[发明专利]用于处理硅酸盐矿物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理硅酸盐矿物的方法。所述方法使用硅酸镁作为起始材料并产生包含碱金属原硅酸镁的无水产物，所述无水产物然后用水进行处理从而获得包含非晶硅酸镁水合物的产物，所述包含非晶硅酸镁水合物的产物可以经受进一步处理以产生其它产物。

背景技术

硅酸镁岩石构成大部分的地幔，并且在许多地方还发现这种岩石的大面积的沉积物。地幔的组成为大约70％的碱性原硅酸镁(Mg₂SiO₄)，并且，当此材料在接近地表以晶体形式发现时它通常是以橄榄石的形式，这基本上是代表地幔的两个主要成分的镁橄榄石(纯Mg₂SiO₄)和铁橄榄石(纯Fe₂SiO₄)之间的固溶体。在地壳中，除了橄榄石，无水硅酸镁也作为辉石出现，如顽辉石(MgSiO₃)。或者在表面或者在地壳内部的深处，由于水的作用，无水硅酸镁转化成普通的硅酸镁水合物矿物如蛇纹石(理想化的全部组成为Mg₃Si₂O₅(OH)₄)，以及滑石(理想化的全部组成为(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)。

硅酸镁岩石构成两个重要元素(镁和硅)以其氧化形式(MgO和SiO₂)的优异的来源。从这些岩石中提取这两种氧化物的方法迄今为止是非常耗能的并因此而没有商业化。

尽管硅酸镁矿物往往是非常“不反应的”(例如，因为它们具有高的熔点并且也仅仅非常缓慢地溶解在水或稀酸中)，然而已知硅酸镁矿物会与熔融碱金属碳酸盐(如碳酸钠(Na₂CO₃))迅速发生反应。这种方法，通常称为“碳酸盐熔合”，常被用于制备用于化学分析的矿物。通常地，添加大量过量的固体碱金属碳酸盐(通常相对于一份的硅酸镁岩石至少十份的碱金属碳酸盐)并将混合物加热至适当地高于碱金属碳酸盐的熔点。硅酸镁完全溶解在所得的熔化物中，在其冷却后可以容易并快速地溶解在强酸性水溶液中，然后通过标准的化学技术来分析溶液，从而允许岩石的所有元素的分析。碳酸盐熔合方法是小规模的方法；其是分析方法而不是制备方法，并且其是不节能的，因为它涉及熔化大量过量的碱金属碳酸盐以充分溶解硅酸镁。

根据国际化妆品原料命名(INCI)，有时使用术语硅酸钠镁来鉴定以纳米颗粒的形式的合成的锂蒙脱石，其在水中形成透明凝胶。根据这种产品的一个制造商，锂蒙脱石具有式(Mg_5.2Li_0.8)(Si₈)O₂₀(OH)₄Na_0.8。

发明内容

本发明试图提供一种用于从硅酸镁岩石生产碱金属原硅酸镁以及氧化镁和/或碱金属硅酸盐的方法，并且碱金属原硅酸镁和氧化镁和/或碱金属硅酸盐可以用于经受化学作用以捕获二氧化碳(CO₂)并且可以经受进一步处理以生产多种有用的产物。

因此本发明提供一种用于制备第二组合物的方法，所述方法包括步骤：

-在500至1200℃的温度下通过碱金属碳酸盐化合物与硅酸盐的反应而制备第一组合物，所述第一组合物包含碱金属原硅酸镁和任选地包含或者(i)氧化镁或者(ii)碱金属硅酸盐，所述碱金属碳酸盐化合物为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或它们的混合物，碱金属碳酸盐化合物与硅酸镁的摩尔比为4:1至1:4，碱金属碳酸盐化合物以式为R₂O的碱金属氧化物表示，其中R表示碱金属，所述硅酸镁以式为SiO₂的二氧化硅表示，以及

-将第一组合物与水接触以产生包含非晶硅酸镁水合物(M-S-H)的第二组合物。

M-S-H表示可变组分的非晶硅酸镁水合物。其可以通过以pMgO.SiO₂.qH₂O的形式的氧化物的式来表示，其中p通常为0.5至2.0，优选为0.6至1.5；并且q通常为1至4。

碱金属碳酸盐化合物(以碱金属氧化物表示)与硅酸镁(以二氧化硅表示)的摩尔比优选为<4:1至1:4，更优选为3:1至1:3，例如2:1至1:2。所述比最优选约为1。

碱金属优选为钾或，更优选为钠。