JPS63500864A

JPS63500864A - 超苦鉄質岩石の脱蛇紋石化による元素および化合物の製造

Info

Publication number: JPS63500864A
Application number: JP61505296A
Authority: JP
Inventors: モレンシー，モーリス
Original assignee: ウルトラマフイツク　テクノロジ−，インコ−ポレイテツド
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1986-09-11
Publication date: 1988-03-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】超苦鉄質岩石の脱蛇紋石化による元素および化合物の製造肢街分丘本発明は超苦鉄質岩石またはある粘土原料の脱蛇紋石化による元素および化合物の製造に関する。特に９本発明は超苦鉄質岩石（例えば２石綿鉱山の尾鉱）、または構造水（ｓｔｒｕｃ−ｔｕｒａｌ　ｗａｔｅｒ　）を含有する粘度原料から、マグネシウム、ニッケル、および他の金属相当物を含有する固体副産物だけでなく、ガス状の水素および炭化水素を製造することに関する。

茨血阿背糸カナダおよびアメリカ合衆国を含む数多くの国々で、ここ１０年間にわたって石綿の採鉱が大規模に実施されている。石綿の採鉱はケベック州のセットフォード鉱山地区だけでも。

かなりの量の石綿鉱山の尾鉱をもたらし、しばしば年間３千万トンを越える割合で堆積されている。これらの堆積物は。

荒涼とした風景上の不毛の山のようであって、公衆安全に対する脅威である。これらの堆積物は、乾燥した天候の時には石綿の尾鉱の塵埃にまみれるため、公衆安全の観点から、衛生当局が関与するために十分な量の残留石綿（温石綿）を含んでいる。環境上、これらの人工の山は目障りであり、そしてこの原料が化学的な風化に対して抵抗性を有し、かつ植物の生命を維持する能力がないため、不動産としての価値は全くない。そしてこれまで、このような重大な生態学的問題および衛生上の問題を処理する経費的に有効な手段は存在しなかった。

火成岩に補集されたガスの存在は、以下の文献に報告されている：　Ｖｏｔｏｖら、　Ｄｏｋｌ、八ｋａｄ、　Ｎａｕｋ　５ＳＳＲ，２１３，１９８−２０１（１９７３）；　Ａｇａｆｏｖｎｏｖ　ら、Ｄｏｋｌ、八ｋａｄ、Ｎａｕｋ　５ＳＳＲ，’　２１０．　２３２−４　（１９７２）；およびＰｅｔｅｒｓｉｌ’ｙｅら（１９８０）　、このようなガスの主成分は水素であって、少量の炭化水素、窒素および二酸化炭素を伴う。上述の著者らによれば、これらのガスは岩石の閉ざされた孔に補集され９次いで結晶化が起こったのであって、地球のマントル内の源からのガス放出過程に由来すると考えられている。さらに、深さとの関係が指摘されている。

すなわち、７０−を越える深さでは水素が本質的なガス成分であるが、水素および炭化水素の混合物は上部マントル領域のより浅い深さと関連がある。地球表面における水素およびガス混合物の放出に関する他の報告には以下のものがある：　Ｓｕｇｉｓａｋｉ。

Ｊ、　Ｇｅｏｌ、、　９１．２３９−５８　（１９８３）　（地震による放出）；０ｓｋａｒｓｓｏｎ＋Ｊ、　Ｖｏｌｃａ、　Ｒｅｓ、、　２２．９７−１２１　（１９８４）（亀裂に関連した噴気孔）；そしてＧｏｌｄ、印鉦旦ム」並吐■ 工釦圏ｎ、　Ｔｒａ旺ユ１兆（４）。

８１０　（１９７８）およびＪ、　Ｐｅｔ、　Ｇｅｏｌ、１　（３）、　３−１９　（１９７９）　（火山の活性）。

最近、水素および他のガスの大規模の放出が、全体的に蛇紋石化された超苦鉄質性の環境に対する断層および部分的な剪断不連続面に沿って生じる水酸化カルシウム型の強アルカリ性湧水と関連して報告されているｓ　Ｎｅａｌら、　Ｅａｒｔｈ　ａｎｄ　Ｐｌａｎ。

Ｓｃｉ、　Ｌｅｔ、、６６、３１５−２０　（１９８３）（オーマンのマントル起源の岩石からの放出について）；そしてＧｏｅｂｅｌ　ら、　Ｏｉｌ　＆　Ｇａ５Ｊ、、　７　、２１５−２２　（１９８４）およびＡｎｇｉｎｏ　ら、　０１１　＆　Ｇａｓ　Ｊ、＋７　、１４２−６　（１９８４）　（カンサス州の油井からの放出について）。

オーマンにおけるガス放出の原因は、超苦鉄質岩石の剪断および蛇紋石化後の化学的な分解によるものである。カンサス州におけるガス放出は、３つの可能な無機的過程、すなわちマントルのガス放出、剪断および超苦鉄質の塊の蛇紋石化に起因する。カンサス州におけるガス放出が、玄武岩質であって超苦鉄質である岩石の存在が仮定されている北米大陸の地溝（Ｎｏｒｔｈ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｏｎｔｆｎｅｎｔａｌ　Ｒｉｆｔ）上に位置していることに注目することは興味深い。

ここで用いられているように、“超苦鉄質岩石”、“蛇紋石化”および“脱蛇紋石化”という用語は、以下のような意味を有する。超苦鉄質岩石とは、４５％を越えない５ｉＯｚを含有する岩石であって、主として撒攬石、輝石、蛇紋石および不透明な鉱物からなり、単鉱物質であり得る。蛇紋石化とは。

＋Ｍｆｆ１石または輝石を水和によって鉱物性の蛇紋石に転換する過程である。

この転換によってオルト珪酸塩またはイノ珪酸塩のいずれかから層状珪酸塩が形成される。脱蛇紋石化とは。

蛇紋石化反応の逆反応であって９層状珪酸塩のオルト珪酸塩への転換を包含する。すべての場合、脱蛇紋石化は脱ヒドロキシル化の過程を包含する。

上述のガス放出の大部分に共通する特徴は、それらが超苦鉄質岩石と関連があることである。さらに、黒鉛および炭酸塩の形の炭素が、起源の異なる超苦鉄質岩石、すなわちキンパーライト、オフィオライトおよびコマチアイト（ｋｏｍａ　ｔｉ　ｉ　ｔｅ）と関連のあることが知られている。Ｐａ５ｔｅｒｉｓ、　Ｇｅｏ↓ツ本−１９１５６（１９７９）。炭酸塩は、たいていの場合、蛇紋石化後の熱水溶液からの二次的なものとして考察されている。脱蛇紋石化によって水素、炭化水素および二酸化炭素の放出が起こり得ることを認めて、そして確認した。

石油の起源に関して２つの相反する理論が存在する。一方の理論は有機的起源を支持し、他方の理論は無機的起源を支持している。北米では有機理論が過去１世紀にわたって普及し、一般に受け入れられているが１例えばロシア人の理論家は現在１石油の起源に対してガス放出過程を支持している。

得られた結果によると、地球内の無機的過程に由来するような石油および天然ガスの埋蔵が少なくとも存在する。従って。

脱蛇紋石化およびそれと同時に起こる超苦鉄質岩石における適当な触媒による炭酸塩鉱物の解離は、地球の地殻内で水素および炭化水素が天然ガスの形で発生することの主な機構として主張されている。

新鮮な超苦鉄質岩石は、木質的にいろいろな割合の鉱物性の掻攬石、（Ｆｅ、　Ｍｇ）ｚｓｔＯａ；斜方輝石、　（Ｆｅ、　Ｍｇ）ＳｉＯ３；および単斜註石、（Ｃａ、　Ｆｅ、　Ｍｇ）ｓ（ＳｉＯ３）ｚからなる。上記鉱物のすべてにおいて、鉄が第１鉄の状態にあることに注目することは興味深い。

これらの形成後、最初の鉱物の集合体は水の存在下で蛇紋石化（水和）され得る。そしてそれによって、この集合体は蛇紋石鉱物、最も一般的にはリザールダイ）　（ｌｉｚａｒｄｉｔｅ）　；温石綿、（Ｍｇ＋　Ｆｅ）　１ｓｉｚＯｓ　（ＯＨ）　ａ；ブルーサイト、（Ｍｇ、　Ｆｅ）　１ｌ（ＯＨ）　ｘｉ磁鉄鉱、Ｆｅ３Ｏ４；および少量のアワルイ）　（Ｆｅ、　Ｎｉ）に転換される。蛇紋石化は最初の鉱物を、粘土状構造を有する層状珪酸塩に転換し、そして１４〜１５重量％程度の構造水（すなわち、化学的に結合した水）を含有させることによって、この鉱物の構造を変更する。これらの鉱物においては２元の撤攬石および輝石の第１鉄イオンはブルーサイト、リザールライトおよび温石綿中に再分配され、少量の鉄の部分は磁鉄鉱中の第２鉄イオンに転換される。

Ｍｏｏｄｙ、ハ」ユＷ文（マソクギル大学、　１９７４）およびＭｏｏｄｙ、Ｌｉｔｈｏｓ、　９　、１２５−３８　（１９７６）によると、蛇紋石化過程は次の一般式によって表し得る：撤攬石＋水−→蛇紋石（最少量）＋ブルーサイト＋磁鉄鉱＋水素。

あるいはより正確には：１０（Ｍｇ＋、ｓｉ、　Ｆｅｏ、＋４）ＳｉＯａ＋１４．２　Ｈ２Ｏ−→５　Ｍｇ：＋５ｉｚＯｓ（ＯＨ）ａ＋３．８（Ｍｇｏ、９ｓ　Ｆｅｏ、ｏｓ）　（ＯＨ）ｚ＋ｏ、４Ｆｅｚ０４＋０．４Ｈｚ。

この反応が自然界で起こる温度および圧力は、まだ不確がであるが、　Ｍｏｏｄｙ　（前出）は実験室における実験では３３５±５℃にて０．５バールの圧力の下での反応を示した。一方、　Ｏ’Ｎｅ１ｌらＪ、　Ｇｅｏ　ｈ　、　Ｒｅｓ、、８５　（Ｂｌｌ）、　６２８６−９２　（１９８０）およびＧｒｅｇｏｒｙ（１９８１）は、水素の同位体による研究データに基づいて、蛇紋石化の温度が約１２５℃またはそれ以下であると示唆している。

蛇紋石化は自然界では普通の出来事であって、たいていの超苦鉄質岩石は影響を受けるが、その程度は様々である。従フィオライトは全面に拡がる蛇紋石化を示すが、その程度、は数％の蛇紋石化から完全な蛇紋石化に及ぶことが報告されている’　Ｇ１１ｂｅｒｔＩＬＵ支文（モントリオールのケベック大学。

１９８１）およびＴｒｅｍｂｌａｙ、ｌｌ土且文（モントリオールのケベック大学、　１９８５）。

上記の式によって表される蛇紋石化過程は、実験室においては可逆的であり、そして自然界においても起こる。以下の文献を参照されたい：　Ｍｏｏｄｙ　（１９７４）、　（前出）；　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、、ｙ。

Ｐｅｔｒｏ、　１５　（第１部）　、　１６０−９５　（１９７４）　；　Ｆｒｏｓｔ、Ｊ、　’Ｐｅｔｒｏ、。

■（第２部）　、　２７２−３１３　（１９７５）；およびＶａｎｃｅ、　Ｇｅｏｌ、　Ｓｏｃ。

Ａｎｄ、　Ｂｕ旦。８８．１４９７−１５０８　（１９７７）。逆反応ニオイテハ、フルーサイトおよび蛇紋石鉱物中の水酸基（０）１）または構造水が。

２５０℃と７００℃の間の温度にて放出される。この現象はハルツバーシャイトについて第１図に示されているように、示差熱分析（ＤＴＡ）の曲線上の吸熱ピーク、そしてさらに熱天秤分析（ＴＧＡ）の曲線上の重量減少に対応している。

この過熱された（構造）水は、蛇紋石鉱物およびブルーサイトの第１鉄イオンと反応して、水素および磁鉄鉱を与える。例えば、起こり得る反応は：３Ｆｅ（Ｏ）Ｉ）　ｚ−→Ｆｅ３Ｏ４＋　２８２０　＋　８２ブルーサイト−→ 磁鉄鉱＋水＋水素。

完全な逆反応を次のように表し得ることが発見されている。

蛇紋石＋プル−サイト−→徹攬石＋磁鉄鉱＋水＋水素。

マグネシウムに冨んだ檄攬石、　Ｆｏ９４−Ｆｏ９６　（すなわち、苦土撒攬石（“Ｆｏ”）が９４〜９６重量％を構成し、そしてそれに対応して鉄檄攬石が６〜４重景重量構成する＋ｆｉ　ＩＲ石）へ戻る転換は、第１図におけるＤＴＡ曲線上の８１５℃における発熱ピークと関連している（ＴＧＡ参照測定（ｍｇ単位）；ＤＴＡ測定（μＶ単位）は酸化アルミニウムまたは空のプラチナ類るつぼによる参照に基づいている）。脱蛇紋石化された超苦鉄質の集積が自然界に存在することは以下の文献に記載されている：Ｄｕｎｇｅｎ、ハ」ユ学亘論文（ワシントン大学、　１９７４）；　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（前出）　；　Ｆｒｏｓｔ（前出）；およびＶａｎｃｅら（前出）　。Ｖａｎｃｅら（前出）は、ワシントン州のカスケード山脈におけるいくつかの大きな超苦鉄質の集積の起源として脱蛇紋石化過程を提案しているが、この過程はその集積の本体が現在の構造上の位置へ貫入することに先立って生じる。

オフィオライトまたはコマチアイトのような超苦鉄質岩石は、しばしばそれらと混在する炭酸塩を有する。場合によっては、このような混在は憂苦土石および滑石の形による経済的に重要な埋蔵をもたらす。Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ、　Ｕ、Ｓ、Ｇ、Ｓ、　Ｐｒｏｆ、　Ｐａｐｅｒｓ。

１９７３）を参照されたい。他の場合、炭酸塩鉱物、すなわち白雲石または／および憂苦土石は、超苦鉄質の本体中に拡がっているかまたは小脈として見出されている。Ｖａｋａｎｊａｃ＋　ら。

Ｐａｎａｙｉｏｔｏｖ、　ｅｄ、、Ｏｈｉｏｌｉｔｅ　Ｓ　ｍ　、　Ｃｒｕｓ、　Ｇｅｏｌ、　５ｕｒｖ、＋？２２−６　（１９８０）；　Ｇ１１ｂｅｒｔ（前出）；およびＨａｒｎｏｉｓ、　血土筑文（モントリオールのケベック大学、　１９８２）を参照されたい。

炭酸塩鉱物は、必要とされる温度での脱蛇紋石化過程において部分的に、または完全に解離して、二酸化炭素および一酸化炭素を生じる：（Ｆｅ、　Ｍｇ）ＣＯ３−→ＦｅＯ＋　ＭｇＯ＋　Ｃｏ□＋　Ｃ０二酸化炭素はクロムのような適当な触媒の存在下、高温にて発生期の水素と反応してメタンを生成し得る：ＣＯ□十Ｈ２−ンＣＨ４さらに複雑な炭化水素２例えばベンゼンは触媒による水素添加によって発生し得る。このような反応に必要な触媒は、岩石中の本来の位置に拡がっており、ニッケル、クロム、コバルトおよび少量の貴金属を包含し得る。

世界中に広く分布する莫大な量の超苦鉄質原料の中で１石綿の採掘作業時に堆積される尾鉱およびいわゆる“浮遊物”（石綿の粉砕作業中に生じる極めて短く２分類できない長さの石綿の繊維を含む塵埃状の粒子）は、以前に述べたようにそれらの化学的な風化に対する抵抗性、そしてよく知られた環境、公衆衛生および公衆安全への有害な影響に関する観点から明白な例となる。この事実は、輸送手段を容易に確保でき、熱源およ−び電力源に近接する地域に石綿の尾鉱の山が存在することと関連して、このような堆積物を経済的手段によって処理する機会のみならずその必要性を創造してきた。

従って９本発明の目的は、超苦鉄質岩石、および石綿の尾鉱を含む関連原料から経済的に価値のある製品を誘導する方法を与えることにある。

本発明の他の目的は、超苦鉄質岩石、および石綿の尾鉱を含む関連原料をガス状の水素および炭化水素の源、および有用な固体副生成物の源として利用する方法を与えることにある。

以下の記述および請求の範囲を参照すれば９本発明の利点をより十分に理解し得るだけでなく、上記の目的および他の目的も理解し得る。

溌」ＦどＬＶ本発明によれば、初めに蛇紋石化されていないか１部分的に蛇紋石化され得るか、あるいは完全に蛇紋石化され得る超苦鉄質岩石原料を利用するプロセスによって９本発明の上記目的が達成される。超苦鉄質岩石が実質的に蛇紋石化されていない部分を含有している（このことは、熱示差分析、熱天秤分析または偏光顕微鏡によって測定し得るように、この岩石が約９重量％を越えない構造水を含有している事実によって示される）か、あるいは完全に蛇紋石化されていない場合。

まずこの超苦鉄質岩石をある温度および圧力の下で、ある時間にわたって水と接触させ１本質的に完全に蛇紋石化されている超苦鉄質岩石を、水素の生成を伴って形成させる。超苦鉄質原料は温度、圧力および時間の条件の下で脱蛇紋石化を受け、マグネシウム相当物、ニッケル相当物、クロム相当物。

珪素相当物、カルシウム相当物および場合によっては貴金属を含む他の相当物を含有する鉱物副産物の固体残留物とともに、水素および炭化水素（一般的には自〜Ｃ６の飽和炭化水素そしてＣ２およびそれ以上の不飽和炭化水素）を生成させる。

このような超苦鉄質原料は最初、実質的にあるいは完全に蛇紋石化されている（このことは、約９〜約１５重量％の水を含有している事実によって示される；例えば上述の石綿の“浮遊物”）か、あるいは前述の方法によって蛇紋石化を受けたものである。脱蛇紋石化を受けた原料は、できる限り細かく分割すべきである。

本発明は、さらに出発原料として、構造水および第１鉄イオン（これは、しばしば氷河時代の粘土中に見出される）を含有する粘土（例えば、含水珪酸アルミニウムおよび他の鉱□物）を用い、そしてそれをここで超苦鉄質岩石原料に対して指定した条件下にさらすことによって実施し得る。

好ましくは、蛇紋石化段階は約３００℃とを約３５０’ｃの間の温度にて、約０．３バールと０．７バールの間の圧力の下で行い得る。脱蛇紋石化段階は、好ましくは約２００℃（特に、この岩石材料がブルーサイトを多く含む場合）と約７００℃（特に。

この岩石材料がアンチボライトを多く含む場合）の間の温度にて、大気圧の下、ある時間（これは他のプロセスの条件に依存して幅広く変化し得るが、たいていの場合、約２０分と約４５分の間である）にわたって行い得る。原料の構造水および／または鉄の含量が少ない場合、温度範囲の両端では（たとえ一般に実施可能であるとしても）所望の結果が得られない。

水素および炭化水素の最適な形成という観点から最も好ましいのは、脱蛇紋石化の温度が約３００℃と約６５０℃の間の温度であることである。任意に、原子価状態がＯ（鉄粉、　Ｆｅ０）または＋２　（Ｆｅ”）のいずれかである鉄を補助剤として脱蛇紋石化反応に都合よく添加して、原料中に既に含有されている鉄を補い、水素および炭化水素の生成を増加させる。使用し得る他の補助剤または“ ブースター（ｂｏｏｓ　ｔｅｒ）”　（好ましくは粉末状態であって、微細であればあるほど好ましい）としては、金属亜鉛、木質炭および石油コークスがある。特に好ましい補助剤は、その量が約３０重量％までであって、鉄を含有し、そして以下の組成を有する粉末である２４％５１０２１１．５％Ｃ，２％塩基性酸化物（例えば、　ＭｇＯ，Ｃａｂ）　、　８３％Ｆｅ、　１０％ＦｅＯおよび痕跡量のクロム、ニッケルおよび銅。

本発明の特徴は、蛇紋石化段階で発生した水素の１部分および／または脱蛇紋石化段階で発生した水素の１部分を、炭酸カルシウムまたは同等の炭素源とともに、脱蛇紋石化反応混合物に供給した場合、炭化水素の形成が増加することである。この特徴は炭化水素を形成させるための１またはそれ以上の触媒をともに添加することによって増大する。この触媒は、金属コバルト、金属クロム、金属ニッケル、金属亜鉛。

金属銅および貴金属からなる群より選択される。このような触媒は、好ましくは粉末の形で、炭化水素の収量を効果的に増大させる量（例えば、試料の約３０重量％まで）を添加する。

本発明の他の特徴は、脱蛇紋石化を約７００℃（これは、この反応の所望の上限温度である）で実施する場合、もしくは脱蛇紋石化を行うことによって得られた固体残留物を約７００℃と８１５℃を越えない温度の間の温度（例えば、約８１０℃まで）に加熱する場合、生じた鉱物は移動格子構造（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｌａｔｔｉｃｅ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）であると考えられる（第１図参照）という発見にある。このような構造は、準安定な発達途中の結晶格子によって特徴づけられる。この結晶格子は、最初の安定な結晶形（層状珪酸塩）と最後の安定な結晶形（オルト珪酸塩）の間の遷移状態にある。本発明によって固体残留物中の鉱物に移動格子構造が与えられ得るという事実は２次のような理由によって重要である。すなわち、このような移動格子構造を有する鉱物であって、マグネシウムおよびニッケルを含有する鉱物は、いろいろな濃度の鉱酸水溶液に対して高い・溶解度を有するからである。従って、固体残留物はこのように１例えば塩酸（好ましくは１〜１２Ｍ　ＨＣＩ）に９周囲温度にて容易に溶解するか、あるいはこの溶液を２９〜３５℃にわずかに加熱した後、容易に溶解し得るので、得られたマグネシウム。

カルシウム、塩化ニッケル、珪素およびクロムの水溶液を。

既知の容易に利用し得る技術によって処理し、このような金属相当物を得ることが可能である。脱蛇紋石化を３００〜６５０℃の好ましい温度範囲で実施し２次いで別の段階でこの固体残留物を約７００°Ｃと８１５℃を越えない温度の間の温度に加熱することによって、有利な移動格子構造をこの残留物中の鉱物に、水素および炭化水素の製造の最適化を損なうことなく与え得る。あるいは、この固体残留物を米国特許第４．２７７．４４９号（参考文献とじてここに採用）に記載されているようなプロセス条件で硫酸アンモニウムと処理して、硫酸マグネシウムを製造し得るか；または米国特許第４，１２４，６８３号（参考文献としてここに採用）に記載されているような方法で二酸化硫黄と処理することによって、水酸化マグネシウムまたは炭酸マグネシウムを製造し得る。硫酸マグネシウムは５例えばカナダ特許第１，１７８．８１８号（参考文献としてここに採用）！！ご教示されているような肥料を製造する際に有用である。脱蛇紋石化の固体残留物は、経済的に価値のある物質１例えば米国特許第４．２８７．１６７号および米国特許第４．３２２．０２２号（これらは参考文献としてここに採用）に記載されているような耐火性および熱貯蔵能力を有する物質を製造するために利用し得る。

一連の最初の実験は、事実上、定性的であり、いろいろな層序学的位置から産出した異なる種類の超苦鉄質岩石（すなわち、ハルツバージャイトダナイトおよび輝岩）を用い。

そしているいろな程度の蛇紋石化を行うことによって製造されたガスを確実に同定することを確立するために行った。発生した水素による加熱された酸化銅の還元および炭化水素の芳香は容易に観察され１次いでこれらのガスの存在を１選択された試料についてガスクロマトグラフィーにより確認シタ。

脱蛇紋石化プロセスの間に製造されたガスの定量的測定は。

簡単なガス配管を用いて行った。発生したガスをこのガス配管からスモークスタックバッグ（ｓｍｏｋｅ　５ｔａｃｋ　ｂａｇ）に採集して、そしてガスクロマトグラフィーによって分析した。出発原料は、１００ｇの粉末の形で等しい時間にわたって約７００℃の最高温度にまで加熱した。結果を表２に示す。

（以下余白）分析誤差は水素に対しては１〜２％、炭化水素に対しては１５％と見積もられる。ガス配管の多数の接合箇所における実質的なガス損失および分析前の拡散により、水素の体積は最少量であると考えられる。

ガスの全体積は塩化ナトリウムで飽和された水のカラムの置き換えによって、同じ温度条件下で測定された。全体積は２００−と見積もられ、このガスは２０％の水素、　１０〜１５％の二酸化炭素、１％の炭化水素、未知のガスおよび試料バッグに圧縮された熱い空気からなっていた。

この結果は最少量（すなわち、約９％）の構造水を利用し得る場合、実質量の水素が製造されるということを示している。そしてこれは約５０％の蛇紋石化に対応している。さらに。

磁鉄鉱の量が痕跡量しか存在しない場合、すなわち本質的にすべての鉄が第１鉄の状態である場合、より大きな収量が得られる。水素および炭化水素の最大の生産量は、蛇紋石鉱物。

ブルーサイトの脱ヒドロキシル化および炭酸塩鉱物の解離に対応する４００℃を越える温度で生じることが見出された。

水素の収量は、鉄粉（電解粉末、　Ｆｅ０）のような補助剤を添加して、岩石粉末と密に混合する場合、実質的に増加され得る。Ｌｏｇの鉄をこの反応に添加することにより、ガスの全生産量を実質的に（４ｆｉまで）増加させ２本質的に純粋な水素が得られた。

実範拠叢第３図は本発明を連続法またはバッチ法のいずれかで実施するための好ましい段取りを表している。この図を参照すると、超苦鉄質岩石（例えば石綿の尾鉱）は粉砕されおよび／または微細なメツシュサイズに（例えば、−１２０メツシユまたはより細かく）ふるいにかけられ、そして分離の手順を受ける。この手順によって出発原料は、非蛇紋石部分および蛇紋石部分に分割される。分離の適当な方法には、原料の非蛇紋石成分と蛇紋石成分の間の磁化率（電磁気的分離）、誘電定数（静電的分離）または密度（浮遊選鉱による分離）の差に基づく分離方法が含まれる。非蛇紋石部分は通常、ハルツパーシャイト、撮攬石および斜方輝石のような成分を含有する；蛇紋石部分（密度が小さい）は、リザールダイト（ｌｉｚａｒｄｉｔｅ）。

ブルーサイｌ−，Ａ石綿および磁鉄鉱のような成分を含有し得る。

次いで、非蛇紋石部分は約３３５℃の温度および約０．５バールの圧力の下で水と反応させる。このような条件下で原料は蛇紋石化され水素ガスを放出する。発生した水素は、必要に応じてその１部分が、以下に記述される全プロセスにおける後の段階で用いられ得る。残余の水素は回収され１例えば燃料として、将来用いるために貯蔵される。

蛇紋石化反応の蛇紋石残留物は、超苦鉄質岩石を分割した蛇紋石部分と組み合わせる。次いで、この蛇紋石部分は脱蛇紋石化反応を受ける。この反応は添加された鉄粉（Ｆｅ’）および／または第１鉄イオン（Ｆｅ”）　（例えば、　Ｆｅ５０．、、　ＦｅＳまたはＦｅＣ１ｚ）の存在下、約３００℃と約６５０℃の間の温度と大気圧の下で約２０分と約４５分の間の時間にわたって実施される。

原料はスラリーの形か、または好ましくは乾燥した状態のいずれかによって脱蛇紋石化反応に供給し得る。脱蛇紋化段階の生成物は水素、炭化水素および固体残留物である。この水素は、超苦鉄質出発原料の非蛇紋石部分を前述のように蛇紋石化させる際に発生する水素と同様に回収し、貯蔵し得る。

蛇紋石化反応または脱蛇紋石化反応のいずれかで発生した余剰水素は、必要に応じて石灰石（炭酸塩の源）とともに脱蛇紋石化反応に供給し得る。これらは共に反応して炭化水素をさらに形成し、そしてそれによって収量を増加させる。炭化水素は引き続いて使用するために適当な貯蔵施設に回収し得る；例えば、この炭化水素は全プロセスに熱を供給するための燃料の少なくとも１部分を供給し得るか、あるいは一般に燃料としてまたは石油化学的な燃料の原料として用いられ得る。

脱蛇紋石化反応の固体残留物は、上述の方法のいかなる方法によっても処理し得る。例えば、脱蛇紋石化反応の固体残留物は、主として鉱物性撤攬石の化学組成を有する移動結晶格子からなり得る。この格子が準安定な移動型（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ（ｏｒｍ）であるために、この固体残留物は通常の撒攬石を用いる場合よりはるかに容易に７例えば塩酸（例えば、　２Ｍ　ＨＣＩ）によって侵される。この事実は、第３図に示されているように塩酸を用いて粉砕することによってＭｇＣｈを製造することに対するこの残留物の有用性を大いに増大させる。塩化マグネシウム水溶液は、マグネシウム金属の製造のための原料として・またニッケルおよび他の有用な金属を獲得するための原料として用いられ得る。

本発明は上述のように特定の実施態様に関して記述され。

そして例証されているが、当業者は以下の請求の範囲に記載されている本発明の原理およびその精神からはずれることなく１本発明のプロセスに修正および変更がなされ得ることを認める。

ホ況ｈｍ＼国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．実質的に蛇紋石化されていない部分を含有する超苦鉄質岩石原料から元素および化合物を製造するプロセスであって，以下の段階を包含するプロセス：（ａ）該岩石原料をある温度および圧力の下で，ある時間にわたって水と接触させて，該蛇紋石化されていない部分を蛇紋石化し，そしてその結果，蛇紋石の形成および水素の製造を行うこと；および（ｂ）段階（ａ）で処理された原料をある温度および圧力に，ある時間にわたってさらして，脱蛇紋石化し，そしてその結果，水素および炭化水素の製造，およびある鉱物成分を含有する固体残留物の形成を行う段階。
２．前記超苦鉄質岩石原料が約９重量％を越えない構造水を含有しており；前記段階（ａ）を約３００℃と約３５０℃の間の温度，および約０．３バールと約０．７バールの間の圧力の下で行い；そして前記段階（ｂ）を約２００℃と約７００℃の間の温度，および約１気圧の圧力の下で行う，請求の範囲第１項に記載のプロセス。
３．前記段階（ｂ）を約３００℃と約６５０℃の間の温度の下で行う，請求の範囲第２項に記載のプロセス。
４．金属鉄または第１鉄イオンの形の鉄，金属亜鉛，木質炭および石油コークスからなる群より選択された１つの補助剤を前記脱蛇紋石化反応に添加して，前記水素および炭化水素の製造を向上させる，請求の範囲第１項，第２項または第３項に記載のプロセス。
５．前記補助剤が粉末の形で添加される，請求の範囲第４項に記載のプロセス。
６．段階（ａ）および／または段階（ｂ）で製造された水素を炭酸カルシウムとともに前記脱蛇紋石化段階（ｂ）に供給して，炭化水素の製造を向上させる，請求の範囲第４項に記載のプロセス。
７．金属コバルト，金属クロム，金属ニッケル，金属亜鉛，金属銅および貴金属からなる群より選択された１つの触媒を前記脱蛇紋石化段階に添加して，炭化水素の製造をさらに向上させる，請求の範囲第６項に記載のプロセス。
８．前記段階（ｂ）を約７００℃の温度の下で行う，請求の範囲第２項に記載のプロセス。
９．前記段階（ｂ）の固体残留物が１またはそれ以上のマグネシウム相当物，ニッケル相当物，クロム相当物，珪素相当物またはカルシウム相当物を含有する，請求の範囲第２項または第３項に記載のプロセスであって，さらに以下の段階を包含するプロセス：（ｃ）前記段階（ｂ）で得られた該固体残留物を約７００℃ と約８１５℃を越えない温度の間の温度にさらして，該残留物の鉱物成分に移動格子構造を与える段階；および（ｄ）段階（ｃ）において加熱された該固体残留物を鉱酸と接触させて，該相当物の鉱酸塩の水溶液を形成させる段階。
１０．前記鉱酸が塩酸である，請求の範囲第９項に記載のプロセス。
１１．前記段階（ｄ）を約１〜１２Ｍの塩酸を用いて，周囲温度の下で行う，請求の範囲第９項に記載のプロセス。
１２．実質的な蛇紋石部分を含有する超苦鉄質岩石原料から元素および化合物を製造するプロセスであって，該岩石原料をある温度および圧力の下に，ある時間にわたってさらして，脱蛇紋石化し，そしてその結果，水素および炭化水素の製造，およびある鉱物成分を有する固体残留物の形成を行うこと，を包含するプロセス。
１３．前記超苦鉄質岩石原料が約９重量％と約１５重量％の間の構造水を含有しており；前記温度が約２００℃と約７００℃の間であり；そして前記圧力が約１気圧である，請求の範囲第１２項に記載のプロセス。
１４．前記超苦鉄質原料が石綿製造の副産物として形成される浮遊物である，請求の範囲第１３項に記載のプロセス。
１５．前記原料がさらされる温度が約３００℃と約６５０℃の間である，請求の範囲第１３項に記載のプロセス。
１６．金属鉄または第１鉄イオンの形の鉄，金属亜鉛，木質炭および石油コークスからなる群より選択された１つの補助剤を前記脱蛇紋石化反応に添加して，前記水素および炭化水素の製造を向上させる，請求の範囲第１２項，第１３項，第１４項または第１５項に記載のプロセス。
１７．前記補助剤が粉末の形で添加される，請求の範囲第１６項に記載のプロセス。
１８．製造された前記水素の少なくとも１部分を炭酸カルシウムとともに前記脱蛇紋石化反応に供給して，炭化水素の製造を向上させる，請求の範囲第１６項に記載のプロセス。
１９．金属コバルト，金属クロム，金属ニッケル，金属亜鉛，金属銅および貴金属からなる群より選択された１つの触媒を前記脱蛇紋石化段階に添加して，炭化水素の製造をさらに向上させる，請求の範囲第６項に記載のプロセス。
２０．前記原料が約７００℃の温度にさらされる，請求の範囲第１３項または第１４項に記載のプロセス。
２１．固体残留物が１またはそれ以上のマグネシウム相当物，ニッケル相当物，クロム相当物，珪素相当物またはカルシウム相当物を含有する，請求の範囲第１３項，第１４項または第１５項に記載のプロセスであって，該得られた固体残留物を約７００℃と約８１５℃を越えない温度の間の温度にさらして，該残留物の鉱物成分に移動格子構造を与えること；およびこのように加熱された該固体残留物を鉱酸と接触させて，該相当物の鉱酸塩の水溶液を形成させること，をさらに包含するプロセス。
２２．前記鉱酸が塩酸である，請求の範囲第２１項に記載のプロセス。
２３．構造水を含有する粘土状原料から元素および化合物を製造するプロセスであって，該原料をある温度および圧力の下に，ある時間にわたってさらして，脱ヒドロキシル化し，そしてその結果，水素の製造およびある鉱物成分を有する固体残留物の形成を行うこと，を包含するプロセス。
２４．前記温度が約２００℃と約７００℃の間であり；前記圧力が約１気圧であり；そして前記時間が約２０分と約４５分の間である，請求の範囲第２３項に記載のプロセス。
２５．前記原料がさらされる温度が約３００℃と約６５０℃の間である，請求の範囲第２４項に記載のプロセス。
２６．金属鉄または第１鉄イオンの形の鉄，金属亜鉛，木質炭および石油コークスからなる群より選択された１つの補助剤を前記脱ヒドロキシル化反応に添加して，前記水素の製造を向上させる，請求の範囲第２３項，第２４項または第２５項に記載のプロセス。
２７．前記補助剤が粉末の形で添加される，請求の範囲第２６項に記載のプロセス。
２８．製造された前記水素の少なくとも１部分を炭酸カルシウムとともに前記脱ヒドロキシル化反応に供給して，炭化水素の製造を向上させる，請求の範囲第２６項に記載のプロセス。
２９．原料が約７００℃の温度にさらされる，請求の範囲第２４項に記載のプロセス。
３０．固体残留物が１またはそれ以上のマグネシウム相当物，ニッケル相当物またはカルシウム相当物を含有する，請求の範囲第２４項または第２５項に記載のプロセスであって，該得られた固体残留物を約７００℃と約８１５℃を越えない温度の間の温度にさらして，該残留物の鉱物成分に移動格子構造を与えること；およびこのように加熱された該固体残留物を鉱酸と接触させて，該相当物の鉱酸塩の水溶液を形成させること，をさらに包含するプロセス。
３１．前記鉱酸が塩酸である，請求の範囲第３０項に記載のプロセス。
３２．前記段階（ｄ）を約１〜１２Ｈの塩酸を用いて，約２９℃と約３５℃の間の温度の下で行う，請求の範囲第９項に記載のプロセス。