tác hòa tan có thể được thêm vào dung dịch chứa nước bao gồm các axit mạnh và yếu [104, 110], các bazơ [111] và các tác nhân tạo phức để chiết các nhóm SiO2hoặc MgO từkhoáng chất [112].
Có tất cả 3 hướng cacbonat hóađãđược nghiên cứu và một sốít thực nghiệm đặc biệt được kiểm tra, nhưng trong tất cả các trường hợp thì sựthu hồi chất xúc tác là vấn đề đáng ngại nhất. Điều đáng chú ý là sựcacbonat của các oxit kim loại từ chất thải công nghiệp có thể nhanh hơn sựcacbonat từcác silicat tựnhiên [105].
Hướng được đề xuất đầu tiên là hòa tan xecpentin và olivin bằng axit HCl [113]. Quá trình yêu cầu nhiều bước để lắng magiê hydroxit (Mg(OH)2), chất này có thểphản ứng trực tiếp với khí CO2và đểthu hồi HCl. Các bước thu nhiệt và tỏa nhiêt xen kẽ nhau và sự thu hồi nhiệt là không thể thực hiện được, do đó quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng và không khả thi [101, 107]. Cũng như vậy, các dung dịch kiềm mạnh (NaOH) sẽ hòa tan silic oxit từ magiê silicat, do đó cho phép thủy phân hơn nữa chất còn lại (Mg(OH)2); tuy nhiên, cũng trong trường hợp này, sựthu hồi của chất xúc tác là NaOH dường như rất khó khăn[111].
axit axetic [114], axit oxalic [112], axit orthophosphoric [112] và ammonium bisulphate [110].
Một trong số các tác nhân có khả năng giữ các silicat hoặc các ion magiê trong dung dịch bằng cách hình thành các phức chất hòa tan trong nước là EDTA (ethylene diamine tetra acetic acid) [112, 115]. Axit citric cũng có hiệu quả bởi nó liên kết các tính chất axit của nó với các tính chất tạo phức mạnh [115].
Tất cả các chất phụ gia này đều đã được thử nghiệm để tăng sựhòa tan của các khoáng chất silicat nhưng chỉvới trường hợp của axit axetic là có một sơ đồquá trình hoàn thiện, bao gồm thu hồi axit, đã được mô tảvà thực hiện [114]. Quá trình này được thực hiện theo hai bước, đầu tiên các ion kim loại được chiết bằng cách sử dụng axit axetic và sau đó cacbonat được lắng đọng bằng cách thêm CO2. Axit axetic còn lại trong dung dịch như canxi axetat hoặc magiê axetat hoặc là axit tự do có thể được thu hồi. Quá trình mới chỉ được chứng minh đối với wollastinit. Mức độthu hồi bằng thực nghiệm của wollastinit không quá 20% [114].