EE01614U1 - Mitmeetapiline meetod sadestatud kaltsiumkarbonaadi ja ränidioksiidi kontsentraadi tootmiseks kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldavatest jäätmetest ja kõrvalsaadustest - Google Patents

Abstract

Leiutis käsitleb mitmeetepilist meetodit kõrge puhtusastmega sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmiseks jäätmetest ja kõrvalsaadustest, mis sisaldavad kõrges kontsentratsioonis kaltsiumit ja ränidioksiidi. Kaltsiumi- ja ränidioksiidirikas materjal viiakse reaktorisse, milles on segatav ekstraheerimislahus. Reaktoris ekstraheerimise tulemusena saadud kaltsiumirikas lahus eraldatakse jääkmaterjalist, mille järel juhitakse lahusesesse kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks süsinikdioksiidi sisaldav gaas. Sadestunud kaltsiumkarbonaat eraldatakse lahusest. Allesjäänud lahus ja eelmise etapi jääkmaterjal suunatakse täiendavaks kaltsiumi ekstraheerimiseks reaktorisse, kus need segatakse. Saadud lahus eraldatakse tahkest jääkmaterjalist, kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks juhitakse lahusest läbi süsinikdioksiidi sisaldav gaas. Sadestunud kaltsiumkarbonaat eraldatakse lahusest. Protsessi käigus tekkivat jääkmaterjali iseloomustab kõrge ränidioksiidi sisaldus.

Description

 TEHNIKAVALDKOND

Kuna tehnika tasemes on kirjeldatud kaltsiumi ekstraheerimist jäätmetest või tööstuslikest kõrvalsaadustest vesikeskkonnas, samal ajal ränidioksiidi kontsentreerimisega tahkel kujul, käsitleb leiutise valdkond hüdrometallurgiat.

Leiutis käsitleb meetodit ja protsessi kõrge puhtusastmega kaltsiumkarbonaadi sademe sünteesimiseks kaltsiumi ja ränidioksiidi poolest rikastest jäätmetest ja kõrvalsaadustest. Protsessi käigus tekib samal ajal ka silikaadirikast jääkmaterjali, mida saab kasutada tööstuses ränidioksiidi allikana. Nimetatud materjalid on anorgaanilised ja aluselised; tavapärased näited on põlevkivituhk energia või õli ja gaasi tootmisest, kivisöetuhk ja tsemendijäätmed.

TEHNIKA TASE

1) Kasvav nõudlus maailma energiaressursside järele ja riikide püüdlus saavutada energiasõltumatus on viinud selleni, et paljud riigid on valinud madala kalorsusega energiaallikad. Näiteks Eestis kaevandatakse aastas ligikaudu 15 miljonit tonni põlevkivi, mida kasutatakse riigi energiasektoris [1]. Seega tekib aastas hinnanguliselt ligikaudu 7 miljonit tonni kaltsiumirikkaid, väga leeliselisi jäätmeid. Tulenevalt Eesti suurest sõltuvusest põlevkivist on riigil OECD [2] kõige süsinikumahukam ja energiamahukuse poolest kolmas majandus.

Andmed näitavad, et tekkivast põlevkivituhast taaskasutatakse Eestis vaid väike kogus (ligikaudu 3%), ülejäänu ladestatakse ilma töötlemiseta lahtiselt maapinnale [3]. Blinova et al. tehtud uuringus (2012) omistati põlevkivituhale kõrge leeliselisus (pH suurem kui 10) selle toksilise toime tõttu elusorganismidele [4]. Näidatud kõrge leeliselisus on tingitud kaltsiumiühendite rohkusest materjalis.

2) Peale vee on betoon maailmas kõige laialdasemalt kasutatav materjal, kuna see on peamine materjal, mida kasutatakse taristuga seotud rajatistes. Selle suure betooni kasutamisega tekib suures koguses betoonipõhiseid jäätmeid. Näiteks toodetakse Euroopas, USA-s ja Jaapanis kokku üle 900 miljoni tonni betoonijäätmeid aastas; ainuüksi Euroopa panustab sellesse näitajasse 510 miljonit tonni [5]. Portlandtsement, mis on sideaine 98% kogu maailmas toodetud betoonis, on väga leeliseline (pH 12-13) ja sisaldab enam kui 60 massiprotsenti kaltsiumoksiidi [6].

3) Üle maailma toodetakse sadestatud kaltsiumkarbonaati mitmesugustest kõrge puhtusastmega kaltsiumi lähteainest karboniseerimisprotsessiga, Solvay meetodil, lubja-sooda protsessiga, CalciTechi protsessiga või täiteainete ringlussevõtu protsessiga [7]. Nendest protsessidest on karboniseerimine kõige laialdasemalt kasutatav meetod. Traditsiooniliselt sadestatakse karboniseerimisprotsessis kaltsiumkarbonaat süsinikdioksiidi juhtimisel läbi kaltsiumhüdroksiidi vesisuspensiooni. Siin kasutatav kaltsiumhüdroksiid tekib vesilahuse või vee ja kustutamata lubja (CaO) segamisel. Kustutamata lubi on kaevandatud lubjakivi kaltsineerimise saadus. Kaevandatud lähteaine ettevalmistamine kaltsineerimiseks ja kaltsineerimisprotsess ise on kõik energiamahukad protsessid, mille süsiniku jalajälg on hästi dokumenteeritud.

4) Põlevkivituha kasutamisest kaltsiumkarbonaadi tootmiseks ja süsinikdioksiidi sidumiseks on Tallinna Tehnikaülikool (TalTech) varasemalt avaldanud mitu artiklit. Selleteemalises 2011. aasta artiklis esitati matemaatiline mudel kaltsiumkarbonaadi sadestumise protsessi hindamiseks erinevates tingimustes. Sel juhul ennustab mudel massiülekannet sadenemise ajal, mis on põhjustatud süsinikdioksiidi barboteerimisest puhtaks kaltsiumhüdroksiidi suspensiooniks [8]. Sama töörühma teises artiklis on kirjeldatud meetodit sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmiseks põlevkivituhast ja süsinikdioksiidist. Kirjeldatud meetodis kasutatakse kaltsiumi ekstraheerimislahustina vett ja väidetavalt saadakse ligikaudu 96% puhtusastmega kaltsiumkarbonaat osakeste suurusega vahemikus 4-10 μm [9]. Teadlaste hilisemas uuringus on kirjeldatud põlevkivituhast sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmist kaudse vesilahuse karboniseerimise teel. Esitatud meetodi peamised etapid on; i) kaltsiumioonide leostumine tuhast vee abil ja ii) nõrgvee karboniseerimine pideva vooluga desintegraatorreaktoris, millega kaasneb kaltsiumkarbonaadi kristalliseerumine. Tehtud katsete seerias väitsid teadlased, et nad on edukalt tootnud kaltsiidikristalle, milles on 92 -99% kaltsiumkarbonaati ja mille osakeste keskmine läbimõõt on vahemikus 3,7-7,5 μm. Kuigi eelnevad katsed olid edukad, ei ole testitud protsessid kvaliteetsete kaltsiumkarbonaadi kristallide tootmisel tõenäoliselt kaubanduslikult tasuvad. Meetodid, kus kasutatakse vett kaltsiumit ekstraheeriva ainena, nõuavad pumpamiseks ja soojendamiseks suures koguses vett ja seega ka suuremat energiahulka. See puudus on tingitud kaltsiumiühendite vähesest lahustuvusest vees.

5) Patendis EE05446 (2011) [10] on kirjeldatud meetodit süsinikdioksiidi eemaldamiseks suitsugaasidest kaltsiumiühendeid sisaldavate tööstusjäätmete abil. Meetod hõlmab põlevkivituha kasutamist kaltsiumirikka lahuse saamiseks, mis lõpuks toimib süsinikdioksiidi

siduva keskkonnana. Protsessi põhieesmärk on koguda tööstuslikest suitsugaasidest süsinikdioksiid ja kaltsiumkarbonaadi sade näib olevat protsessi kõrvalsaadus. Sel eesmärgil toimub süsinikdioksiidi kogumise algetappides kaltsiumi lahustumine tuhast, karboniseerimine ja kaltsiumkarbonaadi sadestamine samas reaktoris. Seetõttu segatakse suurem osa vabast kaltsiumist, mida saab potentsiaalselt kasutada sadestunud kaltsiumkarbonaadi tootmiseks, tuhaga ja see kaob; seetõttu on meetod sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmiseks ebaefektiivne.

6) Patendis EE05349B1 (2010) on esitatud meetod aluselise reovee neutraliseerimiseks süsinikdioksiidiga suitsugaasides. Selle lähenemise põhieesmärk on neutraliseerida kõrge aluselisusega reovesi, st täpsemalt põlevkivituhaga kokku puutunud vesi. Selle protsessiga ei kontrollita kaltsiumkarbonaadi sadestumise reaktsioonikiirust, mis võib mõjutada lõppsaaduse füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Sarnaselt varem kirjeldatud patendiga kasutatakse ka selles leiutises kaltsiumiioonide lahustamiseks vett.

7) Eloneva, Saidi, Fogelholmi ja Zevenhoveni 2012. aasta artiklis [11] on kirjeldatud sadestunud kaltsiumkarbonaadi valmistamise meetodit terasetööstuse räbust, milles kasutatakse kaltsiumit ekstraheeriva ainena ammooniumisoola (nt ammooniumatsetaati, ammooniumnitraati ja ammooniumkloriidi). Artikli kohaselt juhitakse ekstraheeritud kaltsiumilahusesse süsinikdioksiidi, et tekitada kaltsiumkarbonaadi sade. Siin kogutakse ammooniumisool ja kasutatakse seda uuesti kaltsiumi ekstraheerimise etapis. Vaatamata sarnasustele praeguse tehnika tasemega tekib põhilise sisendmaterjali, st terasetootmise räbu omaduste tõttu meetodi kasutamisel ohtlikku jääkräbu (rikas selliste mürgiste metallide poolest nagu vanaadium [12, 13]), mis nõuab kulukat käitlemist ja töötlemist.

8) Patendis EP2294233B1 (2017) on kirjeldatud ülaltoodud protsessi laiendatud seadistust ja pakutud meetodit vanaadiumi eraldamiseks jääkräbust. Selles leiutises toimub kaltsiumi ekstraheerimine ammooniumatsetaadi lahuse abil. Jääkmaterjali töödeldakse lisaks ammooniumdivesinikfosfaadi ((NH4)H2PO4) lahusega, et saada vanaadiumirikas lahus ja lahja vanaadiumi tahke jääk. Patendiga kaitstakse vanaadiumiga rikastatud filtraadi elektroliiüsimist metallilise vanaadiumi saamiseks. Ammooniumipõhiste soolade kasutamist kaltsiumi selektiivseks ekstraheerimiseks pakkusid esmakordselt Yogo et al (2005) ja sellest ajast alates on nende kasutamise eelised hästi dokumenteeritud mitmes avaldatud uuringus. Seega näib, et selle patendi peamine leiutusekohane etapp on meetod, mida on pakutud vanaadiumi rikastamiseks kaltsiumivaesest jääkmaterjalist. Terasetööstusest pärit räbu sisaldavad suures

kontsentratsioonis vanaadiumit (2-3% aluselises hapnikuahju räbus [13]) ning nagu patendiga kaitstakse, on leiutis mõeldud spetsiaalselt ressursside ekstraheerimiseks raua- ja terasetööstuse räbust.

9) Patendis CA2814435C (2017) on kirjeldatud meetodit kõrge puhtusastmega sadestatud kaltsiumkarbonaadi valmistamiseks kustutamata lubja (mis pärineb kaevandatud kaltsiumkarbonaadi mineraalidest, nagu marmor, lubjakivi ja kriit) ja ammooniumkloriidi lahuse abil. Erinevalt siinsest leiutisest kasutatakse selles meetodis sisendtoormaterjalina üldtuntud esmaseid kaltsiumkarbonaadi allikaid (nagu marmor, lubjakivi ja kriit). Pakutud materjalidega on tõenäoliselt võimalik saada kvaliteetse saaduse ja protsesse iseloomustab vähene juhtimine, kuid keskkonda kahjustatakse esmase materjali kasutamise tõttu. Sadestunud kaltsiumkarbonaadi tootmiseks esmase materjali kasutamise keskkonnamõjud on täpsemalt toodud järgmises jaotises.

LEIUTISE OLEMUS

Avalikustatud leiutise eesmärk on käsitleda mõningaid probleeme, mis esinevad tööstusharudes, mis toodavad kaltsiumirikkaid jäätmeid ja kõrvalsaadusi. Avalikustatud leiutise kasutuselevõtuga vähendatakse vajadust lõplike materiaalsete ressursside ekstraheerimise järele ning on võimalik saavutada sadestatud kaltsiumkarbonaati tootvates ja kasutavates tööstusharudes teatud tsirkulaarsus. Leiutises kasutatavatel meetoditel ja protsessidel on kaks eelist - kasutatud jäätmevoogude väärtustamine, samal ajal süsinikdioksiidi kogumine ja emissiooni vähendamine. Sel põhjusel võib siin esitatud meetodeid liigitada süsiniku kogumise ja kasutamise (CCU, ingl carbon capture and utilization) tehnoloogiaks. -Avalikustatud leiutise eesmärk on esitada kõrge puhtusastmega kaltsiumkarbonaadi sademe sünteesimise meetod, milleks kasutatakse peamise toormaterjalina tööstusest pärinevaid kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldavaid jäätmeid ja kõrvalsaadusi, vähendades seeläbi vajadust esmase materjali ekstraheerimise järele.

Samal ajal on meetodi eesmärk koguda ja kasutada süsinikdioksiidi tööstuslikest heitgaasidest või muul viisil. Samuti on meetodi eesmärk toota ränidioksiidirikast jääkmaterjali, milles on vähe sooli ja saasteaineid, nagu raudja mangaan, ning seega saab seda materjali tööstuses kasutada ränidioksiidi allikana ilma eeltöötluseta või vähese eeltöötlusega.

Lisaks on leiutise eesmärk vähendada protsessist saadava ränidioksiidirikka jääkmaterjali ohtlikkust nii, et nimetatud materjali saaks otse prügilasse ladestada või inertse materjalina

kasutada täitematerjalina ilma eeltöötluseta või vähese eeltöötlusega. Alternatiivina võib materjali kasutada tsemendi ja/või betooni tootmisel.

Nagu ilmneb tehnika taseme kirjeldustest, on kõrge puhtusastmega kaltsiumkarbonaadi sademe tootmiseks mitu meetodit ja protsessi. Enamikus olemasolevates sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmise meetodites kasutatakse kaltsiumiallikana esmast materjali ja välditakse seega keerukust, mis kaasneb väga heterogeensete tööstuslike kõrvalsaaduste kasutamisega. Traditsiooniliste materjalide ja meetodite kasutamisel on eelised, eelkõige kvaliteetne saadus, mida on võimalik toota vähese protsessijuhtimisega; tootmise peamise tooraine, kustutamata lubja tootmine on väga energiamahukas protsess [16]. Samuti kasutatakse kustutamata lubja tootmiseks kaltsiumkarbonaat-mineraale, nagu marmor, lubjakivi ja kriit; ehk neid leidub looduses rikkalikult, leidub kvaliteetse sadestatud kaltsiumkarbonaat-saaduse jaoks vajaliku kvaliteediga materjali piiratud kohtades. Leiutis käsitleb neid probleeme ja sellega esitatakse tööstusest pärineva sekundaarse tooraine kasutamine kaevandatud kaltsiumkarbonaat-mineraalide asendajana kvaliteetse kaltsiumkarbonaadi sademe tootmiseks, See lähenemine hõlmab ka ränidioksiidi pulbri tootmist, mida saab kasutada sellistes tööstusharudes nagu keraamika ja klaasi tootmine.

Erinevalt teadaolevast tehnika tasemest, mis kirjeldab üheetapilist kaltsiumi ekstraheerimist, läbitakse avalikustatud leiutise peamises teostuses sisendmaterjalile (kaltsiumirikkale materjalile ) mitu kaltsiumi ekstraheerimisetappi. Selle seadistuse eelis on

i. väljund-jääkmaterjali massi vähenemine;

ii. energiatarbimise vähenemine toodetud kaltsiumkarbonaat-saaduse massiühiku kohta; iii. kogutud ja kasutatud süsinikdioksiidi koguse maksimeerimine sisendmaterjali massiühiku kohta;

iv. kemikaalide tarbimise vähenemine toodetud kaltsiumkarbonaadi sademe massiühiku kohta;

v. jääkmaterjali leeliselisuse vähenemine, seega väheneb materjali ökotoksilisus; vi. ränidioksiidi ja magneesiumi kontsentreerimine jääkmaterjalis hilisemaks ekstraheerimiseks või kasutamiseks.

On ka leiutisi, milles kasutatakse kõrge puhtusastmega kaltsiumkarbonaadi sademe tootmiseks tööstuslikke kõrvalsaadusi, näiteks terasetööstuse räbu. Üldiselt piiravad terasetööstuse räbu ringlussevõttu ja taaskasutamist selles rikastatult esinevad mürgised metallide

mikroelemendid, eriti vanaadium, ja materjali fosforisisaldus [12, 13]. Seetõttu on vajalik terase valmistamise rabu kasutavate protsesside järgnevad jäätmevoogude kulukas järeltöötlus [14]. Leiutis käsitleb neid probleeme ja sellega pakutakse kasutamiseks suhteliselt „puhtamaid” sekundaarseid ressursse.

Leiutise kasulikud mõjud on kokku võetud allpool:

i. tööstusjäätmetest või kõrvalsaadustest kaubanduslikult tasuva saaduse, st kõrge puhtusastmega sadestatud kaltsiumkarbonaadi tootmine, misläbi vähendatakse esmase materjali kaevandamist, ekstraheerimist ja kasutamist;

ii. tööstusest pärinevat süsinikdioksiidi saab püüda ja kasutada (CCU);

iii. protsessist ülejäänud tahke jääkmaterjali leeliselisuse, raskmetallide ja soolade kontsentratsiooni vähendamine;

iv. materjali tootmine, mida saab ränidioksiidi allikana kasutada tööstusharudes, mis kasutavad toorainena silikaatmineraale;

v. materjali tootmine, mida saab kasutada tsemendi ja või betooni tootmisel ja vähendada veelgi tööstuse süsinikdioksiidi heitkoguseid.

Käesoleva leiutisega on pakutud välja mitmeetapiline meetod sadestatud kaltsiumkarbonaadi ja ränidioksiidi kontsentraadi tootmiseks kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldavatest jäätmetest ja kõrvalsaadustest.

Leiutisekohane meetod sisaldab järgnevalt toodud etappe.

Etapis 1 lisatakse kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldav tahke materjal ekstraheerimislahusesse pidevalt segatavas ekstraheerimise reaktoris, kusjuures nimetatud kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldav tahke materjal on põlevkivituhk või kivisöetuhk või tsemendijäätmed. Etapis 2 tahke jääkmaterjal eraldatakse kaltsiumirikkast lahusest.

Etapis 3 etapis 2 saadud kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse karboniseerimise reaktoris kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks, kusjuures karboniseerimine indutseeritakse gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse suletud reaktoris. Etapis 4 kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse eelmise etapi lahusest.

Etapis 5 etapist 2 saadud jääkmaterjal ja etapist 4 eraldatud ekstraheerimislahus suunatakse ekstraheerimise reaktorisse, kus viiakse läbi teine kaltsiumi ekstraheerimise etapp.

Etapis 6 tahke jääkmaterjal eraldatakse kaltsiumirikkast lahusest.

Etapis 7 etapis 6 saadud kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse karboniseerimise reaktoris kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks, kusjuures karboniseerimine indutseeritakse gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse suletud reaktoris: Etapis 8 kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse eelmise etapi lahusest.

Ekstraheerimislahuseks on ammooniumipõhine vesilahus, eelistatult ammooniumkloriid

(NH4Cl), kõige eelistatumalt ammooniumatsetaat (CH3COONH4).

Tahke kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldava materjali nominaalne tera suurus on väiksem kui 1000 μm, eelistatumalt väiksem kui 500 μm ja kõige eelistatumalt väiksem kui 200 μm, kusjuures eelistatud materjalid on mehaaniliselt sõelutud või eelistatumalt mehaaniliselt peenestatud kuivas keskkonnas.

Etapis 1 on temperatuur ekstraheerimise reaktoris vahemikus 3 °C kuni 100 °C, eelistatult vahemikus 15 °C kuni 80 °C, kõige eelistatumalt vahemikus 25 °C kuni 70 °C, tahke aine ja vedeliku vahekord ekstraheerimise reaktoris on vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 20, eelistatult vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 10, kõige eelistatumalt vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 5, molaarsus ekstraheerimise reaktoris on eelistatult vahemikus 0, 1 kuni 3 M, eelistatumalt vahemikus 1 ,5 kuni 2 M, ja ekstraheerimisetapi lõpus on saadud segu pH-vahemik 8 kuni 13.

Etappides 3 ja 7 on lahuse pH karboniseerimise ajal eelistatult suurem kui 7.5. kõige eelistatumalt suurem kui 8.

Etappides 3 ja 7 juhitakse süsinikdioksiid kaltsiumit sisaldavasse lahusesse barboteerimise või pihustamise teel temperatuuril vahemikus 3 °C kuni 80 °C, eelistatult vahemikus 15 °C kuni 60 °C, kõige eelistatumalt vahemikus 25 °C kuni 45 °C.

Gaasiline süsinikdioksiid pärineb eelistatult tööstuslikest heitgaasidest, milles süsinikdioksiidi sisaldus on suureni kui 5 mahuprotsenti gaasist, kusjuures kõige eelistatumalt tööstuslikus heitgaasis sisalduv süsinikdioksiid enne kasutamist eraldatakse, puhastatakse ja kontsentreeritakse.

Etappides 2, 4, 6 ja 8 hõlmab eraldamistehnoloogia ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos.

Toodetud sadestatud kaltsiumkarbonaadil on kaltsiumkarbonaadi sisaldus suurem kui 95 massiprotsenti, osakese keskmine läbimõõt vahemikus 0,05 kuni 10 μm; raud-III-oksiidi (Fe2O3) kontsentratsioon väiksem kui 0,2 massiprotsenti ja Hunteri valgesuse indeks suurem kui 85%.

Eelistatavalt hõlmab meetod täiendavaid etappe kaltsiumkarbonaadi sademe ja saadava jääkmaterjali veega pesemiseks ja veetustamiseks.

Ammooniumisoolad pesulahuses kontsentreeritakse destilleerimise või eelistatumalt membraaniga eraldamise teel ja kasutatakse uuesti ekstraheerimise protsessis.

Etapis 6 saadud tahkest jääkmaterjalist eraldatakse magnetiliste ja/või keemiliste ekstraheerimismeetodite abil ferromagnetiline materjal.

Reaktor etapis 5 kaltsiumi teise ekstraheerimisetapi jaoks ja reaktor etapis 7 teise karboniseerimisetapi jaoks erineb vastavalt reaktorist etapis 1 kaltsiumi esimese ekstraheerimisetapi jaoks ja reaktorist etapis 3 esimese karboniseerimisetapi jaoks.

Kasutatakse üht reaktorit, kus etapis 6 saadud kaltsiumirikas lahus viiakse läbi etapis 3 kirjeldatud karboniseerimise reaktorisse kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks.

Mitmeetapilise meetodi etapid on seatud järjestikustesse moodulitesse, milles iga moodul koosneb järgmistest etappidest:

i ) kaltsiumi ekstraheerimine,

ii ) tahke aine / vedeliku eraldamine,

iii) karboniseerimine ja sadestamine,

iv) tahke aine / vedeliku eraldamine, et saada kaltsiumkarbonaadi sade.

Pärast kaltsiumi ekstraheerimise lõpetamist järelejäänud jääkmaterjal on peeneteraline pulber ränioksiidi ja magneesiumoksiidi kontsentratsiooniga vastavalt suurem kui 45 massiprotsenti ja suurem kui 15 massiprotsenti.

ILLUSTRATSIOONIDE LOETELU

Joonisel fig 1 on kujutatud leiutise esimest või põhiteostust.

Joonisel fig 2 on kujutatud leiutise teist teostust, milles on üks karboniseerimise reaktor, samas kui põhiteostuses on kaks karboniseerimise reaktorit.

Joonisel fig 3 on kujutatud leiutise kolmandat teostust, milles on üks ekstraheerimis- ja üks karboniseerimise reaktor, võrreldes eelnevate teostustega, milles on kaks ekstraheerimise reaktorit ja üks või kaks karboniseerimise reaktorit.

Joonistel fig 4A ja 4B on kujutatud leiutise neljandat teostust, milles mitu moodulit (joonis fig 4A) on seatud järjestikku (joonis fig 4B). Iga moodul koosneb järgmistest etappidest: i ) kaltsiumi ekstraheerimine, ii) tahke aine / vedeliku eraldamine, iii) karboniseerimine ja sadestamine, iv) tahke aine / vedeliku eraldamine kaltsiumkarbonaadi sademe saamiseks.

LEIUTISE TEOSTAMISE NÄITED

Eesmärkide saavutamiseks esitatakse leiutisega järgmine tehniline protsess: mitmeetapiline meetod sadestatud kaltsiumkarbonaadi ja ränidioksiidi kontsentraadi tootmiseks kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldavatest jäätmetest ja kõrvalsaadustest, milles kasutatakse kaltsiumit ekstraheeriva ainena ammooniumipõhist vesilahust.

Leiutise põhiteostus sisaldab järgmisi etappe, mida on illustreeritud joonisel fig 1.

Näide 1

Etapp 1

Tahke kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldava materjali lisamine ekstraheerimislahusesse (reaktoris 1).

Kaltsiumi lahustamise esimese etapi korral mõjutavad eelistatud tööparameetreid mitu tegurit. Optimaalsete töötingimuste korral leostub kaltsiumit sisaldavast materjalist välja maksimaalne kogus kaltsiumiioone, milleks kasutatakse minimaalselt energiat ja minimaalses koguses ekstraheerimiskemikaali. Tingimused peavad samuti takistama selliste elementide, nagu raud või mangaan, leostumist, millel on teadaolevalt kahjulik mõju lõpptoote kvaliteedile. Lisaks peavad valitud tingimused vältima silikaatide tarretumist, mis võib toimingut keerulisemaks muuta.

Ekstraheerimisprotsess viiakse läbi ammooniumipõhise vesilahuse abil. Valitud lahused võivad valikuliselt ekstraheerida paljudes mineraalides sisalduvaid kaltsiumioone, lahustamata saasteaineid (nagu soolad, raud ja mangaan), mis võivad karboniseerimise ja sadestamise etapis kaltsiumkarbonaadiga koos sadestuda. Nimetatud lahus on kas ammooniumatsetaat (CH3COONH4), ammooniumkloriid (NH4CI) või mõni muu ammooniumi

põhine vesilahus, kuid eelistatult ammooniumkloriid ( NH4CI ) või kõige eelistatumalt ammooniumatsetaat (CH3COONH4).

Materjal, millest kaltsiumit ekstraheeritakse, võib olla mistahes aluseline kaltsiumit sisaldav ühend, kuid eelistatult on see materjal, mida peetakse tööstusjäätmeteks või kõrvalsaaduseks; ja seda saab hankida kas otse või kaudselt tootmisest, prügilatest, maardlatest ja/või varudest. Sellise materjali näidete hulka kuuluvad õli- ja gaasitootmisel saadud põlevkivituhk, kivisöetuhk ja tsemendijäätmed. Nendest näidetest kõige eelistatum materjal avalikustatud leiutise jaoks on energiatootmisel tekkiv põlevkivituhk. Materjal peab olema peeneteraline nominaalse terasuurusega eelistatult väiksem kui 1000 μm, eelistatumalt väiksem kui 500 μm ja kõige eelistatumalt väiksem kui 200 μm. Eelistatult on suuremate osakestega materjalid mehaaniliselt sõelutud või eelistatumalt mehaaniliselt peenestatud kui -vas keskkonnas.

Madalamad temperatuurid parandavad materjalist ekstraheeritavate kaltsiumiioonide lõplikku kogust, kuid paratamatult vähendavad ka lahustumiskiirust. Temperatuur ekstraheerimise reaktoris peab olema vahemikus 3 °C -- 100 °C, kuid eelistatult vahemikus 15 °C -80 °C, Kõige eelistatum temperatuurivahemik lahustamiseks on 25 °C -- 70 °C.

Tahke aine ja vedeliku vahekord lahustamise reaktoris on vahemikus 1 : 1 - 1 : 20, eelistatut vahemikus 1 : 1 - 1 : 10, kuid kõige eelistatumalt vahemikus 1 : 1 - 1 : 5.

Molaarsus ekstraheerimise reaktoris on eelistatult vahemikus 0, 1 M - 3 M, kuid kõige eelistatumalt jääb vahemikku 1,5-2 M.

Lahustumisfaasi lõpus on saadud segu pH vahemikus 8-13.

Selles etapis kasutatav reaktor on pidevalt segatav reaktor.

Etapp 2

Tahke jääkmaterjali eraldamine kaltsiumirikkast lahusest. Valitud eraldamismeetod sõltub tera suurusest, terade jaotusest ja jääkmaterjali tihedusest. Eraldamistehnoloogia võib hõl -mata ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos.

Selle etapi jääkmaterjal suunatakse teise kaltsiumi ekstraheerimisetapi jaoks eraldi reaktorisse (2). Kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse kõrge puhtusastmega kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks (reaktoris 3).

Etapp 3

Suletud reaktoris indutseeritakse karboniseerimine gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse. Süsinikdioksiid hüdrolüüsub, moodustades vesinikkarbonaate, mis dissotsieeruvad karbonaadiks ja vesinikuiooniks. Karbonaatioon reageerib kergesti lahuses olevate kaltsiumiioonidega ja moodustab kaltsiumkarbonaadi sademe.

Gaasilise süsinikdioksiidi hüdratatsioonireaktsioon:

Kaltsiumkarbonaadi kristallide moodustumine:

Kaltsiumkarbonaadi taaslahustumine:

Tuleb märkida, et süsinikdioksiidi lahustumine vees on mõjutatud pH-väärtusest. Vees lahustuv süsinikdioksiid moodustab peamiselt CO32- pH-väärtusel enam kui 9 ja HCO3- pH-väärtusel vähem kui 9 juures. Seetõttu moodustub teoreetiliselt maksimaalne kogus kaltsiumkarbonaadi kristalle ligikaudu pH-väärtusel 9. Leiutises ei ole lahus, millesse süsinikdioksiid lisatakse, vesi, seega on optimaalne pH-tase maksimaalseks kristallide moodustamiseks erinev. Kaltsiumkarbonaadi kristallide tagasilahustumise vältimiseks on lahuse pH eelistatult suurem kui 7,5, kuid kõige eelistatumalt on pH suurem kui X.

Süsinikdioksiid viiakse kaltsiumi sisaldavasse lahusesse kas barboteerimise või pihustamise teel. Temperatuuri hoitakse karboniseerimise ajal vahemikus 3 °C-80 °C, kuid eelistatult vahemikus 15 °C - 60 °C; ja kõige eelistatumalt vahemikus 25 °C - 45 °C. Karboniseerimiseks kasutatav süsinikdioksiid võib olla kas süsinikdioksiid või eelistatult süsinikdioksiidi sisaldavad heitgaasid (süsinikdioksiidi enam kui 5 mahuprotsenti). Eelistatumalt pärineb gaasiline süsinikdioksiid tööstusest, nagu põlevkivi soojusjaamad, kuid kõige eelistatumalt eraldatakse, puhastatakse ja kontsentreeritakse see gaas enne kasutamist.

Etapp 4

Kaltsiumkarbonaadi sademe eraldamine lahusest

Valitud eraldamismeetod sõltub tera suurusest, terade jaotusest ja sademe tihedusest. Eraldamistehnoloogia võib hõlmata ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos.

Ammooniumipõhine vesilahus kogutakse ja suunatakse tagasi ekstraheerimise reaktorisse

1 kasutamiseks esimeses kaltsiumi ekstraheerimise etapis.

Etapp 5

Jääkmaterjal etapist 2 suunatakse ekstraheerimise reaktorisse 2, kus toimub teine kaltsiumi ekstraheerimise etapp. Tingimused (temperatuur, lahuse molaarsus, tahke aine ja vedeliku suhe jne) reaktoris 2 hoitakse samades vahemikes, mis reaktoris 1.

Reaktoris 2 võib jääkmaterjalile teha enam kui ühe ekstraheerimistsükli . See määratakse kindlaks konkreetsest ekstraheerimistsüklist leostuvate kaltsiumiioonide kontsentratsiooni alusel võrreldes vesilahuse koostise ja kogu tarbitud energiaga.

Kui kaltsiumioonide kontsentratsiooni peetakse kasutatavate ressursside suhtes madalaks, suunatakse jäägipartii koos lahusega tahke aine / vedeliku eraldamisetappi.

Etapp 6

Tahke jääkmaterjali eraldamine kaltsiumirikkast lahusest. Eraldamistehnoloogia võib hoimata ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos.

Etapp 7

Kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse kaftsiumkarbonaadi sadestamiseks karboniseerimise reaktoris 4. Suletud reaktoris indutseeritakse karboniseerimine gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse. Süsinikdioksiid viiakse kaltsiumi sisaldavasse lahtisesse kas barboteerimise või pihustamise teel. Füüsikalised parameetrid, nagu temperatuur, hoitakse reaktoris 4 samades vahemikes kui reaktoris 3 (esitatud etapis 3).

Karboniseerimiseks kasutatav süsinikdioksiid võib olla kas süsinikdioksiid või eelistatult süsinikdioksiidi sisaldavad heitgaasid (süsinikdioksiidi enam kui 5 mahuprotsenti). Eelistatumalt pärineb heitgaas tööstusest, nagu põlevkivi soojusjaamad, kuid kõige eelistatumalt eraldatakse, puhastatakse ja kontsentreeritakse gaas enne kasutamist.

Etapp 8

Kaltsiumkarbonaadi sademe eraldamine lahusest. Eraldamistehnoloogia võib hõlmata ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos. Ammooniumipõhine vesilahus kogutakse ja suunatakse ekstraheerimise reaktorisse 2 kasutamiseks kaltsiumi ekstraheerimisel.

Soovi korral võib teisest karboniseerimisetapist saadud kaltsiumkarbonaadi sademel olla erinevad füüsikalised omadused võrreldes esimese karboniseerimisetapi sademega. Seda on võimalik saavutada karboniseerimise reaktoris tööparameetrite ( temperatuur, karboniseerimise kestus, karboniseerimise kiirus, süsinikdioksiidi barboteerimise suurus jne) varieerimisega. See viitab sellele, et kirjeldatud tehnoloogiaga saab samal ajal toota sadestatud kaltsiumkarbonaati, millel on erinevad füüsikalised omadused.

Mõlemast voost toodetud sadestunud kaltsiumkarbonaati iseloomustab peeneteraline valge värvusega pulber kaltsiumkarbonaadi sisaldusega enam kui 95 massiprotsenti ja osakeste keskmise läbimõõduga 0,05 10 μm. Raud-III-oksiidi (Fe2O3) kontsentratsioon on väiksem kui 0,2 massiprotsenti ja Hunteri valgesuse indeks suurem kui 85%.

Jääkmaterjal esimesest (F2) ja teisest (F13) voost on iseloomustatud kui peeneteraline helehalli värvi pulber. Ränioksiidi ja magneesiumoksiidi kontsentratsioon esimesest voost on vastavalt suurem kui 40 massiprotsenti ja suurem kui 10 massiprotsenti. Teises voos on ränioksiidi ja magneesiumoksiidi kontsentratsioonid vastavalt suurem kui 45 massiprotsenti ja suurem kui 15 massiprotsenti.

Leiutise edasise tähistusena pestakse kaltsiumkarbonaadi sade veega ja veetustatakse, et saada kuiv sadestatud kaltsiumkarbonaat. Sarnaselt pestakse saadavat jääkmaterjali veega ja veetustatakse. Pestud lahtistes sisalduvad ammooniumisoolad kontsentreeritakse destilleeri -mise või eelistatumalt membraaniga eraldamise teel ja kasutatakse uuesti kaltsiumi ekstraheerimise protsessis. See vähendab ammooniumlahustite kadu süsteemist.

Leiutise edasise tähistusena eraldatakse ferromagnetiline materjal saadavast jääkmaterjalist (etapist 6) magnetiliste ja/või keemiliste ekstraheerimismeetodite abil ja töödeldakse.

Leiutise edasise tähistusena saab saadavat jääkmaterjali (etapist 6) kasutada tsemendi ja/või betooni tootmisel ilma eeltöötluseta või minimaalse eeltöötlusega.

Leiutise edasise tähistusena saab saadavat jääkmaterjali (etapist 6) edasi töödelda, et kasutada seda tööstuses ränidioksiidmineraalide asendajana.

Leiutise edasise täiustusena võib saadavat jääkmaterjali (etapist 6) otse prügilasse ladestada või inertse materjalina kasutada täiteainena.

Näide 2

Leiutise veel ühes teostuses (teine teostusjoonis fig 2) on seadistuses üks karboniseerimise reaktor võrreldes põhiteostusega, milles on kaks karboniseerimise reaktorit. Sellise seadistuse korral tsirkuleeritakse kaltsiumirikas lahus etapist 6 tagasi karboniseerimise reaktorisse 3. Selles seadistuses on üks kaltsiumkarbonaadi sademe väljundvoog. Põhiteostusega võrreldes on sellel seadistusel madalamad tegevuskulud (väiksema kemikaali- ja energiatarbimise tõttu) ja väiksemad kapitalikulud (väiksema torustike ja reaktorite arvu tõttu).

Näide 3

Avalikustatud meetodi veel ühes teostuses (kolmas teostus, joonis fig 3) on üks kaltsiumi ekstraheerimise etapp. Kuigi sellel lähenemisviisil on võrreldes teiste teostustega mõned eelised, näiteks väiksem energiakasutus, väiksem kemikaalide kadu ja lihtsam protsess, saadakse selle seadistusega madalama kvaliteediga ränidioksiidi voog (kõrge kaltsiumi kontsentratsiooniga) võrreldes mitmeetapilise ekstraheerimisega. Kaltsiumkarbonaadi saagis tahke sisendmaterjali massiühiku kohta on samuti väiksem. Põhiteostuse eelised olid eelnevalt loetletud jaotises „Leiutise ülevaade“ .

Näide 4

Avalikustatud meetodi veel ühes teostuses (neljas teostus, joonised fig 4A ja 4B) on mitu moodulit (joonis fig 4A) seadistatud järjestikku (joonis fig 4B). Iga moodul koosneb järgmistest etappidest: i) kaltsiumi ekstraheerimine, ii) tahke aine / vedeliku eraldamine, iii ) karboniseerimine ja sadestamine, iv) tahke aine / vedeliku eraldamine kaltsiumkarbonaadi sademe saamiseks. Selle seadistuse korral on iga mooduli algne sisendmaterjal eelmise mooduli tahke aine / vedeliku eraldamisetapi (pärast kaltsiumi ekstraheerimist) tahke jääk. Selline seadistus tagab ekstraheerimise ja sadestamisetapi ajal hea kontrolli, kui soovitakse, sünteesida igast voost füüsikaliselt erinevaid või samaseid kaltsiumkarbonaadi kristalle. Kui tööparameetrid on kõigis kaltsiumi ekstraheerimise etappides samad, on kaltsiumiioonide leostumine igas ekstraheerimisetapis eelmise etapiga võrreldes vähesem. See kaltsiumi kontsentratsiooni varieerumine võib mõjutada karboniseerumise käigus moodustunud kaltsiumkarbonaadi kristallide füüsikalisi omadusi. Selle teostuse kasutuselevõtuga on võimalik reguleerida tööparameetreid, et võtta arvesse kaltsiumi kontsentratsiooni vähenemist igas järgnevas nõrgveelahuses. Moodulite arv seerias määratakse tasuvusanalüüsi alusel. See on

otseselt seotud leostuva kaltsiumi kogusega kaltsiumit sisaldavas materjalis, võrreldes kasutatavate töötingimustega.

VIIDATUD ALLIKAD

1. Kearns J, Tuohy E, Tuohy E. „Trends in Estonian oil shale utilization." 2015;(oktoober):22. http://www.digar.ee/id/nlib-digar:268094.

2. „OECD. Environmental performance reviews: Estonia Highlights 2014“ . Environ Perform Rev.2014. https://issuu.com/oecd.publishing/docs/oecd_epr_estonia_highlights.

3. „Estonian Environment Agency. Estonian Environmental Review 2013.“ 2014. https://www.keskkonnaagentuur.ee/en/estonian-environmental-review-2013-1.

4. Blinova I, Bityukova L, Kasemets K, et al „Environmental hazard of oil shale combustion fly ash." J Hazard Mater.2012:229-230:192-200. doi:10.1016/j.jhazmat.2012.05.095

5. Wimala M, Parahyangan UK. „Environmental Impact of Waste Concrete Treatment in Precast Concrete Production." 2017; (juuli 2011).

6. Bernal SA, Rodriguez ED, Kirchheim AP, Provis JL. „Management and valorisation of wastes through use in producing alkali-activated cement materials." J Cliem Techno/ Biotec/mol.2016:91(9):2365— 2388. doi:10.1002/jctb.4927

7. Stratton P. An „Overview' of the North American Calcium Carbonate Market." https://roskill.com/wp/wp-content/uploads/2014/11/dow'nload-roskills-paper-on-the-north-americancalcium-carbonate-market.attachmentl.pdf. avaldatud 2012 vaadatud 20. septembril, 2020.

8. Veits О, Uibu M, Kallas J, Kuusik R. „СO2 mineral trapping: Modeling of calcium carbonate precipitation in a semi-batch reactor." Energy Procedia. 2011;4:771-778. doi:10.1016/j.egypro.2011.01.118

9. Veits O, Uibu M, Kallas J, Kuusik R. „СO2 Mineralisation: Concept for Co-utilization of Oil Shale Energetics Waste Streams in СаСОЗ Production." Energy Procedia.2013;37(jaanuar 2016):5921-5928. doi:10.1016/ j.egypro.2013.06.518

10. Kuusik R, Uibu M, Uus M, Veits O, Trikkel A, Veinjärv R. „Method for elimination of CO2 from flue gases using calcium containing compounds from industrial waste." 2011.

11. Eloneva S, Said A, Fogelholm CJ, Zevenhoven R. „Preliminary assessment of a method

utilizing carbon dioxide and steelmaking slags to produce precipitated calcium carbonate.“ Appl Energy.2012;90( 1 ):329— 334. doi:10.1016/j.apenergy.2011.05.045

12. Hobson AJ, Stewart DI, Mortimer RJG, Mayes WM, Rogerson M, Burke IT. „Leaching behaviour of co-disposed steel making wastes: Effects of aeration on leachate chemistry and vanadium mobilisation." Waste Manag.2018;81:1-10. doi:10.1016/j.wasman.2018.09.046

13. Ye G, Kärsrud K, Lindvall M. „Overview of the VILD-project, Vanadium Recovery from BOF-slag, a Long Term Slag Project for the Swedish Steel Industry." Fray Int Symp.

2011;(mai):1— 11.

14. Teir S, Eloneva S, Revitzer H, Zevenhoven R, Salminen J, Fogelholm C-J. „Method of Producing Calcium Carbonate From Waste and Byproducts/12017: 1-14.

15. Yogo K, Teng Y, Yashima T. Yamada K. „Development of a new CO2 fixation/utilization process ( 1 ): Recovery of calcium from steelmaking slag and chemical fixation of carbon dioxide by carbonation reaction." J Chem Inf Model.2005:2427. doi:10.1017/CB09781107415324.004

16. Sagastumc Gutierrez A, Cogollos Martinez JB, Vandecasteele C. „Energy and exergy assessments of a lime shaft kiln." Appl Therm Eng.2013:51(1-2):273 -280.

doi:10.1016/j.applthermaleng.2012.07.013

Claims (16)

1. 1. Mitmeetapiline meetod sadestatud kaltsiumkarbonaadi ja ränidioksiidi kontsentraadi tootmiseks kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldavatest jäätmetest ja kõrvalsaadustest, mis erineb selle poolest, et meetod sisaldab etappe, milles: etapis 1 lisatakse kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldav tahke materjal ekstraheerimislahusesse pidevalt segatavas ekstraheerimise reaktoris, kusjuures nimetatud kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldav tahke materjal on põlevkivituhk või kivisöetuhk või tsemendijäätmed; etapis 2 tahke jääkmaterjal eraldatakse kaltsiumirikkast lahusest; etapis 3 etapis 2 saadud kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse karboniseerimise reaktoris kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks, kusjuures karboniseerimine indutseeritakse gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse suletud reaktoris; etapis 4 kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse eelmise etapi lahusest; etapis 5 etapist 2 saadud jääkmaterjal ja etapist 4 eraldatud ekstraheerimislahus suunatakse ekstraheerimise reaktorisse, kus viiakse läbi teine kaltsiumi ekstraheerimise etapp; etapis 6 tahke jääkmaterjal eraldatakse kaltsiumirikkast lahusest; etapis 7 etapis 6 saadud kaltsiumirikas lahus karboniseeritakse karboniseerimise reaktoris kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks, kusjuures karboniseerimine indutseeritakse gaasilise süsinikdioksiidi lisamisega otse kaltsiumit sisaldavasse vesilahusesse suletud reaktoris; etapis 8 kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse eelmise etapi lahusest.
2. 2. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest , et ekstraheerimislahuseks on ammooniumipõhine vesilahus, eelistatult ammooniumkloriid (NH4CI), kõige eelistatumalt ammooniumatsetaat (CH3COONH4 ).
3. 3. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1 või 2, mis erineb selle poolest, et nimetatud tahke kaltsiumit ja ränidioksiidi sisaldava materjali nominaalne tera suurus on väiksem kui 1000 μm, eelistatumalt väiksem kui 500 μm ja kõige eelistatumalt väiksem kui 200 μm, kusjuures eelistatult on materjalid mehaaniliselt sõelutud või eelistatumalt mehaaniliselt peenestatud kuivas keskkonnas.
4. 4. Meetod vastavalt nõudluspunktidele 1 kuni 3, mis erineb selle poolest, et etapis 1 on temperatuur ekstraheerimise reaktoris vahemikus 3 °C kuni 100 °C, eelistatult vahemikus 15 °C kuni 80 °C, kõige eelistatumalt vahemikus 25 °C kuni 70 °C, tahke aine ja vedeliku vahekord ekstraheerimise reaktoris on vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 20, eelistatult vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 10, kõige eelistatumalt vahemikus 1 : 1 kuni 1 : 5, molaarsus ekstraheerimise reaktoris on eelistatult vahemikus 0,1 kuni 3 M, eelistatumalt vahemikus 1,5 kuni 2 M, ja ekstraheerimisetapi lõpus on saadud segu pH-vahemik 8 kuni 13.
5. 5. Meetod vastavalt nõudluspunktidele 1 kuni 4, mis erineb selle poolest, et etappides 3 ja 7 on lahuse pH karboniseerimise ajal eelistatult suurem kui 7,5, kõige eelistatumalt suurem kui 8.
6. 6. Meetod vastavalt nõudluspunktidele l kuni 5, mis erineb selle poolest, et etappides 3 ja 7 juhitakse süsinikdioksiid kaltsiumit sisaldavasse lahtisesse barboteerimise või pihustamise teel temperatuuril vahemikus 3 °C kuni 80 °C, eelistatult vahemikus 15 °C kuni 60 °C, kõige eelistatumalt vahemikus 25 °C kuni 45 °C.
7. 7. Meetod vastavalt nõudluspunktile 6, mis erineb selle poolest, et gaasiline süsinikdioksiid pärineb eelistatult tööstuslikest heitgaasidest, milles süsinikdioksiidi sisaldus on suurem kui 5 mahuprotsenti gaasist, kusjuures kõige eelistatumalt tööstuslikus heitgaasis sisalduv süsinikdioksiid enne kasutamist eraldatakse, puhastatakse ja kontsentreeritakse.
8. 8. Meetod vastavalt nõudluspunktidele 1 kuni 7, mis erineb selle poolest, et etappides 2, 4, 6 ja 8 hõlmab eraldamistehnoloogia ühte järgmistest meetoditest või neist mõne või kõigi kombinatsiooni: sadestamine, tsentrifuugimine, dekanteerimine, filtrimine, pöördosmoos.
9. 9. Meetod vastavalt nõudluspunktidele 1 kuni 8, mis erineb selle poolest, et toodetud sadestatud kaltsiumkarbonaadil on kaltsiumkarbonaadi sisaldus suurem kui 95 massiprotsenti, osakese keskmine läbimõõt on vahemikus 0,05 kuni 10 μm; raud-III-oksiidi (Fe2Oμ) kontsentratsioon on väiksem kui 0,2 massiprotsenti ja Hunteri valgesuse indeks on suurem kui 85%.
10. 10. Meetod vastavalt nõudluspunktidele 1 kuni 9, mis erineb selle poolest, et meetod hõlmab täiendavaid etappe kaltsiumkarbonaadi sademe ja saadava jääkmaterjali veega pesemiseks ja veetustamiseks.
11. 11. Meetod vastavalt nõudluspunktile 10, mis erineb selle poolest, et ammooniumisoolad pesulahuses kontsentreeritakse destilleerimise või eelistatumalt membraaniga eraldamise teel ja kasutatakse uuesti ekstraheerimise protsessis.
12. 12. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et etapis 6 saadud tahkest jääkmaterjalist eraldatakse magnetiliste ja/või keemiliste ekstraheerimismeetodite abil ferromagnetiline materjal.
13. 13. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et reaktor etapis 5 kaltsiumi teise ekstraheerimisetapi jaoks ja reaktor etapis 7 teise karboniseerimisetapi jaoks erineb vastavalt reaktorist etapis 1 kaltsiumi esimese ekstraheerimisetapi jaoks ja reaktorist etapis 3 esimese karboniseerimisetapi jaoks.
14. 14. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile 1 kuni 12, mis erineb selle poolest, et on üks karboniseerimise reaktor, kus etapis 6 saadud kaltsiumirikas lahus viiakse etapis 3 kirjeldatud karboniseerimise reaktorisse kaltsiumkarbonaadi sadestamiseks.
15. 15. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et nõudluspunktile 1 vastava mitmeetapilise meetodi etapid on seatud järjestikustesse moodulitesse, milles iga moodul koosneb järgmistest etappidest: i ) kaltsiumi ekstraheerimine, ii ) tahke aine / vedeliku eraldamine, iii ) karboniseerimine ja sadestamine, iv) tahke aine / vedeliku eraldamine, et saada kaltsiumkarbonaadi sade.
16. 16. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et pärast kaltsiumi ekstraheerimise lõpetamist järelejäänud jääkmaterjal on peeneteraline pulber ränioksiidi ja magneesiumoksiidi kontsentratsiooniga vastavalt suurem kui 45 massiprotsenti ja suurem kui 15 massiprotsenti.