CO₂-截存的成形建筑材料的制作方法

专利名称：CO₂-截存的成形建筑材料的制作方法
CO2-截存的成形建筑材料
交叉参照按照35U.S.C. § 119(e)，该申请要求2008年10月31日提交的标题为"CO2-截 存的成形建筑材料”的U. S.临时专利申请第61/110489号、2009年2月3日提交的标题为 "CO2-截存的成形建筑材料”的U. S.临时专利申请第61/149610号、2009年9月25日提交 的标题为"CO2-截存的成形建筑材料”的U. S.临时专利申请第61/246042号和2008年9 月30日提交的标题为"CO2截存”的U. S.临时专利申请第61/101631号的权益，其每一篇 通过引用结合到本文中。
北目
冃乐二氧化碳(CO2)排放已被认定为是全球变暖和海洋酸化现象的主要原因。CO2是 燃烧的副产物并且引起操作上的、经济和环境的问题。预计升高的CO2大气组成浓度及其 它温室气体将促进大气中更多地储存热量，导致提高表面温度和快速的气候变化。CO2也已 经与海洋相互作用，驱使PH降至8.0。CO2监测已经显示大气CO2已自20世纪50年代的约 每百万分之280份(ppm)升至当今的约380ppm，并且预计在下一个十年超过400ppm。气候 变化的影响可能在经济上是昂贵的并且在环境方面是有害的。减少气候变化的潜在危险将 需要截存(sequestration)C02。
概述在一些实施方案中，本发明提供了用于产生成形建筑材料(formed building material)的方法，该方法包括自二价阳离子和包含CO2的废气流产生CO2-截存组分 (C02-sequestering component)并形成包含CO2-截存组分的建筑材料，其中成形建筑材料 包含5%-90% (w/w) CO2-截存组分。在一些实施方案中，成形建筑材料包含5%-75% (w/ w)C02-截存组分。在一些实施方案中，成形建筑材料包含5%-50% (WZV)CO2-截存组分。 在一些实施方案中，成形建筑材料包含5%-50% (WZV)CO2-截存组分。成形建筑材料的 CO2-截存组分包含碳酸盐。在一些实施方案中，废汽流还包含NOx、SOx、VOCs、颗粒状物、汞， 或其组合。因此，在一些实施方案中，CO2-截存组分还包含由用于将二氧化碳转化为碳酸盐 的条件产生的NOx、SOx、VOCs、颗粒状物、汞，或其组合的联产品。在一些实施方案中，成形 建筑材料具有为中性或负性的碳足迹(carbon footprint) 0在一些实施方案中，成形建筑 材料具有为中性的碳足迹。在一些实施方案中，成形建筑材料具有为负性的碳足迹。用于 形成成形建筑材料的水可由CO2-截存组分提供。在一些实施方案中，CO2-截存组分提供至 少50%的用于形成成形建筑材料的水。由于成形建筑材料的高反射率，成形建筑材料可通 过减少照明需求来不断地减少碳排放。在一些实施方案中，本发明也提供了通过任何的先前方法生产的成形建筑材料。 在一些实施方案中，成形建筑材料为砖、预制构件、瓷砖、水泥板、管道、横粱、水池、柱、干式 墙、纤维水泥护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。在一些实施方案中，本发明也提供了包含CO2-截存组分的成形建筑材料，其中成形建筑材料包含5%-90% (WZV)CO2-截存组分。在一些实施方案中，成形建筑材料包含 5% -75% (WZV)CO2-截存组分。在一些实施方案中，成形建筑材料包含5%-50% (w/w) CO2-截存组分。在一些实施方案中，成形建筑材料包含5%-50% (w/w)CO2-截存组分。建 筑材料的CO2-截存组分包含碳酸盐。在一些实施方案中，CO2-截存组分还包含来自NOx、 S0x、V0Cs、颗粒状物、汞或其组合的碳酸盐联产品。在一些实施方案中，CO2-截存组分还包 含来自SOx的联产品。在一些实施方案中，CO2-截存组分还包含来自汞的联产品。成形建 筑材料可为砖、预制构件、瓷砖、水泥板、管道、横粱、水池、柱、干式墙、纤维水泥护墙板、面 板、隔音墙或绝缘材料。在一些实施方案中，成形建筑材料为砖或预制构件。在一些实施方 案中，砖或预制构件具有5-lOOMPa的压缩强度。在一些实施方案中，成形建筑材料为瓷砖。 在一些实施方案中，瓷砖具有5-75MPa的压缩强度。在一些实施方案中，成形建筑材料为面 板。在一些实施方案中，面板具有IO-IOOMPa的压缩强度。在一些实施方案中，本发明也提供了包含CO2-截存组分的成形建筑材料。在一 些实施方案中，CO2-截存组分为碳酸盐化合物组合物。在一些实施方案中，碳酸盐化合物 组合物包含自含有碱土金属的水沉淀的物料。在一些实施方案中，含有碱土金属的水包 含来源于工业废水的C02。在一些实施方案中，CO2-截存组分为胶结组分(cementitious component)。在一些实施方案中，成形建筑材料为砖、板、管道、横粱、水池、柱、干式墙、瓷 砖、纤维护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。在一些实施方案中，本发明也提供生产成形建筑材料的方法，该方法包括得到 CO2-截存组分并产生包含CO2-截存组分的成形建筑材料。在一些实施方案中，CO2-截存组 分为碳酸盐化合物组合物。在一些实施方案中，碳酸盐化合物组合物包含自含有碱土金属 的水沉淀的物料。在一些实施方案中，含有碱土金属的水包含来源于工业废水的C02。在一 些实施方案中，CO2-截存组分为胶结组分。在一些实施方案中，成形建筑材料为砖、板、管 道、横粱、水池、柱、干式墙、瓷砖、纤维护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。在一些实施方案中，本发明也提供了建造建筑构件的方法，该方法包括使用包含 CO2-截存组分的成形建筑材料。在一些实施方案中，CO2-截存组分为碳酸盐化合物组合物。 在一些实施方案中，碳酸盐化合物组合物包含自含有碱土金属的水沉淀的物料。在一些实 施方案中，含有碱土金属的水包含来源于工业废水的co2。在一些实施方案中，CO2-截存组 分为胶结组分。在一些实施方案中，成形建筑材料为砖、板、管道、横粱、水池、柱、干式墙、瓷 砖、纤维护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。在一些实施方案中，本发明也提供了截存二氧化碳的方法，该方法包括自含有碱 土金属的水中沉淀CO2-截存的碳酸盐化合物组合物并制作包含CO2-截存的碳酸盐化合物 组合物的成形建筑材料。在一些实施方案中，含有碱土金属的水在沉淀步骤之前与工业废 水接触。
附图本发明的新特征在所附权利要求书中详细地加以阐述。本发明的特征和优点的更 好理解将通过参照以下采用本发明原理的示例性实施方案的详细描述及以下附图获得

图1提供了按照本发明的实施方案的CO2-截存组分生产流程的示意图。图2提供对实施例1中生产的沉淀物料的X-射线衍射(“XRD”)光谱。
图3提供实施例1中生产的沉淀物料的扫描电子显微镜(“SEM”)图象。 描述CO2-截存成形建筑材料被提供。本发明的建筑材料包括含有碳酸盐、碳酸氢盐，或 其组合的组分(例如CO2-截存组分)。本发明的另外的方面包括制备和使用CO2-截存成 形建筑材料的方法。在更详细地描述本发明之前，应该理解本发明不限于在此描述的具体实施方案， 因此这样的实施方案是可以变化的。也应该理解在此使用的术语仅用于描述具体实施方案 的目的，并不打算受到限制，因为本发明的范围仅受所附的权利要求书的限制。除非另外定 义，在此使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相 同含义。当提供数值的范围时，应该理解在该范围的上限与下限之间的每一个插入值(以 下限单位的十分之一插入，除非上下文另外明确地指明)以及在所述范围内的任何其它所 指出的或者插入的值均包含在本发明内。这些较小范围的上限与下限可独立地包含在较小 范围内并且也被包含在所述范围内受到任何具体排除的限制的本发明内。当所述范围包含 界限值中的一个或两者时，排除那些包含界限值中的任何一个或两者的范围也被包括在本 发明内。本文可出现术语“约”在数字之前的某些范围。术语“约”在此用于对其之后的准 确数字以及该术语之后的接近或近似数字的字面支持。在确定数值是否接近或近似具体列 举的数值中，接近或近似的未列举的数值可为其在上下文中出现以提供与具体列举的数值 基本相等的数值。在本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请在此通过引用结合到本文中， 其程度如同指定的每一篇单独的出版物、专利或专利申请被特别和单独地通过引用结合到 本文中一样。另外，每一篇所引用的出版物、专利或专利申请通过一样结合到本文中，以公 开和描述与所引用出版物有关的主题。任何出版物的引用应为在其提交日期之前的公开内 容并且不应视为允许在此描述的本发明未经授权而提前于根据现有发明的出版物。另外， 所提供的出版日期可不同于实际出版日期，其可需要被独立地确认。应该指出，如在此和所附权利要求书中使用的，单数形式“ 一 ”、“ 一个”和“该”包 括复数基准，除非上下文另外明确地指出。应该进一步指出权利要求书可被起草为排除任 何任选的要素。因此，意欲将该声明用作使用与列举权利要求要素或使用“否定”限定有关 的此类排他术语例如“独自地”、“仅仅”等的先行基础。本领域技术人员在阅读本公开时显而易见的是，在此描述和举例说明的每一独立 的实施方案具有各种的组分与特征，其可易于与不背离本发明的范围和精神的其它几个实 施方案中任何一个的特征分开或组合。任何列举的方法可以所列举事件的顺序或者以逻辑 上可能的任何其它顺序实施。尽管与在此描述的那些相似或等同的任何方法与材料也可用 于本发明的实践或实验，但是现在仅描述代表性的示例性方法与材料。CO2-截存的成形建 筑材料在一些实施方案中，本发明提供了 CO2-截存的成形建筑材料，该成形建筑材料 包含来源于人类所使用燃料的碳，例如具有矿物燃料来源的碳。例如，根据本发明特征的CO2-截存成形建筑材料包含来自燃料燃烧的以CO2形式释放的碳。在某些实施方案中，在 本发明组合物中截存的碳(例如CO2-截存的组合物)以碳酸盐化合物的形式存在。因此， 在某些实施方案中，根据本发明特征的CO2-截存的成形建筑材料包含碳酸盐化合物，其中 碳酸盐化合物中的至少部分碳来源于人类使用的燃料例如矿物燃料。因此，生产本发明的 成形建筑材料导致将CO2浇筑(placement)为储存稳定的形式，例如建筑环境即人造结构 的组分，例如建筑物、墙壁、道路等。因此，生产本发明的CO2-截存的成形建筑材料导致防 止CO2气体进入大气。本发明的建筑材料包含碳酸盐/碳酸氢盐组分(CO2-截存组分)。这样的组分以 储存稳定的形式储存了显著量的CO2,以致于CO2气体不易于自生产中产生和释放进入大气 中。在某些实施方案中，对于每1000吨的本发明建筑材料，碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如 CO2-截存组分)可储存50吨或者更多的CO2，例如100吨或者更多的CO2，包括250吨或者 更多的CO2，例如500吨或者更多的CO2，例如750吨或者更多的CO2，包括900吨或者更多的 C02。在某些实施方案中，建筑材料的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)包含约 5%或者更多的CO2,例如约10%或者更多的CO2,包括约25%或者更多的CO2,例如约50% 或者更多的CO2,例如约75%或者更多的CO2,包括约90%或者更多的CO2，例如作为一种或 多种碳酸盐化合物存在。本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)可包括一种或多种碳酸盐 化合物。如通过例如库仑法，采用在库仑滴定中描述的方案测定的碳酸盐/碳酸氢盐组分 (例如CO2-截存组分)中的碳酸盐的量为40%或者更高，例如70%或者更高，包括80%或 者更高。在一些实施方案中，当Mg源为镁铁质矿物(于2009年7月10日提交的U. S.专 利申请第12/501217号和于2008年7月10日提交的U. S.临时专利申请第61/079790号 中描述，其每一篇通过引用结合到本文中)或灰分(于2009年6月17日提交的U. S.申请 系列号12/486692和于2008年6月17日提交的U. S.临时申请系列号61/073319中描述， 其每一篇通过引用结合到本文中)，所生成的产物可为包含硅石以及碳酸盐的组合物。在这 些实施方案中，产物的碳酸盐含量可以低至10%。本发明的建筑材料以长期储存CO2的方式提供，以使CO2在建筑材料中是截存的 (即固定的)，其中截存的CO2不成为大气的部分。当建筑材料保持在对其预定用途的常规 条件下时，建筑材料保持截存的CO2被固定延长的时间段(例如1年或者更长，5年或者更 长，10年或者更长，25年或者更长，50年或者更长，100年或者更长，250年或者更长，1000 年或者更长，10000年或者更长，1000000年或者更长，或者甚至100000000年或者更长)， 而没有自建筑材料显著释放CO2 (如果有任何少量释放的话)。就CO2-截存的建筑材料而 言，当它们以其预定的用途并在其整个使用期限中使用时，如依据CO2气体自产物释放测量 的降解量(果有任何少量降解的话)将不超过每年5%，并且在某些实施方案中将不超过每 年1%。实际上，当暴露于正常条件的温度与湿度时，包括正常PH的降雨，对于其预定的用 途，由本发明提供的CO2-截存的建筑材料释放不多于其总CO2的1%、5%或者10%至少1、 2、5、10或者20年，或者多于20年，例如多于100年。在一些实施方案中，当暴露于正常条 件的温度与湿度时，包括正常PH的降雨，对于其预定的用途，组合物释放不多于其总CO2的
至少1年。在一些实施方案中，当暴露于正常条件的温度与湿度时，包括正常PH的降雨， 对于其预定的用途，组合物释放不多于其总CO2的5%至少1年。在一些实施方案中，当暴露于正常条件的温度与湿度时，包括正常PH的降雨，对于其预定用途，组合物释放不多于 其总CO2的10%至少1年。在一些实施方案中，当暴露于正常条件的温度与湿度时，包括正 常PH的降雨，对于其预定用途，组合物释放不多于其总CO2的至少10年。在一些实施 方案中，当暴露于正常条件的温度与湿度时，包括正常PH的降雨，对于其预定用途，组合物 释放不多于其总CO2的至少100年。在一些实施方案中，当暴露于正常条件的温度与湿 度时，包括正常PH的降雨，对于其预定用途，组合物释放不多于其总共CO2的至少1000 年。可使用能适当预测这样稳定性的任何合适的替代标记物或试验。例如，包括升高 温度条件和/或适度至更极端PH条件的加速试验可适当地表明经延长时间段的稳定性。例 如，取决于预定用途和组合物的环境，可将组合物样品在10% -50%之间的相对湿度下暴 露于50、75、90、100、120或150°C持续1、2、5、25、50、100、200或者500天，并且其碳的减少 少于1%、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%或者50 %，可认为是本发明材料在对于给定 的时期(例如1、10、100、1000或者多于1000年)保持稳定性的充分证据。材料的CO2含量可通过任何合适的方法(例如库仑法)监测。合适时，其它条件 也可依预想的或者可能的环境而调节，包括PH、压力、UV辐射等。应意识到可采用本领域技 术人员合理推断的表明经所指明时间段的必要稳定性的任何合适的条件。另外，如果公认 的化学知识表明组合物在所指明的时间段具有必要的稳定性，除了实际测量以外或者替代 实际测量，这也可被使用。例如，可为本发明组合物部分的一些碳酸盐化合物(例如以给定 的多晶型形式存在)可为地质学上熟知的并且已知经得住正常气候数十年、数百年或者甚 至数千年，而没有明显的分解，并且因此具有必要的稳定性。如下文更详细描述的，CO2-截存组分的碳酸盐化合物为自二价阳离子的溶液例如 盐水沉淀的亚稳态碳酸盐化合物。本发明的碳酸盐化合物组合物包括沉淀的结晶和/或无 定形碳酸盐化合物。有意义的具体碳酸盐矿物质包括(但不限于)碳酸钙矿物质、碳酸镁 矿物质和碳酸钙镁矿物质。有意义的碳酸钙矿物质包括(但不限于)方解石(CaCO3)、文 石(CaCO3)、六方碳钙石(CaCO3)、六水碳钙石(CaCO3 ·6Η20)和无定形碳酸钙(CaCO3 ·ηΗ20)。 有意义的碳酸镁矿物质包括(但不限于)菱苦土(MgCO3)、水碳镁石(MgC03 2H20)、三 水菱镁矿(MgCO3 · 3H20)、五水菱镁矿(Ianfordite) (MgCO3 · 5H20)和无定形碳酸镁钙 (MgCO3 ·ηΗ20)。有意义的碳酸钙镁矿物质包括(但不限于)白云石(CaMgCO3)、碳酸钙镁石 (CaMg3 (CO3) 4)和水碳镁钙石(Ca2Mg11 (CO3) 13 · H2O)。在某些实施方案中，非碳酸盐化合物象 水镁石(Mg(OH)2)也可与以上列出的矿物质联合形成。如以上指出的那样，碳酸盐化合物 组合物的化合物为在盐水比在淡水中更加稳定的亚稳态碳酸盐化合物(并且可包括一种 或多种亚稳态氢氧化物化合物)，以致于在与任何ρΗ的淡水接触时，它们会溶解并再次沉 淀进入其它淡水的稳定化合物例如矿物质象低Mg方解石中。本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)来源于，例如从二价阳离 子的水溶液中的沉淀物(如以下更加详细描述的那样)。当碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如 CO2-截存组分)从水中沉淀时，它们应包含存在于它们所来源的水中的一种或多种组分。 例如，当二价阳离子的水溶液为盐水时，CO2-截存产物(例如沉淀矿物质)应包含一种或多 种于盐水来源中发现的化合物。这些化合物鉴定了来自于盐水源的组合物的固体沉淀物， 其中这些识别组分及其量在此总称为盐水源鉴定剂(identifier)。例如，如果盐水源为海水，可存在于沉淀物质中的鉴定用化合物包括(但不限于)氯化物、钠、硫、钾、溴化物、硅、 锶等。任何这样的来源鉴定或“标记”元素通常以小量存在，例如以20000ppm或者更少的 量，例如2000ppm或者更少的量存在。在某些实施方案中，“标记”化合物为锶，其可被掺入 到例如文石晶格中并且占IOOOOppm或者更少，在某些实施方案中范围在3-10000ppm，例如 在5-5000ppm范围内，包括5-1000ppm，例如5_500ppm，包括5-100ppm。有意义的另一种“标 记”化合物为镁，其可以至多20%摩尔的量存在以替代碳酸盐化合物中的钙。组合物的盐 水源鉴定剂可依用于产生盐水来源的碳酸盐组合物的具体盐水源而变化。鉴定水源的同位 素标记物也是有意义的。依具体的建筑材料或者产物而定，存在于建筑材料中的碳酸盐/碳酸氢盐组分 (例如CO2-截存组分)的量可以变化。在一些例子中，建筑材料中的碳酸盐/碳酸氢盐组 分(例如CO2-截存组分)的量在5-100 % (w/w)范围内，例如5-90 % (w/w)，包括5-75 % (w/w) ,5-50% (w/w) ,5-25% (w/w)和 5-10% (w/w)。本发明的建筑材料可视为低碳足迹建筑材料。低碳足迹建筑材料与缺少碳酸盐/ 碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的相应建筑材料相比较具有减少的碳足迹。采用任 何便利的碳足迹计算器，与缺少碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的相应建筑 材料相比较，本发明建筑材料的碳足迹减少幅度可为5%或者更多，例如10%或者更多，包 括25%、50%、75%或者甚至100%或者更多。在某些实施方案中，本发明的低碳足迹建筑 材料为碳中性的，其中它们基本上没有经计算的碳足迹(如果有任何少量的话)，例如采用 任何便利的碳足迹计算器所测定的，所述碳足迹与所涉及的特殊建筑材料相关。本发明的 碳中性建筑材料包含呈现50磅CO2/立方码(lbs C02/cu yd)材料或者更少碳足迹的那些 组合物，例如10磅CO2/立方码材料或者更少，包括5磅CO2/立方码材料或者更少，其中在 某些实施方案中，碳中性材料具有0或负值磅CO2/立方码材料，例如负1或者更多，例如负 3或者更多磅CO2/立方码材料。在一些实施方案中，低碳足迹材料具有显著的负值碳足迹， 例如-100或者更多磅CO2/立方码或者更少。本发明的CO2-截存组分(即包含碳酸盐、碳酸氢盐或其组合的沉淀物质)包含 否则的话应该已被释放进入大气的CO2，其大部分由燃烧矿物燃料引起，其燃料属于植物来 源。因此，包含一种或多种来源于工业CO2的合成碳酸盐的本发明CO2-截存组分反映了产 生工业CO2(来自于矿物燃料燃烧)的矿物燃料(例如煤、油、天然气或者烟道气)的相对碳 同位素组成(S13C)。用％。单位(每千(per mille))表示的相对碳同位素组成(S13C)值 为碳的两种稳定同位素即12C与13C的浓度相对于变成化石的箭石标准(即PDB标准)的比 率的量度。δ 13C%o= [(13C/12C 样品-13C/12CPDB 标准)/(13C/12CPDB 标准)]χ1000因此，包含合成碳酸盐的沉淀物质(例如CO2-截存组分)的δ 13C值用作CO2气 体源，尤其是自燃烧矿物燃料释放的CO2的足迹。S13C值可在来源与来源(即矿物燃料来 源)之间变化，但是对于本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的S13C 值通常，但是不一定必须，在-9%。至-35%。范围内。在一些实施方案中，对于包含合成碳酸 盐的沉淀物质的S 13C值在-1%。和_50%。之间，在_5%。和_40%。之间，在_5%。和_35%。之间， 在-7%。和_40%。之间，在_7%。和_35%。之间，在_9%。和_40%。之间或者在_9%。和_35%0之 间。在一些实施方案中，对于包含合成碳酸盐的沉淀物质的S 13C值为少于(即比以下更负的)-3%。、-5%。、-6%。、-7%。、-8%。、-9%。、-10%。、-11%。、-12%。、-13%。、-14%。、-15%。、_16%0、 _17%o、_18%o、_19%o、_20%o、_21%o、_22%o、_23%o、_24%o、_25%o、_26%o、_27%o、_28%o、_29%o、_30%o、_ 31%。、-32%、-33%、-34%、-35%、-36%、-37%、-38%、-39%、-40%、-41%、-42%、-43%、 -44%。或-45%。，其中δ 13C值越负，包含合成碳酸盐的沉淀物质的12C越丰富。任何合适的 方法可用于测量δ 13C值，方法包括(但不限于)质谱或离轴积分腔输出光谱(off-axis integrated—cavity outputspectroscopy)(离车由 ICOS)。在一些实施方案中，本发明提供包含含有碳酸盐或碳酸氢盐或者其组合的组分 (其中以碳酸盐或碳酸氢盐形式存在的碳具有少于_5%。的δ 13C值)的成形建筑材料例如 路面材料、砖、预制构件、板(例如水泥板)、管道、横粱、水池、柱、纤维护墙板产品(例如纤 维水泥护墙板)、面板、隔音墙、干式墙或绝缘材料或者其组合。在一些实施方案中，对于成 形建筑材料的δ 13C值在-1%。和_50%。之间，在_5%。和_40%。之间，在_5%。和_35%。之间， 在-7%。和_40%。之间，在-7%。和_35%。之间，在-9%。和_40%。之间或者在_9%。和_35%。之间。 在一些实施方案中，对于成形建筑材料的S 13C值为少于(即比以下更负的)-3%。、-5%。、-6 %。、-7%。、-8%。、"9%。、-10%。、-11%。、-12%。、-13%。、-14%。、-15%。、-16%。、-17%。、-18%。、-19%。、-20%0、-21%ο、_22%ο、_23%ο、_24%ο、_25%ο、_26%ο、_27%ο、_28%ο、_29%ο、_30%ο、_31%ο、_32%ο、_33%ο、_3 4%、-35%、-36%、-37%、-38%、-39%、-40%、-41%、-42%、-43%、_44%。或者 _45%。，其中 δ 13C值越负，包含合成碳酸盐的组合物的12C越丰富。本发明的成形建筑材料可发生非常大地变化，其成形建筑材料包括加工成形(例 如模塑、铸塑、切割或其它方式产生的)为具有确定物理形状即构形的人造结构。成形建筑 材料与不具有确定和稳定形状，而是符合盛放其的容器例如袋或其它容器的无定形建筑材 料(例如粉末、浆糊、淤浆等)不同。本发明的成形建筑材料也不同于不规则或不精确的成 形材料(例如骨料、用于布局的主体形态(bulk forms fordiaposal)等)，其中成形建筑 材料按照便于在例如建筑物中使用成形建筑材料的规格生产。本发明的成形建筑材料可 按照用于这样结构的传统制作方案制备，除了采用一定量的本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组 分(例如CO2-截存组分)以外。用碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)替代的 组分部分可以变化，并且在某些情况中为5 %重量或者更多，包括10 %重量或者更多，25 % 重量或者更多，50 %重量或者更多，75 %重量或者更多，90 %重量或者更多，或者甚至100 % 重量。在生产成形建筑材料中，一定量的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)可 与水及其它另外的组分混合，其它另外的组分可包括(但不限于)粘土、页岩、软板岩、硅酸 钙、采石场原石、波特兰水泥、粉煤灰、熔渣水泥、骨料(例如高炉矿渣、底灰、砾石、石灰石、 花岗岩、沙等)、硅粉和火山灰。根据本发明的某些实施方案的示例性成形建筑材料在下文 中有更详细的评述。然而，成形建筑材料的以下评述不限制本发明并且仅被提供用来进一 步描述CO2-截存成形建筑材料的多种示例性实施方案。圬式构件为用于构造通常采用灰浆、水泥浆等组装的承重和非承重构件的成形建 筑材料。本发明的示例性圬式构件包括砖、预制构件和瓷砖。本发明的砖和预制构件为具 有线性尺寸的多边结构。本发明的砖为具有不大于337. 5x225x112. 5 (长度χ宽度χ高度) 尺寸(mm)的圬式构件。具有337. 5x225x112. 5-2000x1000x500 (长度χ宽度χ高度)之间 尺寸(mm)的任何组件称为“砖”。具有大于2000x1000x500 (长度χ宽度χ高度)尺寸(mm) 的结构单元称为“面板”。瓷砖指具有与砖或预制构件相同的尺寸，但是可在形状上有显著变化，即可不为多边形(例如庄园风格的屋顶瓷瓦)的圬式构件。由本发明提供的一种类型的圬式构件为砖，其指用于圬工结构的，通常采用灰浆 铺砌的材料结构组件。本发明的砖为具有不大于337. 5x225x112. 5 (长度χ宽度χ高度) 尺寸(mm)的圬式构件。在一些实施方案中，砖可具有在175-300mm范围内的长度，例如 200-250mm,包括 200_230mm ；75_150mm 范围内的宽度，例如 100_120mm，包括 IOO-IlOmm ； 50-90mm范围内的高度，例如50_80mm，包括55_75mm。本发明的砖可在等级、类别、颜色、 构造、大小、重量方面变化并且可为实心、蜂窝状、穿孔的、岔心或空心的。本发明的砖可 包括(但不限于)建筑用砖、贴面砖、承重砖、高强度砖、薄饰面砖、铺路砖、釉砖、耐火砖 (firebox brick)、耐化学腐蚀砖、污水管和检查井用砖(manhole brick)、工业用地砖等。 砖也可在抗冻性(即抗冻、中度抗冻或非抗冻)方面变化，这涉及在暴露于水可导致不同水 平的冻结和解冻的条件下砖的耐用性。抗冻砖在恒定暴露于水并冻结和解冻的条件下是耐 用的。中度抗冻砖在偶尔暴露于水并冻结和解冻的条件下是耐用的。非抗冻砖在暴露于 水并冻结和解冻的条件下是不耐用的。这些砖仅适合于内部使用并且经冻结和解冻易于 损坏，除非在施工期间经不能渗透的覆盖层保护。本发明的砖也可在溶解盐含量(即低或 正常含量)方面变化。具有低溶解盐含量的砖中可溶性离子的质量百分数不超过0.03% 镁、0. 03%钾、0. 03%钠和0. 5%硫酸盐。具有正常盐含量的砖中可溶性离子的质量百分数 总计不超过0. 25%的镁、钾和钠并且硫酸盐含量不超过1. 6%。本发明的砖可在物理和机 械性能方面显著变化。在某些情况下，本发明砖的压缩强度可在5-100兆帕斯卡(MPa)范 围内，包括20-40MPa。本发明砖的挠曲强度可在0. 5_10MPa范围内变化，包括2_7MPa，例如 2-5MPa。本发明砖的最大吸水率可在5-25%范围内变化，包括10-15%。本发明的砖也可 由于对其环境的水份吸收或减少而经历水分运动(膨胀或者收缩)。在某些情况下，由于 水分运动引起的尺寸稳定性(即线性收缩率或者延伸率)可在0. 001-0. 2%范围内变化， 包括0.05-0. 1%。在一些实施方案中，本发明的砖可用于铺路。用于铺设暴露于繁忙交 通(例如行人、车辆等)区域的砖可具有0. 1-0. 5范围内的耐磨指数，包括0.2-0. 4，例如 0. 3。另外，本发明的砖可具有1. 0-4. OcmVcm2范围内的体积磨耗，包括1. 5-2. 5cm7cm2，例 如2. 0cm7cm2。本发明的CO2-截存(sequestering)建筑材料组合物可被模压、挤出或者造 型(sculpted)为要求的形状和大小以形成砖。然后使成形的组合物干燥并经水压、高压釜 或者于范围在900-1200°C之间，例如900-1100°C并且包括1000°C的温度下的炉中烧制进 一步硬化。由本发明提供的另一种类型的圬式构件为砖(例如混凝土、水泥、地基等)。预制 构件基于其结构尺寸不同于砖。具体地讲，预制构件大于337. 5x225x112. 5 (长度χ宽度χ 高度)的尺寸(mm)。本发明的预制构件可在颜色、结构、大小和重量方面变化并且可为实 心、蜂窝状和空心的，或者在预制构件的空隙体积采用绝缘材料(例如膨胀的聚苯乙烯泡 沫)。本发明的预制构件可为承重、非承重或饰面(即装饰性)预制构件。在一些实施方案 中，预制构件可具有300-500mm，例如350_450mm范围内的长度，150-250mm,例如180_215mm 范围内的宽度和100-250mm，例如150_200mm范围内的高度。本发明的预制构件也可在面壳 厚度方面变化。在一些情况下，预制构件可具有15-40mm范围内，包括20_30mm，例如25mm 的面壳厚度。预制构件也可在腹板厚度方面变化。在一些实施方案中，预制构件可具有 15-30mm范围内，包括15_25mm，例如20mm的腹板厚度。本发明的预制构件可在物理和机械性能方面显著变化。在某些情况下，本发明预制构件的压缩强度可在5-lOOMPa范围内变 化，包括15-75MPa，例如20_40MPa。本发明预制构件的挠曲强度也可在0. 5_15MPa范围内 变化，包括2-lOMPa，例如4-6MPa。本发明预制构件的最大吸水率可在7-20%重量范围内 变化，包括8-15 %，例如9-11%。本发明的预制构件也可由于对其环境的水份吸收或减少 而经历水分运动(膨胀或者收缩)。本发明的预制构件可为I型湿度控制单元或II型非 湿度控制单元。在某些情况下，本发明预制构件的尺寸稳定性(即线性收缩率)可依其预 定用途和/或使用的地理位置而在0.02-0. 15%，例如0.03-0. 05%范围内变化。本发明的 CO2-截存建筑材料组合物可被模压、挤出或者造型为要求的形状和大小以形成预制构件。 成形的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而被进一步压实。在一些情 况下，所生成的组合物也可在成形之前或者在组合物被定形以形成轻量混凝土预制构件时 采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。组合物在控制温度和湿度的环境中被进一步固 化。由本发明提供的另一种类型的建筑材料为瓷砖。本发明的瓷砖指通常在屋面使 用和用于铺设商业与住宅结构的外部与内部地面的非承重建筑材料。其中可使用本发明 瓷砖的一些实例包括(但不限于)商业与住宅建筑的屋面、装饰性庭院、浴室、桑拿浴室、 厨房、建筑门厅、公路、槽甲板、门廊、天桥、人行道等。瓷砖可依其预定用途和/或打算使用 的地理位置而采取多种形式并在形状、大小、重量方面变化，并且可为实心、网状(webbed)、 蜂窝状或空心的。本发明的瓷砖可在大小方面变化，例如在IOO-IOOOmm范围内的长度， 包括250-500mm,例如250_300mm ；在50_1000mm范围内的宽度，包括100-250mm,例如 125-175mm ；以及在10_30mm范围内的厚度，包括15_25mm，例如15_20mm。在某些情况下， 本发明瓷砖的压缩强度也可在5-75MPa范围内变化，包括15_40MPa，例如25MPa。本发明 瓷砖的挠曲强度可在0. 5-7. 5MPa范围内变化，包括2_5MPa，例如2. 5MPa。在某些情况下， 本发明瓷砖的最大吸水率也可在5-15%，包括7-12%范围内变化。本发明的瓷砖也可由于 对其环境的水份吸收或减少而经历水分运动(膨胀或者收缩)。在某些情况下，由于水分 运动引起的尺寸稳定性(即线性收缩率或者延伸率)可在0.001-0. 25%范围内变化，包括 0. 025-0. 075%，例如0. 05%。用于铺设暴露于繁忙交通(例如行人、车辆等)区域的瓷砖可 具有可在0. 1-0. 5范围内显著变化的耐磨指数，包括0. 25。另外，瓷砖可具有1. 0-4. Ocm3/ cm2范围内的体积磨耗，包括1. 5-3. 0cm7cm2，例如2. 7cm7cm2。瓷砖可为多边形、圆形或者 采取任何其它要求的形状。因此，本发明的CO2-截存建筑材料组合物可被模压或者铸塑为 要求的瓷砖形状与大小。成形的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而 被进一步压实。所生成的组合物也可被浇注成为片材或者滚筒，其可用于形成具有要求厚 度的片材。然后片材被切割为所需尺寸的瓷砖。在一些情况下，所生成的组合物也可在成 形之前或者在组合物被定形以形成轻量瓷砖时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。 然后使成形的组合物定形并在控制温度和湿度的环境中进一步固化。瓷砖可进一步抛光、 着色、起纹理、喷砂清理(shot blasted)、镶嵌装饰性组分等。建筑镶板(construction panels)为用于广义上指任何非承重结构部件的成形建 筑材料，所述结构部件的特征在于其长度与宽度明显大于其厚度。本发明的示例性建筑镶 板包括水泥板、纤维水泥护墙板和干式墙。建筑镶板为具有依其预定用途而尺寸发生可很 大变化的多边形结构。建筑镶板的尺寸长度可在50-500cm范围内，包括100-300cm，例如250cm ；宽度在25-200cm范围内，包括75_150cm，例如IOOcm ；厚度在5_25mm范围内，包括 7-20mm，包括10-15mm。水泥板包括作为水泥与玻璃纤维的组合常规制备的建筑镶板并且在 板的两个面具有另外的玻璃纤维增强物。纤维水泥护墙板包括作为水泥、骨料、交织纤维素 和/或高分子纤维的组合常规制备的建筑镶板并且具有类似木质的结构与柔性。干式墙包 括自粉饰用石膏粉(即半水合形式的硫酸钙)、纤维(玻璃或纸)常规制备的建筑镶板并且 被夹在两片外层材料例如纸或玻璃纤维垫片之间。由本发明提供的一种类型的建筑镶板为水泥板。它们为成形建筑材料，其中在一 些实施方案中用作可在浴室瓷砖、厨柜、防溅墙(backslashes)等后面使用的陶瓷制品的 背衬板并且可具有100-200cm范围内的长度，例如125-175cm，例如150_160cm ;75_100cm 范围内的宽度，例如80-100cm，例如90-95cm和5_25mm范围内的厚度，例如5_15mm，包括 5-10mm。本发明的水泥板可在物理和机械性能方面变化。在一些实施方案中，挠曲强度可 在1-7. 5MPa之间的范围内变化，包括2-6MPa，例如5MPa。压缩强度也可在5_50MPa范围内 变化，包括10-30MPa，例如15-20MPa。在本发明的一些实施方案中，水泥板可用于大范围暴 露于水分的环境(例如商业桑拿浴室)。本发明水泥板的最大吸水率可在5-15%重量范围 内变化，包括8-10%，例如9%。本发明的水泥板也可由于对其环境的水份吸收或减少而经 历水分运动(膨胀或者收缩)。在某些情况下，由于水分运动引起的尺寸稳定性(即线性 收缩率或者延伸率)可在0. 035-0. 1 %范围内变化，包括0. 04-0. 08 %，例如0. 05-0. 06 %。 本发明的CO2-截存建筑组合物可用于生产要求的形状和大小以形成水泥板。另外，可向水 泥板中加入多种另外的组分，其包括(但不限于)增塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添 加剂。然后将CO2-截存建筑材料组合物浇注到可用于形成所需厚度的片材的片料成型模具 或者滚筒中。成形的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而被进一步压 实。然后将片材切割为所需尺寸的水泥板。在一些情况下，所生成的组合物也可在成形之 前或者在组合物被定形以形成轻量水泥板时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。然 后使成形的组合物定形并在控制温度和湿度的环境中被进一步固化。然后本发明的水泥板 可在板的两面用玻璃纤维垫覆盖。在需要时，本发明的水泥板也可采用化学掺合物制备以 致它们对火、水和冰冻具有增加的抗性和对生物降解和腐蚀引起的损伤具有抗性。本发明 的水泥板也可与组分例如分散的玻璃纤维组合，后者可赋予改善的耐用性、增加的挠曲强 度和更加平滑的表面。本发明提供的另一种类型的建筑镶板为纤维水泥护墙板。本发明的纤维水泥护墙 板为成形建筑材料用于覆盖建筑物的外部或屋面，并且包括(但不限于)建筑面板、屋顶镶 板、天花板、石棉水泥板等。也可发现它们用作高火灾区域的木质装饰板(timber fascias) 与封檐板(barge boards)的替代品。纤维水泥护墙板可具有长度在200-400cm范围内变 化，例如250cm和宽度在50-150cm范围内变化，例如IOOcm及厚度在4_20mm范围内变化，例 如5-15mm，包括IOmm的尺寸。本发明的纤维水泥护墙板可具有变化的物理和机械性能。在 一些实施方案中，挠曲强度可在0. 5-5MPa之间的范围内，包括l-3MPa，例如2MPa。在一些情 况下，压缩强度也可在2-25MPa范围内变化，包括10_15MPa，例如10_12MPa。在本发明的一 些实施方案中，纤维水泥护墙板可用于经受变化气候条件的建筑物上，在一些实施方案中 为在极端干燥-湿润(即低_高水平的湿度)范围内的气候条件下。因此，本发明的纤维水 泥护墙板的最大吸水率可在10-25%质量的范围内变化，包括10-20%，例如12-15%。在某些情况下，由于水分运动引起的尺寸稳定性(即线性收缩率或者延伸率)可在0. 05-0. 1% 范围内变化，包括0. 07-0. 09%。本发明的CO2-截存建筑组合物可用于产生要求的形状和大 小以形成纤维水泥护墙板。另外，可向纤维水泥护墙板中加入多种另外的组分，其包括(但 不限于)纤维素纤维、增塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。然后将CO2-截存建 筑材料组合物浇注到用于形成具有要求厚度的片材的片料成型模具或者滚筒中。成形的组 合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而被进一步压实。然后将片材切割为 所需尺寸的纤维水泥护墙板。在一些情况下，所生成的组合物也可在成形之前或者在组合 物被定形以形成轻量纤维水泥护墙板时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。然后使 成形的组合物定形并在控制温度和湿度的环境中被进一步固化。然后本发明的纤维水泥护 墙板用聚合物膜、釉质或者涂料覆盖。在需要时，本发明的纤维水泥护墙板也可采用化学掺 合物制备，以致它们对火、水和冰冻具有增加的抗性和对生物降解和腐蚀引起的损伤具有 抗性。由本发明提供的另一类型的建筑镶板为干式墙。术语干式墙指通常制作的用于内 墙和天花板结构的最后构造(finish construction)的建筑材料。在某些情况下，干式墙 建筑材料为由围绕内芯覆盖的纸衬制备的镶板。本发明的干式墙的内芯应包含至少一定 量的本发明碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)。在某些情况下，本发明的干式 墙建筑材料的尺寸长度可在100-200cm范围内变化，例如125-175cm，例如150_160cm ；宽 度可在75-100cm范围内变化，例如80-100cm，例如90_95cm，并且厚度可在5_50mm范围内 变化，例如5-30mm，包括10_25mm。由本发明提供的干式墙可具有显著变化的物理和机械 性能，并且可取决于用碳酸盐化合物组合物(例如CO2-截存组合物)替代的干式墙制品的 常规组分的量。由本发明提供的干式墙的挠曲和压缩强度通常大于用粉饰用石膏粉制备 的常规干式墙，已知后者为软建筑材料。在一些实施方案中，挠曲强度可在0. l-3MPa范围 内，包括0. 5-2MPa，例如1. 5MPa。在一些情况下，压缩强度也可在l_20MPa范围内变化，包 括5-15MPa，例如8-lOMPa。本发明的干式墙的最大吸水率可在2-10%质量的范围内变化， 包括4-8%，例如5%。在某些实施方案中，内芯应与主要自粉饰用石膏粉(硫酸钙的半水 合形式(CaSO4 · 1/2H20))制备的，且至少一部分石膏组分被碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如 CO2-截存组分)替代的常规干式墙类似。另外，内芯可包含多种另外的组分，例如(但不限 于)纤维(如纸和/或玻璃纤维)、增塑剂、起泡剂、加速剂例如钾碱、阻滞剂例如EDTA或 其它螯合剂、增加抗霉菌和耐火性(例如玻璃纤维或蛭石)的多种添加剂和水。以碳酸盐 /碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)替代的组分部分可以变化并且在某些情况中为5% 重量或者更多，包括10%重量或者更多，25%重量或者更多，50%重量或者更多，75%重量 或者更多，90 %重量或者更多，或者甚至100 %重量。在生产干式墙中，各内芯组分可以组合 并且所生成的组合物被夹在两片外层材料例如重纸或玻璃纤维垫之间。当内芯固定并在大 的干燥室中干燥时，夹芯材料变得坚硬和坚固，足以用作建筑材料。由本发明提供的另一种建筑材料为管道。管道为被成形为将气体或液体自一个地 点输送至另一个地点的管路或类似结构。本发明的管道可包含许多用于运送液体或气体的 不同结构中的任何一种，包括(但不限于)导管、下水道、箱形排水渠管接头、排水管道和排 水口(portals)、进水建筑物、进水塔、凹槽、泄水建筑物等。本发明的管道可在形状上显著 变化，其通常由水力设计与安装条件确定。本发明管道的形状可包括(但不限于)圆形、矩形、椭圆形、马蹄形、正方形等。多单元形状(Multiple cell configurations)的管道也是 可能的。管道设计可依其预定用途而变化。因此，本发明的管道可具有显著变化的尺寸。管 道可具有长度在5-500cm或者更长的范围内，例如10-300cm，例如25_250cm的外径。壁厚 可显著变化，在某些情况下，在0. 5-25cm或者更厚的范围内，例如l-15cm，例如l-10cm。在 某些实施方案中，本发明的管道可被设计以支承来自管道内水流的高内压。在另外的其它 实施方案中，本发明的管道可被设计成能支承高外部负荷(例如土荷载、表面超载荷重、车 辆载荷、外部静水压力等)。因此，在一些情况下，本发明管壁的压缩强度也可依管道大小和 预定用途而在5-75MPa，例如10_50MPa，例如15_40MPa范围内变化。在需要时，管道可与多 种涂层或衬里层(例如聚合物)一起使用，并且可被成形以易于相互连接产生本发明多管 组成的长距离输送结构。在生产本发明管道中，CO2-截存建筑材料组合物被浇注到模具中 以形成要求的管道形状与大小。所成形的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲 击压实而被进一步压实。在一些情况下，所生成的组合物也可在成形之前或者在组合物被 定形以形成轻量管道结构时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。所成形的组合物被 进一步定形并在控制温度和湿度的环境中固化。另外，本发明的管道可包含多种另外的组 分，例如(但不限于)增塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。在需要时，另外的组 分可包括化学掺合物以使本发明管道对由生物降解、冰冻、水、火和腐蚀引起的损伤具有增 加的抗性。在一些实施方案中，本发明管道可使用结构支承部件例如(但不限于)由钢、高 分子材料、延性铁、铝或塑料组成的缆索、线和网。 由本发明提供的另一种建筑材料为水池。术语水池可包括用于盛放液体例如水的 任何成形容器。因此，水池可包括(但不限于)结构例如井、收集箱、卫生检查孔(sanitary manholes)、化粪池、集水槽、捕油器/分离器、暴雨水沟收集蓄水池等。水池可在形状、大小 和容量方面变化。水池依其预定用途可为矩形、圆形、球形或任何其它形状。在一些实施 方案中，水池可具有比深度更大的宽度，对于底部显得更小。水池的尺寸可依所述结构的 预定用途而变化(例如从盛放几加仑液体至几百或几千或者更多加仑的液体)。壁厚可显 著变化，在某些情况下，在0. 5-25cm或者更厚的范围内，例如l-15cm，例如1-lOcm。因此， 压缩强度也可依水池大小和预定用途而显著变化，于一些情况下，在5-60MPa范围内，例如 10-50MPa，例如15-40MPa。在一些实施方案中，水池可被设计以支承高外负荷(例如土荷 载、表面超载荷重、车辆载荷等)。在某些其它的实施方案中，水池可与多种涂层或衬里层 (例如聚合物)一起使用，并且可被成形以使其与输送部件(例如排水管)联合。在其它的 实施方案中，本发明的水池可被这样成形以使其可连接于其它水池，以致它们可形成连接 的水池系列。在本发明的水池的生产中，CO2-截存建筑材料组合物可被浇注到模子中以形 成要求的水池形状与大小。所成形的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压 实而被进一步压实。水池也可通过将组合物浇注到片材模具中制备并且水池通过将片材组 合在一起形成具有变化尺寸的水池(例如多边形水池、平行四边形水池等)来进一步组装。 在一些情况下，所生成的组合物也可在成形之前或者在组合物被定形以形成轻量水池结构 时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。所成形的组合物被进一步定形并在控制温度 和湿度的环境中固化。另外，本发明的水池可包含多种另外的组分，例如(但不限于)增 塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。在需要时，另外的组分可包括化学掺合物，以 使本发明的水池对由生物降解、冰冻、水、火和腐蚀引起的损伤具有增加的抗性。在一些实
15施方案中，本发明的水池可使用结构支承部件例如(但不限于)由钢、高分子材料、延性铁、 铝或塑料组成的缆索、线和网。由本发明提供的另一种建筑材料为横梁，其在广义上指具有大的挠曲与压缩强度 的水平承重结构。横梁可为矩形十字形、C-槽、L-截面边缘横梁、I-横梁、外墙托梁、H-横 梁、具有反向T-形设计等。本发明的横梁也可为水平承重横梁组件，其包括(但不限于)托 架、过梁、拱道和悬臂梁。横梁通常具有比其最长截面尺寸长得多的长度，其中横梁长度可 为最长截面尺寸的5倍或者更长，10倍或者更长，25倍或者更长。本发明的横梁可在其机 械和物理性能方面变化。例如，无钢筋混凝土梁可具有在2-25MPa范围内变化的受弯承载 能力，包括5-15MPa，例如7-12MPa，和在10_75MPa范围内的压缩强度，包括20_60MPa，例如 40MPa。本发明的建筑上的钢筋混凝土梁可具有在15-75MPa范围内明显更大的受弯承载能 力，包括象25-50MPa，例如30_40MPa，和在35_150MPa范围内的压缩强度，包括50_125MPa， 例如75-lOOMPa。本发明的横梁可为内件或外件，并且可以是对称载荷或不对称载荷的。在 一些实施方案中，横梁可为复合结构(composite)，其中它通过引起适当的界面剪切机制与 其它结构单位组合在一起起作用。在其它实施方案中，横梁可为非复合结构，其中它仅使用 了基本横梁的性能。在本发明的横梁的生产中，CO2-截存建筑材料组合物可被浇注到横梁 模具中或者围绕相关的钢制刚性梁结构(例如钢筋)浇铸。在一些实施方案中，钢筋在围 绕钢构架浇铸组合物之前得到预拉伸。在其它实施方案中，本发明的横梁可用被机械锚固 于混凝土梁的钢筋骨架构造浇铸。本发明的横梁也可使用另外的结构支承部件，例如(但 不限于)由钢、延性铁、高分子纤维、铝或塑料组成的缆索、线和网。结构支承部件可与承载 的载荷成平行、垂直或以一些其它角度使用。所模塑或浇铸的组合物可经滚筒压实、水压、 振动压实或者共振冲击压实而被进一步压实。组合物被进一步定形并在控制温度和湿度的 环境中固化。另外，本发明的横梁可包含多种另外的组分，例如(但不限于)增塑剂、起泡 剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。在需要时，另外的组分可包括化学掺合物，以使本发明的 横梁对由生物降解、冰冻、水、火和腐蚀引起的损伤具有增加的抗性。由本发明提供的另一种建筑材料为柱，其在广义上指主要通过轴压缩承载载荷并 且包含结构部件例如受压构件的立式承重结构。本发明的其它立式受压构件可包括(但不 限于)立柱、墩、支座或支柱。本发明的柱可为刚性、垂直支柱，由相对少的件数组成。柱 也可为具有圆柱形或多边形、平滑或有槽纹的、锥形或直轴的，具有柱头并通常具有底座， 以及其它构型的装饰性支柱。柱的柱头和底座具有与柱相似的形状或者可以不同。柱上 柱头和底座的任何形状组合是可能的。本发明的多边形柱具有不多于其厚度4倍的宽度。 可这样构造本发明的柱，以使它们为实心、空心(例如装饰性支柱)、加强填充的或者其任 何组合。本发明的柱可为短柱(即其中强度由构成组分及其截面的几何形状决定的柱) 或细长柱(即截面尺寸少于其长度的5倍)。柱的尺寸可依结构的预定用途而发生很大变 化，例如从少于单个层高至几个层高或者更高，并且具有相应的宽度。本发明的柱可在其机 械和物理性能方面变化。性能例如压缩和挠曲强度可依柱的设计和预定用途而变化。例 如，无钢筋混凝土柱可具有在2-20MPa范围内的挠曲强度，包括5-15MPa，例如7_12MPa，和 在IO-IOOMPa范围内的压缩强度，包括25-75MPa，例如50MPa。本发明的建筑上的钢筋混 凝土柱可具有在15-50MPa范围内显著更大的挠曲强度，包括20_40MPa，例如25_35MPa，和 在25-200MPa范围内的压缩强度，包括50_150MPa，例如75_125MPa。在一些实施方案中，柱可为复合结构，其中它通过引起界面剪切机制与其它结构单位组合在一起起作用。在其 它实施方案中，柱可为非复合结构，其中它仅使用了基本柱的性能。在生产本发明的柱中， CO2-截存建筑材料组合物可被浇注成柱的形状或者围绕相关的钢制配筋柱(reinforcing column)结构(例如钢筋)浇铸。在一些实施方案中，钢筋在围绕钢构架浇铸组合物之前 得到预拉伸。在其它实施方案中，本发明的柱可用被机械锚固于混凝土柱的钢筋骨架构造 浇铸。本发明的柱也可使用另外的结构支承部件，例如(但不限于)由钢、延性铁、高分子 纤维、铝或塑料组成的缆索、线和网。结构支承部件可与承载的载荷成平行、垂直或以一些 其它角度使用。所模塑或浇铸的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而 被进一步压实。组合物被进一步定形并在控制温度和湿度的环境中固化。另外，本发明柱 可包含多种另外的组分，例如(但不限于)增塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。 在需要时，这些另外的组分可包括化学掺合物，以使本发明的柱对由生物降解、冰冻、水、火 和腐蚀引起的损伤具有增加的抗性。 由本发明提供的另一种建筑材料为混凝土面板(concreteslab)。混凝土面板为用 于构造预制地基(foundations)、地板和墙嵌镶板的那些建筑材料。在一些情况下，混凝土 面板可用作地板部件(例如空心板材部件或四通设计)。在其它情况下，预浇铸混凝土面板 可为用作原地混凝土工程的地基的空心预浇铸板材。墙嵌镶板在广义上为多边形建筑的竖 式承重构件并具有多于其厚度4倍的宽度。预浇铸混凝土地基、地板和墙嵌镶板可依预浇 铸混凝土面板的预定用途而在尺寸上有显著变化(例如一或两层建筑物)。因此，预浇铸混 凝土面板可具有I-IOm范围内的长度或者更长的尺寸，包括3-8m，例如5_6m ； I-IOm范围内 或者更高的高度，包括4-10m，例如4-5m ；和可在0. 005-0. 25m范围内或者更厚的厚度，包括 0. 1-0. 2m，例如0. 1-0. 15m。本发明的成形建筑材料例如面板(slab)及由此制作的结构件 可比没有本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的相应结构更厚。另外， 由包含本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的无定形建筑材料制作的结 构件可比没有碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)的相应结构件更厚。这样增 加的厚度与增加的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)含量直接相关。在一些 实施方案中，成形建筑材料或相关结构的厚度增加1. 5倍或更多，2倍或更多或者5倍或更 多。本发明的混凝土面板可依其预定用途而在其机械和物理性能方面变化。例如，用于地 板部件的预制板可具有比用作承重墙的板更大的挠曲强度和更小的压缩强度。例如，无钢 筋混凝土面板可具有在2-25MPa范围内变化的挠曲强度，包括5_15MPa，例如7_12MPa，和在 IO-IOOMPa范围内变化的压缩强度，包括25-75MPa，例如50MPa。本发明的建筑上的钢筋混 凝土面板可具有在15-50MPa范围内显著更大的挠曲强度，包括20_40MPa，例如25_35MPa， 和在25-200MPa范围内大的压缩强度，包括50_150MPa，例如75_125MPa。在生产本发明的 混凝土面板中，CO2-截存建筑材料组合物可被浇注到板模具中或者围绕相关的钢制配筋结 构(例如钢筋)浇铸。在一些实施方案中，钢筋在围绕钢构架浇铸组合物之前得到预拉伸。 在其它实施方案中，本发明的面板可用被机械锚固于混凝土面板的钢筋骨架构造浇铸。在 一些实施方案中，本发明的混凝土面板可通过浇铸被机械锚固于预先预浇铸的混凝土面板 的第二个支承性混凝土层改善其结构能力。本发明的面板也可使用另外的结构支承部件， 例如(但不限于)由钢、延性铁、高分子纤维、铝或塑料组成的缆索、线和网。结构支承部件 可与承载的载荷成平行、垂直或以一些其它角度使用。所模塑或浇铸的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而被进一步压实。组合物被进一步定形并在控制温度 和湿度的环境中固化。另外，本发明的面板可包含多种另外的组分，例如(但不限于)增 塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。在需要时，另外的组分可包括化学掺合物，以 使本发明的面板对由生物降解、冰冻、水、火和腐蚀引起的损伤具有增加的抗性。由本发明提供的另一种建筑材料为隔音墙，其指用作减弱或吸收声音的屏障的结 构。因此，隔音墙可包括(但不限于)诸如吸音板、反射墙、吸收墙(absorptive barriers)、 反应性墙(reactive barriers)等的结构。本发明的隔音墙可在大小和形状方面广泛变 化。隔音墙依其预定用途而可为多边形、圆形或任何其它形状。隔音墙可用于减弱来自公 路、道路、桥梁、工厂、发电厂、装车站台、公共交通车站、军用设施、枪炮靶场、综合住宅群 (housing complexes)、娱乐场所(例如露天大型运动场、音乐厅)等的声音。隔音墙也可 用于家庭、音乐播音室、电影院、教室等内部的隔音。本发明的隔音墙的尺寸依其预定用途 可有很大的变化，其尺寸范围为0. 5-10m或更长的长度，例如5m和0. I-IOm的高度/宽度 或更宽，例如5m及IO-IOOcm的厚度或更厚，例如25-50cm，包括40cm。在需要时，隔音墙可 与多种涂层或衬里层(例如聚合物)一起使用并可被成形以易于彼此或与间隔另外隔音墙 的立柱连接，以产生由本发明的多个隔音墙组成的长隔音墙结构。在一些实施方案中，本发 明的隔音墙除结构加强构架外，还可使用吸音材料(例如木屑、纺织纤维、玻璃棉、石棉、高 分子泡沫、蛭石等)。在一些实施方案中，本发明的隔音墙可用作室外环境(例如沿着公路、 飞机场附近等)的隔声屏并可与结构支承部件(例如柱、支柱、横梁等)一起使用。在生产 本发明的隔音墙中，CO2-截存建筑材料组合物被浇注到模型中以形成要求的隔音墙形状与 大小。组合物也可被浇注到片材模具中或者滚筒可被用于形成具有所需厚度的片材。所成 型的组合物可经滚筒压实、水压、振动压实或者共振冲击压实而被进一步压实。然后将片材 切割为所需尺寸的隔音墙。在一些情况下，生成的的组合物也可在成形之前或者在组合物 被定形以形成轻量隔音板结构时采用机械或者化学方法引入气体使起泡沫。所成形的组合 物被进一步定形并在控制温度和湿度的环境中固化。另外，本发明的隔音墙可包含多种另 外的组分，例如(但不限于)增塑剂、起泡剂、加速剂、阻滞剂及加气添加剂。在需要时，另 外的组分可包括化学掺合物以使它们对由生物降解、冰冻、水、火和腐蚀引起的损伤具有增 加的抗性。在一些实施方案中，本发明的隔音墙可使用结构支承部件，例如(但不限于)由 钢、延性铁、高分子纤维、铝或塑料组成的缆索、线和网。由本发明提供的另一种建筑材料为绝缘材料，其指用于减弱或抑制热传导的 材料。绝缘材料也可包括减少或抑制热辐射传递的那些材料。本发明的绝缘材料可 包含一种或多种以下组分胶凝形成材料、分散剂、加气剂、惰性致密颗粒(densifying paticulate)、离子型与非离子型表面活性剂的混合物、增塑剂、加速剂、轻骨料、有机和无 机粘合剂及玻璃颗粒。在本发明的某些实施方案中，一定量的胶结形成材料可被上述组分 (例如CO2-截存组分)替代，其中其可为重量或者更多，例如3%重量或者更多，包括 5%重量或者更多，例如25%重量或者更多，50%重量或者更多等。用于本发明绝缘材料的 粘性组合物包含选自碳化钙、石膏粉、耐火胶泥(Blakite)、氮化物、碳酸钙、氧化物、钛酸 盐、硫化物、硒化锌、碲化锌、无机硅氧烷化合物及其混合物的组分。在本发明的某些实施方 案中，一定量的粘性组合物可被上述组分(例如CO2-截存组分)替代并可为重量或者更 多，例如3 %重量或者更多，包括5 %重量或者更多，例如25 %重量或者更多，50 %重量或者更多等。在需要时，本发明的绝缘材料也可采用化学掺合物或者任何其它的便利方法制备， 以使它们可抵抗由白蚁、昆虫、细菌、真菌等引起的损伤。本发明的绝缘材料可采用任何便 利的方法制备以使它们为耐冻结/耐解冻、耐雨和耐火的。本发明的绝缘材料可按照用于 这样材料的传统制备方法制备，除了使用一定量的本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如 C02-截存组分)以外。在生产本发明的绝缘材料中，一定量的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例 如C02-截存组分)可与水和其它绝缘材料的组分结合，后者可包括(但不限于)分散剂、 加气剂、惰性致密颗粒、离子型与非离子型表面活性剂的混合物、增塑剂、加速剂、轻骨料、 有机和无机粘合剂及玻璃颗粒。然后所生成的绝缘材料可模塑成型为要求的形状(例如墙 嵌镶板)或被浇注到混凝土圬式构件、地板部件、屋顶层面的空隙空间中或者围绕管线、管 道和水池浇铸。C02_截存建筑材料的制备本发明的方面包括制备C02-截存建筑材料的方法。C02-截存建筑材料可通过首 先生产碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如co2-截存组分[即沉淀材料])，然后自碳酸盐/碳酸 氢盐组分(例如co2-截存组分)制备建筑材料来制备。co2-截存建筑材料(例如成形建 筑材料)的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如co2-截存组分)可自co2源、质子去除剂的来源 (和/或影响质子去除的方法)以及二价阳离子源产生，这些材料的每一种在以下立即得到 进一步的详细描述。二氧化碳本发明的方法包括使一定体积的二价阳离子水溶液与C02源接触，然后使生成的 溶液经受促进沉淀的条件。本发明的方法还包括使一定体积的二价阳离子水溶液与co2源 接触，同时使水溶液经受促进沉淀的条件。在含有二价阳离子的溶液中可存在足够的二氧 化碳以沉淀显著量的含有碳酸盐的沉淀物料(例如自海水中)；然而，通常使用另外的二氧 化碳。co2源可为任何便利的0)2源。co2源可为气体、液体、固体(例如干冰)、超临界流 体或者溶于液体中的co2。在一些实施方案中，0)2源为气态0)2源。气流可为基本上纯的 co2或者包含包括co2和一种或多种另外气体和/或其它物质例如灰分及其它颗粒的多种 组分。在一些实施方案中，气态co2源为废气流(即工厂活动进程的副产物)例如来自工厂 的废气。工厂的性质可以不同，工厂包括(但不限于)发电厂、化学加工厂、机械加工厂、精 炼厂、水泥厂、钢厂及其它产生co2作为燃料燃烧或另一种加工步骤(例如水泥厂焙烧)的 副产物的工厂。包含C02的废气流包括还原(例如合成气、变换合成气(shifted syngas)、天然 气、氢气等)和氧化条件气流(例如来自燃烧的烟道气)两者。可便于本发明的具体废气 流包括含氧燃烧工厂烟道气(例如来自煤或另一种具有很少或没有烟道气预处理的基于 碳的燃料)、涡轮增压锅炉气态产物、煤气化气态产物、变换煤气化气态产物、厌氧消化器气 态产物、井口天然气流、重整天然气或者甲烷水合物等。来自任何便利来源的燃烧气体可用 于本发明的方法和系统。在一些实施方案中，可使用在工厂例如发电厂、水泥厂和煤加工处 理厂燃烧后排放物堆集室中的燃烧气体。因此，废气流可自多种不同类型的工厂产生。用于本发明的合适废气流包括由 燃烧矿物燃料(例如煤、油、天然气)的工厂产生的废气流和天然存在的有机燃料沉积 (例如油砂、重油、油页岩等)的人为燃料(anthropogenic fuel)产物。在一些实施方 案中，适合于本发明系统和方法的废气流来源于燃煤电厂例如粉煤电厂、超临界煤电厂(supercritical coal power plant)、质量燃烧煤电厂、流化床煤电厂；在一些实施方案 中，废气流来源于燃气或燃油锅炉和气轮机电厂、燃气或燃油锅炉简单循环燃气轮机发电 厂或者燃气或燃油锅炉联合循环燃气轮机电厂。在一些实施方案中，可使用由燃烧合成气 的电厂产生的废气流(即由有机物质例如煤、生物质等气化产生的气体)。在一些实施方案 中，使用来自整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂的废气流。在一些实施方案中，按照本发 明的系统和方法使用由余热锅炉(HRSG)发电厂产生的废气。由水泥厂产生的废气流也适用于本发明的系统和方法。水泥厂废气包括来自 湿法和干法发电厂两者的废气，其发电厂可使用立窑或回转窑并且可包括窑外锻烧炉 (pre-calciners)。这些工厂每一个可燃烧单一燃料或者可连续或同时燃烧两种或更多种 燃料。其它工厂例如冶炼厂和精炼厂也是包含二氧化碳的废气的有用来源。工业废气流可包含二氧化碳作为主要的非空气来源组分，或者尤其是在燃煤电厂 的情况中可包含另外的组分例如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)以及一种或多种另外的 气体。另外的气体及其它组分可包括CO、汞和其它重金属以及粉尘粒子(例如来自煅烧和 燃烧过程)。气流中的另外组分也可包括卤化物例如氯化氢和氟化氢；颗粒物例如飞灰、灰 尘以及金属包括砷、铍、硼、镉、铬、铬VI、钴、铅、锰、汞、钼、硒、锶、铊和钒；以及有机物例如 碳氢化合物、二氧芑和PAH化合物。在一些实施方案中，可被处理的合适的废气流具有以 200ppm-1000000ppm 的量存在的 C02，例如 200000ppm_1000ppm，包括 200000ppm-2000ppm， 例如 180000ppm-2000ppm，或者 180000ppm-5000ppm，也包括 180000ppm-10000ppm。废气，尤 其是燃烧气体的多种废气，可包含一种或多种另外的组分，例如水、NOx (—氮氧化物N0和 N02)、S0x (—硫氧化物S0、S02和S03)、V0C(挥发性有机化合物)、重金属例如汞、以及颗粒 物(悬浮于气体中的固态或液态颗粒)。废气温度也可变化。在一些实施方案中，包含C02 的废气温度为0°C -2000°C，例如60°C _700°C，并且包括100°C _400°C。在一些实施方案中，一种或多种另外的组分或副产物(即在用于转化C02为碳酸 盐的相同条件下自其它起始原料产生的产物[例如SOx、NOx等])在通过使包含这些另外 组分的废气流与包含二价阳离子(例如碱土金属离子如Ca2+和Mg2+)的水溶液接触形成的 沉淀物料中被沉淀或捕集。钙和/或镁的硫酸盐、亚硫酸盐等可在自包含SOx (例如S02)的 废气流产生的沉淀物料(还包含碳酸钙和/或碳酸镁)中被沉淀或捕集。镁和钙可分别反 应形成MgS04、CaS04以及其它含镁和含钙的化合物(例如亚硫酸盐)，自废气流有效地除去 硫而没有脱硫步骤例如废气脱硫(“FGD”)。另外，可形成CaC03、MgC03及相关化合物而没 有另外释放C02。在其中二价阳离子的水溶液包含高水平的硫化合物(例如硫酸盐)的情 况中，水溶液可富集钙和镁以致于钙和镁在形成CaS04、MgS04及相关化合物之后或除此之 外还可以形成碳酸盐化合物。在一些实施方案中，可与含碳酸盐沉淀物料的沉淀同时实施 脱硫步骤，或者可在沉淀之前实施脱硫步骤。在一些实施方案中，在不同阶段收集多种反应 产物(例如MgC03、CaC03、CaS04、上述的混合物等)，而在其它的实施方案中，收集单一的反 应产物(例如包含碳酸盐、硫酸盐等的沉淀物料)。在这些实施方案的步骤中，其它组分例 如重金属(例如汞、汞盐、含汞化合物)可被捕集于含碳酸盐的沉淀物料中或者可被分别沉 淀。来自工厂的一部分废气流(即不是全部废气流)可用于产生沉淀物料。在这些实 施方案中，用于沉淀物料的沉淀的废气流部分可为废气流的75%或者更少，例如60%或者更少，并且包括50%和更少。在另外的其它实施方案中，基本上(例如80%或者更多)全 部由工厂产生的废气流被用于沉淀物料的沉淀。在这些实施方案中，由来源产生的80%或 者更多，例如90%或者更多，包括95%或者更多，至多100%的废气流(例如烟道气)可用 于沉淀物料的沉淀。尽管工业废气提供了相对浓缩的燃烧气体的来源，但是本发明方法和系统也可用 于自包含比例如废气低得多的浓度污染物的不太浓缩的来源(例如大气)除去燃烧气体 组分。因此，在一些实施方案中，方法和系统包括通过产生稳定的沉淀物料降低大气中的 污染物浓度。在这些情况中，在大气部分中的污染物例如co2的浓度可降低10%或者更 多，20%或者更多，30%或者更多，40%或者更多，50%或者更多，60%或者更多，70%或者 更多，80%或者更多，90%或者更多，95%或者更多，99%或者更多，99. 9%或者更多，或者 99. 99%。大气污染物的这样的降低可用如在此描述的产率或者伴随更高或更低的产率实 现，并且可在一个沉淀步骤或在一系列沉淀步骤中实现。二价阳离子本发明的方法包括使一定体积的二价阳离子水溶液与C02源接触并使生成的溶液 经受促进沉淀的条件。在一些实施方案中，一定体积的二价阳离子水溶液与co2源接触，同 时使水溶液经受促进沉淀的条件。依具体位置的可获得性而定，二价阳离子可来自任何数 目的不同二价阳离子源。这样的来源包括工业废物、海水、盐水、硬水、岩石和矿物质(例如 石灰、方镁石、包含金属硅酸盐的物质例如蛇纹石和橄榄石)以及任何其它合适的来源。在一些场所，来自多种工业生产方法的工业废气流提供了便利来源的二价阳离子 (和在一些情况中用于生产方法的其它原料例如金属氢氧化物)。这样的废气流包括(但 不限于)采矿废弃物、矿物燃料燃烧灰分(例如燃烧灰分如飞灰、底灰、锅炉渣)、炉渣(例 如铁渣、磷渣)、水泥窑废物、炼油厂/石化炼油厂废物(例如油田和甲烷层盐水)、煤层废 物(例如气体产生盐水和煤层盐水)、纸加工处理废物、水软化废盐水(例如离子交换排放 物)、硅氧烷加工处理废物、农业废物、金属抛光废物、高PH纺织废物和碱渣。矿物燃料燃烧 灰分、水泥窑灰尘和炉渣，总称为金属氧化物的废物源，在2009年6月17日提交的U.S.专 利申请第12/486692号中有进一步描述，其公开全文结合到本文中。在此描述的任何二价 阳离子源可以混合并与实践本发明的目的相匹配。例如，为了实践本发明的目的，包含金属 硅酸盐的物料(例如蛇纹石、橄榄石)，其在2009年7月10日提交的的U.S.专利申请第 12/501217号中有进一步描述，其申请通过引用结合到本文中，可与在此描述的任何来源的 二价阳离子混合。在一些场所，用于制备本发明碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如C02_截存组分)的二 价阳离子的便利来源为水(例如包含二价阳离子的水溶液如海水或表面盐水)，其可依实 践本发明的具体地点而变化。可使用的合适二价阳离子水溶液包括含有一种或多种二价阳 离子，例如碱土金属阳离子如Ca2+和Mg2+的溶液。在一些实施方案中，二价阳离子水溶液 源包含碱土金属阳离子。在一些实施方案中，碱土金属阳离子包括钙、镁或其混合物。在 一些实施方案中，二价阳离子的水溶液包含以在50-50000ppm、50-40000ppm，50-20000ppm， 100-10000ppm, 200-5000ppm或400_1000ppm范围内的量存在的钙。在一些实施方案中， 二价阳离子的水溶液包含以在 50-40000ppm，50-20000ppm，100-10000ppm，200_10000ppm、 500-5000ppm或500-2500ppm范围内的量存在的镁。在一些其中Ca2+和Mg2+两者都存在的实施方案中，在二价阳离子的水溶液中Ca2+与Mg2+的比率(即Ca2+ Mg2+)在1 1和 1 2.5,1 2.5 禾口 1 5、1 5 禾口 1 10、1 10 禾口 1 25、1 25 禾口 1 50、1 50 和 1 100、1 100 禾P1 150、1 150 禾P1 200、1 200 禾P 1 250、1 250 禾P 1 500、 1 500和1 1000之间或其范围内。例如在一些实施方案中，在二价阳离子的水溶液中 Ca2+与 Mg2+的比率在 1 1 禾口 1 10、1 5 禾口 1 25、1 10 禾口 1 50、1 25 禾口 1 100、 1 50和1 500或者1 100和1 1000之间。在一些实施方案中，在二价阳离子的水 溶液中 Mg2+与 Ca2+的比率(即 Mg2+ Ca2+)在 1 1和 1 2. 5、1 2. 5 和 1 5、1 5 和 1 10、1 10 禾口 1 25、1 25 禾口 1 50、1 50 禾口 1 100、1 100 和 1 150、 1 150 和 1 200、1 200 和 1 250、1 250 和 1 500、1 500 和 1 1000 之间或 其范围内。例如在一些实施方案中，在二价阳离子的水溶液中Mg2+与Ca2+的比率在1 1 禾口 1 10、1 5 禾口 1 25、1 10 禾口 1 50、1 25 禾口 1 100、1 50 禾口 1 500 或者 1 100 和 1 1000 之间。二价阳离子的水溶液可包含源自淡水、微咸水(brackish water)、海水盐水(例 如天然存在的盐水或人为盐水如地热电厂废水、海水淡化厂废水)及其它具有大于淡水盐 度的盐水的二价阳离子。微咸水为比淡水较咸，但是不象海水那样咸的水。微咸水具有约 0.5-35ppt (每一千中的份数)范围内的盐度。海水为来自大海、海洋或任何其它具有在约 35-50ppt范围内盐度的水的盐水体的水。盐水为用盐饱和或接近饱和的水。盐水具有约 50ppt或者更大的盐度。在一些实施方案中，二价阳离子来源的水源为富含矿物质(例如 富含钙和/或富含镁)的淡水源。在一些实施方案中，二价阳离子来源的水源为天然存在 的选自大海、海洋、湖泊、沼泽地、河口、咸水湖、表面盐水、深层盐水、碱性湖、内海等的盐水 源。在一些实施方案中，二价阳离子来源的水源为选自地热电厂废水或海水淡化厂废水的 人为盐水。淡水通常为二价阳离子(例如碱土金属阳离子如Ca2+和Mg2+)的便利来源。可采 用任何数目的合适淡水源，包括从相对不含矿物质的淡水源到相对富含矿物质的淡水源范 围内的淡水源。富含矿物质的淡水源可为天然存在的，包括任何数目的硬水源、湖泊或内 海。一些富含矿物质的淡水源例如碱性湖或内海(例如在土耳其的凡湖(Lake Van))也提 供pH调节剂来源。富含矿物质的淡水源也可为人为的。例如贫矿物质(软)水可与二价 阳离子例如碱土金属阳离子(例如Ca2+、Mg2+等)源接触，以产生适合于在此描述的方法与 系统的富含矿物质的水。可采用任何便利的方法(例如加入固体、悬浮体或溶液)，向淡水 (或在此描述的任何其它类型的水)中加入二价阳离子或其前体(例如盐、矿物质)。在一 些实施方案中，向淡水中加入选自Ca2+和Mg2+的二价阳离子。在一些实施方案中，向淡水中 加入选自Na+和K+的一价阳离子。在一些实施方案中，含有Ca2+的淡水与燃烧灰分(例如 飞灰、底灰、锅炉渣)或其产物或加工处理的形式混合，得到包含钙和镁阳离子的溶液。在一些实施方案中，二价阳离子的水溶液可得自也提供燃气流的工厂。例如，在水 冷却工厂例如海水冷却的工厂中，已被工厂用于冷却的水然后可用作产生沉淀物料的水。 如果要求的话，水在进入本发明沉淀系统之前可被冷却。这样的方法例如可与单程冷却系 统一起使用。例如，城市或农业用水供应可用作工厂的单程冷却系统。然后来自工厂的水 可用于产生沉淀物料，其中输出水具有减少的硬度和更大的纯度。用于影响质子去除的质子去除剂和方法
技术领域：
本发明的方法包括使一定体积的二价阳离子水溶液与C02源接触(以溶解C02)并 使生成的溶液经受促进沉淀的条件。在一些实施方案中，一定体积的二价阳离子水溶液与 co2源接触(以溶解co2)，同时使该水溶液经受促进沉淀的条件。co2溶解于二价阳离子水 溶液中产生碳酸，一种与碳酸氢盐和碳酸盐两者处于平衡状态的物质。为了产生含有碳酸 盐的沉淀物料，自包含二价阳离子的溶液中的各种物质(例如碳酸、碳酸氢盐、水合氢等) 中除去质子以使平衡移向碳酸盐。当质子被除去时，更多的co2气体进入溶液中。在一些实 施方案中，质子去除剂和/或方法被使用，同时使含有二价阳离子的水溶液与co2接触以增 加在一相沉淀反应中的C02吸收，其中pH可保持恒定、增加或者甚至降低，随后迅速除去质 子(例如通过加入碱)以引起包含碳酸盐的沉淀物料的快速沉淀。通过任何便利的方法， 包括(但不限于)使用天然存在的质子去除剂、使用微生物和真菌、使用合成的化学质子去 除剂、回收人造废气流和使用电化学手段，可自各种物质(例如碳酸、碳酸氢盐、水合氢等) 中除去质子。天然存在的质子去除剂包括可于其可产生或具有局部碱性环境的更广泛环境中 发现的任何质子去除剂。一些实施方案提供天然存在的质子去除剂，包括在加入到溶液中 时产生碱性环境的矿物质。这样的矿物质包括(但不限于)石灰(CaO)、方镁石(MgO)、氢 氧化铁矿物质(例如针铁矿和褐铁矿)以及火山灰。在此提供用于消化吸收这样的矿物质 和包含此类矿物质的岩石的方法。一些实施方案提供了采用天然碱性水体作为天然存在的 质子去除剂。天然碱性水体的实例包括(但不限于)表面水源(例如碱性湖泊如美国加州 的莫诺湖(Mono Lake))和地下水源(例如碱性含水层如位于美国加州塞尔斯湖(Searles Lake)的地质深层碱性含水层)。其它实施方案提供来自干燥碱性水体例如沿着非洲东非 大裂谷的纳特龙湖(Lake Natron)地壳的沉积物的应用。在一些实施方案中，在其正常代 谢中分泌碱性分子或溶液的生物体被用作质子去除剂。这样生物体的实例为产生碱性蛋 白酶的真菌(例如具有最佳PH 9的深海真菌焦曲霉(aspergillus ustus))和产生碱性分 子的细菌(例如蓝细菌如来自不列颠哥伦比亚省阿特林湿地的鞘丝藻(Lyngbya sp.)，其 增加光合作用副产物的pH)。在一些实施方案中，生物体被用于产生质子去除剂，其中微生 物(例如巴斯德氏芽胞杆菌，其将脲水解为氨)将污染物(例如脲)代谢以产生质子去除 剂或包含质子去除剂(例如氨、氢氧化铵)的溶液。在一些实施方案中，生物体与沉淀反应 混合物分开培养，其中质子去除剂或包含质子去除剂的溶液被用于加入到沉淀反应混合物 中。在一些实施方案中，天然存在或制备的酶与质子去除剂联合使用以引起沉淀物料的沉 淀。碳酸酐酶，其为由植物和动物产生的酶，加速碳酸在水溶液中转化为碳酸氢盐。因此， 碳酸酐酶可用于增强C02的溶解和加速沉淀物料的沉淀。用于影响质子去除的化学试剂通常指以大量生产和可市售得到的合成化学试剂。 例如，用于去除质子的化学试剂包括(但不限于)氢氧化物、有机碱、超强碱、氧化物、氨和 碳酸盐。氢氧化物包括在溶液中提供氢氧阴离子的化学物质，包括例如氢氧化钠(NaOH)、 氢氧化钾(K0H)、氢氧化钙(Ca(0H)2)或氢氧化镁(Mg(0H)2)。有机碱为通常为含氮碱的含 碳分子，包括伯胺例如甲胺、仲胺例如二异丙胺、叔胺例如二异丙基乙胺、芳胺例如苯胺、杂 芳族化合物例如吡啶、咪唑和苯并咪唑及其各种形式。在一些实施方案中，选自吡啶、甲胺、 咪唑、苯并咪唑、组胺和磷腈(phophazene)的有机碱被用于自沉淀物料的沉淀的各种物质 (例如碳酸、碳酸氢盐、水合氢等)中除去质子。在一些实施方案中，氨用于升高PH至足以自二价阳离子溶液和工业废气流沉淀出沉淀物料的水平。适合用作质子去除剂的超强碱包 括乙醇钠、氨基钠(NaNH2)、氢化钠(NaH)、丁基锂、二异丙基氨化锂、二乙基氨化锂和双(三 甲基甲硅烷基)氨化锂。氧化物包括例如氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)、氧化 铍(BeO)和氧化钡(BaO)也是可使用的合适的质子去除剂。用于本发明的碳酸盐包括(但 不限于)碳酸钠。除了包含有意义的阳离子和其它合适的金属形式以外，来自多种工业生产方法的 废物流可提供质子去除剂。这样的废物流包括(但不限于)采矿废物、矿物燃料燃烧灰分 (例如燃烧灰分如飞灰、底灰、锅炉渣)、炉渣(例如铁渣、磷渣)、水泥窑废物、炼油厂/石化 炼油厂废物(例如油田和甲烷层盐水)、煤层废物(例如气体产生盐水和煤层盐水)、纸加 工处理废物、水软化废盐水(例如离子交换排放物)、硅氧烷加工处理废物、农业废物、金属 抛光废物、高PH纺织废物和碱渣。采矿废物包括来自金属或另一种来自地球的贵重或有用 矿物质的提取的任何废物。在一些实施方案中，来自采矿的废物可用于调节PH，其中废物 选自来自拜耳铝提取方法的赤泥、自海水提取镁的废物(例如于美国加州莫斯兰丁发现的 Mg(0H)2)；和来自采矿工艺过程包括浸取的废物。例如，赤泥可如在2009年3月18日提交 的U. S.临时专利申请第61/161369号中所述用于调节pH，其通过参照全文结合到本文中。 矿物燃料燃烧灰分、水泥窑粉尘和炉渣，总称为金属氧化物废物源，在2009年6月17日提 交的U.S.专利申请第12/486692号中有进一步描述，其公开全文结合到本文中，可单独或 与其它质子去除剂联合使用，以提供用于本发明的质子去除剂。农业废物，或者通过动物废 物，或者过量使用肥料，可包含氢氧化钾(K0H)或氨(NH3)或两者。因此，农业废物可在本 发明的一些实施方案中用作质子去除剂。该农业废物通常被收集在池中，但是其也可下渗 到其中可进入和使用的蓄水层中。电化学方法是自溶液的各种物质中除去质子的另一种方法，无论是通过自溶质 (例如碳酸或碳酸氢盐的去质子作用)还是自溶剂(例如水合氢或水的去质子作用)除去 质子。溶剂的去质子作用可例如导致自C02溶解产生的质子相当于甚或超过自溶质分子去 除的电化学质子。在一些实施方案中，低电压电化学方法用于去除质子，例如，当C02被溶 解于沉淀反应混合物或沉淀反应混合物的前体溶液(即可包含或可以不包含二价阳离子 的溶液)时。在一些实施方案中，通过低电压电化学方法处理溶解于不包含二价阳离子的 水溶液中的C02，以从由C02溶解生成的碳酸、碳酸氢盐、水合氢或任何物质或其组合除去质 子。低电压电化学方法在2、1. 9、1. 8、1. 7或1. 6V或更少，例如1. 5、1. 4、1. 3、1. 2、1. IV或 更少，例如IV或更少，例如0. 9V或更少，0. 8V或更少，0. 7V或更少，0. 6V或更少，0. 5V或更 少，0.4V或更少，0. 3V或更少，0. 2V或更少或者0. IV或更少的平均电压下操作。不产生氯 气的低电压电化学方法对于用于本发明的系统和方法是便利的。除去质子不产生氧气的低 电压电化学方法对于用于本发明的系统和方法也是便利的。在一些实施方案中，低电压电 化学方法在阴极产生氢气并将其输送至阳极，在那里氢气被转化为质子。不产生氢气的电 化学方法也可以是便利的。在一些情况下，去除质子的电化学方法不产生任何气态副产物。 用于实现质子去除的电化学方法在2008年12月24日提交的U. S.专利申请第12/344019 号、2008年12月23日提交的U. S.专利申请第12/375632号、2008年12月23日提交的国际 专利申请第PCT/US08/088242号、2009年1月28日提交的国际专利申请第PCT/US09/32301 号和2009年6月24日提交的国际专利申请第PCT/US09/48511号中有进一步描述，其每一篇通过参照全部结合到本文中。或者，电化学方法可用于通过例如氯碱方法(chlor-alkaliprocess)或其改进方 法生产苛性分子(例如氢氧化物)。电极(例如阴极和阳极)可存在于包含含有二价阳离 子的水溶液或载荷废气流(例如载荷C02)溶液的装置中，并且选择性屏障例如膜可分隔电 极。用于除去质子的电化学系统和方法可产生副产物(例如氢气)，其可被收集并用于其它 目的。可用于本发明系统和方法的另外的电化学方法包括(但不限于)在2008年7月16 日提交的U. S.临时专利申请第61/081299号和U. S.临时专利申请第61/091729号中描述 的那些方法，其公开通过引用结合到本文中。可采用以上提及来源的质子去除剂和方法的 组合实现质子的去除。C02-截存组分和建筑材料的制备多种不同的方法可用于自0)2源、二价阳离子源和质子去除剂源制备本发明的 C02-截存组分。有意义的C02-截存方法包括(但不限于)在2008年5月23日提交的 U. S.专利申请系列号12/126776,2008年6月27日提交的12/163205,2008年12月24日 提交的12/344019和2009年5月29日提交的12/475378以及2007年12月28日提交 的U.S.临时专利申请系列号61/017405、2007年12月28日提交的61/017419、2008年5 月29日提交的61/057173、2008年5月29日提交的61/056972、2008年6月17日提交的 61/073319、2008 年 7 月 10 日提交的 61/079790、2008 年 7 月 16 日提交的 61/081299、2008 年7月22日提交的61/082766、2008年8月13日提交的61/088347、2008年8月12日提交 的61/088340、2008年9月30日提交的61/101629和2008年9月30日提交的61/101631 中公开的那些方法，其公开通过引用结合到本文中。本发明的C02_截存组分包括可通过自二价阳离子溶液沉淀碳酸钙和/或碳酸镁 组合物产生的碳酸盐组合物。本发明的碳酸盐化合物组合物包括沉淀的结晶和/或无定形 碳酸盐化合物。组成本发明co2-截存组分的碳酸盐化合物组合物包括可自二价阳离子溶液 例如盐水沉淀的亚稳态碳酸盐化合物，如在以下更详细描述的那样。为了方便起见，在此的 本发明有时以盐水的词句来描述，然而，应该理解可使用包含二价阳离子的水的任何来源。本发明盐水来源的碳酸盐化合物组合物(即来源于盐水的组合物并由一种或多 种含有或不含有一种或多种氢氧化物结晶或无定形化合物的不同的碳酸盐结晶和/或无 定形化合物组成)为来源于盐水的碳酸盐化合物组合物。因此，它们为以一些方式自盐水 得到的组合物，例如通过以一种方式处理一定体积的盐水，以自初始体积的盐水产生要求 的碳酸盐化合物组合物。通过自包含碱土金属阳离子例如钙和镁等的二价阳离子的溶液 (例如盐水)沉淀产生某些实施方案的碳酸盐化合物组合物，其中这样的二价阳离子溶液 可总称为含有碱土金属的水。用于方法的盐水可以变化。如以上综述的那样，有意义的盐水包括微咸水、海水和 盐水以及具有大于淡水(其具有少于5ppt溶解盐的盐度)盐度的其它盐水。在一些实施 方案中，富含钙的水可与硅酸镁矿物质例如橄榄石或蛇纹石混合，在已经由于加入二氧化 碳形成碳酸变为酸性的溶液中，其溶解硅酸镁，导致形成如以上提及的钙镁硅酸盐碳酸盐 化合物。在生产本发明的碳酸盐化合物组合物的方法中，一定体积的水经受足以产生含碳 酸盐沉淀物料和母液(即自海水沉淀碳酸盐化合物之后剩余的水部分)的碳酸盐化合物沉淀条件。所生成的沉淀物料和母液共同组成本发明的碳酸盐化合物组合物。可采用任何便 利的沉淀条件，所述条件导致产生碳酸盐化合物组合物截存产物。促进沉淀的条件(即沉淀条件)可以变化。例如，水的温度可在对于发生所需矿 物质的沉淀合适的范围内。在一些实施方案中，水的温度可在5-70°C范围内，例如20-50°C 并且包括25-45°C。因此，尽管给出的一组沉淀条件可具有0-100°C范围内的温度，水的温 度在某些实施方案中可能必须被调节以产生要求的沉淀物料。在正常海水中，93%的溶解CO2以碳酸氢根离子(HC03_)的形式存在和6%以碳 酸根离子(CO32-)的形式存在。当碳酸钙自正常海水沉淀时，CO2被释放。在淡水中，在PH 10. 33以上，大于90%的碳酸盐以碳酸盐离子形式存在，并且在碳酸钙沉淀期间没有CO2被 释放。在海水中，该转变发生于稍低的PH，接近于pH 9.7。尽管在给定的沉淀过程期间用 于方法的水PH可在5-14范围内，在某些实施方案中，在需要时，pH被升至碱性水平以促使 碳酸盐化合物以及其它化合物例如氢氧化物化合物沉淀。在这些实施方案的某些中，如果 在沉淀期间没有消除CO2产生，pH被上升至引起溶解的CO2 (例如为在沉淀物料中捕集的碳 酸盐和碳酸氢盐形式)减至最小的水平。在这些实施方案中，PH可升至10或者更高，例如 11或者更高。水的pH可采用任何便利的方法升高。在某些实施方案中，使用质子去除剂，其中 这样的试剂的实例包括氧化物、氢氧化物(例如飞灰中的氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠、水 镁石(Mg(OH)2等)、碳酸盐(例如碳酸钠)等，其中的许多在上文已描述。用于升高沉淀反 应混合物或其前体(例如含有二价阳离子的溶液)的PH的一种这样的方法是使用来自燃 煤电厂的煤灰，其包含许多氧化物。其它的煤加工方法，象产生合成气的煤气化，也产生氢 气和一氧化碳，并且也可用作氢氧化物源。一些天然存在的矿物质例如蛇纹石含有氢氧化 物并且可溶解得到氢氧化物源。加入蛇纹石也向溶液中释放硅石和镁，导致形成含硅石的 沉淀物料。向沉淀反应混合物或其前体中加入的质子去除剂的量将取决于质子去除剂的具 体性质和所调节沉淀反应混合物或其前体的量，并且应足以升高沉淀反应混合物或其前体 的PH至要求的pH。或者，沉淀反应混合物或其前体的pH可通过如以上描述的电化学方法 升至要求的水平。在某些条件下可采用另外的电化学方法。例如，可采用电解法，其中可采 用水银电解法(也称为卡斯讷-凯耳讷法(Castner-Kellner process))、隔膜电解法、膜电 解法(membrane cellprocess)，或其一些组合。在需要时，可收获水解产物的副产物例如 H2、钠金属等并当要求时用于其它目的。在另外的其它实施方案中，可采用在2008年7月 16日提交的U. S.临时专利申请第61/081299和2008年8月25日提交的61/091729号中 描述的PH升高方法，其公开通过引用结合到本文中。也可向水中加入除pH升高剂以外的添加剂以影响所产生的沉淀物料的性质。因 此，方法的某些实施方案包括在使水经受沉淀条件之前或期间在水中提供添加剂。某些碳 酸钙多晶型体可得益于微量的某些添加剂。例如，六方碳钙石，一种高度不稳定的多晶型 CaCO3,其以多种不同的形态沉淀并迅速转化为方解石，可通过在碳酸钙的过饱和溶液中包 含作为氯化镧的微量镧以非常高的产率得到。除具有意义的镧以外的其它添加剂包括(但 不限于)过渡金属等。例如，已知加入亚铁离子或高铁离子有利于形成无序白云石(原白 云石)，否则它不会形成。沉淀物料的性质也可受到合适的主要离子比率选择的影响。主要离子比率也对多晶型形成具有显著影响。例如，随着水中镁钙比率增加，文石超过低镁方解石变为有利的 多晶型碳酸钙。在低镁钙比率下，低镁方解石为优选的多晶型。因此，可采用广泛范围的 镁钙比率，包括例如 100 1、50 1、20 UlO 1、5 1、2 1、1 1、1 2、1 5、 1 IOU 20,1 50,1 100或任何以上提及的比率。在某些实施方案中，通过在沉淀 方法中使用的水源(例如海水、盐水、微咸水、淡水)测定镁钙比率，而在其它的实施方案 中，镁钙比率被调节至落入某些范围内。沉淀速率也对化合物相形成具有很大影响。最快速的沉淀可通过用要求的相给溶 液加晶种实现。没有加晶种时，快速沉淀可通过快速增加海水的PH实现，这导致更多的无 定形组分。当存在硅石时，反应速率越快，在含有碳酸盐的沉淀物料中结合的硅石越多。PH 越高，沉淀越快速并且沉淀物料中无定形越多。因此，一组自二价阳离子溶液产生要求的沉淀物料的沉淀条件在某些实施方案中 包括水温和pH，并且在一些情况中包括水中添加剂和离子型物质的浓度。沉淀条件也可包 括诸如混合速率、搅动形式例如超声波及晶种、催化剂、膜或者底物的存在的因素。在一些 实施方案中，沉淀条件包括过饱和条件、温度、PH和/或浓度梯度或者循环或改变任何这些 参数。用于制备根据本发明的包含碳酸盐的沉淀物料的方法可为分批或者连续方法。应该 意识到与分批系统相比较，沉淀条件对于在连续流系统中产生给定的沉淀物料可以是不同 的。在某些实施方案中，方法还包括使一定体积经受矿物质沉淀条件的水与CO2源接 触。水与CO2源的接触可发生于水经受CO2沉淀条件之前和/或期间。因此，本发明的实施 方案包括其中使一定体积的水在使一定体积的海水经受矿物质沉淀条件之前与CO2源接触 的方法。本发明的实施方案包括其中使一定体积的盐水与CO2源接触，同时使一定体积的 盐水经受碳酸盐化合物沉淀条件的方法。本发明的实施方案包括其中使一定体积的水在使 一定体积的盐水经受碳酸盐化合物沉淀条件之前和在使一定体积的盐水经受碳酸盐化合 物沉淀条件的同时这两种情况下与CO2源接触的方法。在一些实施方案中，相同的水可循 环多于一次，其中沉淀的第一次循环主要除去碳酸钙和碳酸镁矿物质，并且留下可加入其 它碱土金属离子源的剩余碱水，其可能具有更多的二氧化碳通过它循环，沉淀更多的碳酸 盐化合物。与这些实施方案中一定体积盐水接触的CO2源可为任何便利的CO2源，并且接触方 法可为任何便利的方法。当CO2为气体时，有意义的接触方法包括(但不限于)直接接触方 法例如使气体鼓泡通过一定体积的盐水、并流接触方法即在单向流动气体与液相流之间接 触、逆流方法即在反向流动气体与液相流之间接触等。因此，如便利时，接触可通过使用注 入器、鼓泡器、射流文氏反应器、分布器、气体过滤器、喷雾器、塔盘或填充柱反应器等实现。 对于用于二价阳离子溶液与CO2源接触的示例性系统和方法，参见2009年3月10日提交的 U. S.临时专利申请第61/158922、2009年4月9日提交的61/168166、2009年4月16日提 交的 61/170086、2009 年 5 月 14 日提交的 61/178475、2009 年 7 月 24 日提交的 61/228210、 2009年7月30日提交的61/230042和2009年9月2日提交的61/239429号，其各自通过 引用结合到本文中。以上方法导致产生碳酸盐/碳酸氢盐沉淀物料(例如CO2-截存沉淀物料)和母 液的浆状物。在需要时，由沉淀物料和母液组成的组合物可在沉淀后和进一步加工处理之前贮存一段时间。例如，在1_40°C，如在20-25°C范围内的温度下，组合物可贮存1-1000天 范围内或者更长，例如1-10天或者更长的一段时间。然后分离浆状物组分。实施方案可包括处理母液，其中母液可以或可以不存在于 相同的组合物中作为产物。例如，当母液返回到海洋时，母液可以足以增加存在于母液中的 碳酸盐离子浓度的方式与气态CO2源接触。接触可采用任何便利的方法进行，例如以上描 述的那些方法。在某些实施方案中，母液具有碱性PH，并且以足以将PH减小到5-9，例如 6-8. 5，包括7. 5-8. 2之间范围内的方式实施与0)2源的接触。在某些实施方案中，所处理的 盐水可与例如以上描述的CO2源接触以截存另外的C02。例如，当母液返回到海洋时，母液 可以足以增加存在于母液中的碳酸盐离子浓度的方式与气态CO2源接触。接触可采用任何 便利的方法进行，例如以上描述的那些方法。在某些实施方案中，母液具有碱性PH，并且以 足以将PH减小到5-9，例如6-8. 5，包括7. 5-8. 2之间范围内的方式实施与CO2源的接触。所生成的本发明的母液可采用任何便利的方法处理。在某些实施方案中，其可被 送到尾渣沉淀池中用于处理。在某些实施方案中，其可被处理于天然存在的水体例如海洋、 大海、湖泊或河流中。在某些实施方案中，母液返回到用于本发明方法的给水源例如海洋或 大海中。或者，母液可被进一步加工处理，例如经受如在美国申请系列号12/163205中进一 步描述的去盐方法，其公开通过引用结合到本文中。在某些实施方案中，在沉淀物料(例如CO2-截存组分)产生以后，所生成的物料与 母液分离，产生分离的沉淀物料(例如CO2-截存产物)。沉淀物料(例如CO2-截存组分) 的分离可采用任何便利的方法实现，包括例如其中单独通过重力或加上真空自沉淀物料排 出大量过量的水的机械方法、通过自母液过滤沉淀物料，以产生滤液的机械压制法等。在某 些实施方案中，分离大量水产生湿的、脱水沉淀物料。然后在需要时，干燥所生成的脱水沉淀物料，以产生干燥产物。干燥可通过空气干 燥湿的沉淀物料实现。当湿的沉淀物料被空气干燥时，空气干燥可在室温或升高的温度下 进行。在又一个实施方案中，湿的沉淀物料被喷雾干燥以干燥沉淀物料，其中含有沉淀物料 的液体通过将其输送通过热气体(例如来自电厂的废气流)干燥，例如其中液体进料通过 雾化喷嘴泵入主要干燥室并且热气体作为相对于喷嘴泵入方向的并流或逆流通过。依系统 的具体干燥方法而定，干燥场所可包括过滤部件、冻干结构、喷物干燥结构等。在需要时，脱 水的沉淀物料产物可在干燥前被洗涤。沉淀物料可用淡水洗涤，例如自脱水的沉淀物料除 去盐(例如NaCl)。在某些实施方案中，沉淀物料在随后使用之前以一些方式精制(即加工处理)。精 制可包括多种不同的方法。在一些实施方案中，产物受到机械精制例如研磨以得到具有所 需物理性能例如粒度等的产物。图1提供用于产生根据本发明的实施方案的碳酸盐/碳酸氢盐(例如CO2-截存 组分)的方法的图解工艺流程图。在图1中，来自盐水源10的盐水在沉淀步骤20经受碳 酸盐化合物沉淀条件。如以上综述的那样，盐水指任何数目的不同类型的非淡水含水流体， 包括微咸水、海水和盐水(包括人造盐水，例如地热电厂废水、脱盐废水等)以及其它具有 大于淡水盐度的盐水。衍生本发明水泥的碳酸盐化合物组合物的盐水源可为天然存在的来 源，例如大海、海洋、湖泊、沼泽、河口、咸水湖等，或者人造来源。在某些实施方案中，水可得自也提供废气流的发电厂。例如，在水冷发电厂如海水冷却的发电厂中，已被发电厂使用的水然后可被输送到沉淀系统并用作沉淀反应中的水。 在这些实施方案的某些中，水可在进入沉淀反应器之前被冷却。在图1中描绘的实施方案中，来自盐水源10的水首先被加载CO2以产生负载CO2 的水。然后使CO2经受碳酸盐化合物沉淀条件。如在图1中描绘的那样，使CO2气流30在 沉淀步骤20与水接触。所提供的气流30在沉淀步骤20与合适的水接触以产生负载CO2的 水。所谓负载CO2的水意指已与CO2接触的水，其中CO2分子与水分子化合产生例如碳酸、碳 酸氢盐和碳酸盐离子。在该步骤中负载水导致水中例如以碳酸、碳酸氢盐和碳酸盐离子形 式存在的CO2含量增加和伴随与水接触的废物流的PCO2降低。负载CO2的水为酸性，具有 6或更少，例如5或更少和包括4或更少的pH。在某些实施方案中，用于加载水的气体CO2 的浓度为10%或更高，25%或更高，包括50%或更高，例如75%或者甚至更高。有意义的 接触方法包括(但不限于)直接接触方法例如使气体鼓泡通过一定体积的水、并流接触方 法即在单向流动气体与液相流之间接触、逆流方法即在相反流动的气体与液相流之间接触 等。因此，接触可通过使用注入器、鼓泡器、射流文氏反应器、分布器、气体过滤器、喷雾器、 塔盘或填充柱反应器等实现，这可能是便利的。在沉淀步骤20，可为无定形或结晶的碳酸盐化合物被沉淀。有意义的沉淀条件包 括改变水的物理环境以产生要求的沉淀物料的那些沉淀条件。例如，水温可升至适合于发 生要求的碳酸盐化合物沉淀的量。在这样的实施方案中，水温可升至5-70°C，例如20-50°C 并包括25-45°C的值。因此，尽管给出的一组沉淀条件可具有0-100°C范围内的温度，在某 些实施方案中，可升高温度以产生要求的沉淀物料。在某些实施方案中，温度可采用低至零 一氧化碳排放源例如太阳能源、风能源、水力发电能源等产生的能量升高。尽管在给定的沉 淀方法期间水的PH可在7-14范围内，在某些实施方案中，在需要时，pH升至碱性水平以促 使碳酸盐化合物沉淀。在这些实施方案的某些中，如果在沉淀期间没有消除CO2气体生成 的产生，pH被上升至使其最小化的水平。在这些实施方案中，pH可升至10或者更高，例如 11或者更高。在需要时，水的PH采用任何便利的方法升高。在某些实施方案中，可使用pH 升高剂，其中这样试剂的实例包括氧化物、氢氧化物(例如氢氧化钠、氢氧化钾、水镁石)、 碳酸盐(例如碳酸钠)等。被加入到盐水源中的PH升高剂的量将取决于试剂的具体性质 和所调节的盐水的体积，并应足以升高盐水源的PH至要求的值。或者，盐水源的pH可通过 水的电解作用升至所需水平。CO2加载和碳酸盐化合物沉淀可发生于连续过程或发生于分开的步骤。因此，加载 和沉淀可发生于系统的相同反应器中，例如如在本发明某些实施方案的图1步骤20中图解 说明的那样。在本发明的另外的其它实施方案中，这两个步骤可发生于分开的反应器中，以 使水首先在加载反应器中加载CO2,然后使所生成的加载CO2的水在分开的反应器中经受沉 淀条件。在自水中产生含有碳酸盐的沉淀物料后，所生成的沉淀物料(即所生成的建筑材 料的CO2-截存组分)可与一些或所有母液分离，以产生分离的沉淀物料，如图1的步骤40 图解说明的那样。分离沉淀物料可采用任何便利的方法实现，包括例如其中单独通过重力 或加上真空自沉淀物料排出大量过量的水的机械方法、通过自母液过滤沉淀物料产生滤液 的机械压制法等。可用于本发明的去除大量水的示例性系统和方法，参见2009年3月10 日提交的U. S.临时专利申请第61/158992、2009年4月9日提交的61/168166、2009年4月16日提交的61/170086、2009年5月14日提交的61/178475、2009年7月24日提交的 61/228210,2009年7月30日提交的61/230042和2009年9月2日提交的61/239429号， 其各自通过引用结合到本文中。分离大量水产生湿的、脱水沉淀物料(即建筑材料的脱水 的CO2-截存组分)。所生成的脱水沉淀物料可被直接使用，或者所生成的脱水沉淀物料可被进一步干 燥。在一些实施方案中，所生成的脱水沉淀物料被直接使用。直接使用所生成的脱水沉淀 物料在要求一些量水的应用中是便利的。在非限定性实例中，脱水的沉淀物料可与普通波 特兰水泥混合，其中脱水的沉淀物料提供至少一部分对水合和填筑(placement)水泥混合 物必需的水。在一些实施方案中，脱水的沉淀物料含有多于5%的水，多于10%的水，多于 20 %的水，多于30 %的水，多于50 %的水，多于60 %的水，多于70 %的水，多于80 %的水，多 于90%的水或者多于95%的水。在一些实施方案中，脱水的沉淀物料提供对于脱水沉淀物 料正被使用的应用必需的至少5%的水，至少10%的水，至少20%的水，至少30%的水，至 少40 %的水，至少50 %的水，至少60 %的水，至少70 %的水，至少80 %的水，至少90 %的水 或者至少95%的水。在一些实施方案中，脱水的沉淀物料提供对于脱水沉淀物料正被使用 的应用必需的全部水。例如，脱水的沉淀物料可提供对水合和填筑脱水沉淀物料与普通波 特兰水泥的水泥混合物必需的全部水。例如，沉淀物料可被脱水以使脱水的沉淀物料包含 几乎70%的水，例如66. 5%的水。然后沉淀物料的浆状物可与普通波特兰水泥混合，以使 所生成的水泥混合物包含80%普通波特兰水泥和20%沉淀物料，其中水与水泥(即普通波 特兰水泥与沉淀物料)的比率为约40%。通过控制自沉淀物料除去的水量，自沉淀物料制 备物料(例如本发明的混凝土、成形建筑材料等)的碳足迹被很好控制，尤其是如果物料需 要水时。考虑到此，任何在此描述的产物物料的低、中性或负性碳足迹可仅通过自沉淀物料 除去与需要的量一样多的水被进一步减少。如以上描述的那样，所生成的脱水沉淀物料也可被干燥以产生产物，如在图1的 步骤60中图解说明的那样。干燥可通过空气干燥滤液实现。当滤液被空气干燥时，空气干 燥可在室温或升高的温度下进行。脱水的沉淀物料可被空气干燥，以产生含有少于50%的 水，少于40%的水，少于30%的水，少于20%的水，少于10%的水或者少于5%水的沉淀物 料。例如，脱水的沉淀物料可被空气干燥以产生含有30%或更少水的沉淀物料。这样的沉 淀物料可用或不用另外的处理过程(例如高度彻底混合)粉碎并与其它物料例如普通波特 兰水泥混合，以产生包含一部分对水合和填筑水泥混合物必需的水的水泥混合物。干燥也 可通过将沉淀物料喷雾干燥实现，其中包含沉淀物料的液体通过将其输送通过热气体(例 如来自电厂的废气流)干燥，例如其中液体进料通过雾化喷嘴泵入主要干燥室并且热气体 作为相对于喷嘴泵入方向的并流或逆流通过。依系统的具体干燥方法而定，干燥场所可包 括过滤部件、冻干结构、喷物干燥结构等。在需要时，来自分离反应器40的脱水沉淀物料可在干燥前被洗涤，如在图1的任 选步骤50中图解说明的那样。沉淀物料可用淡水洗涤，例如自脱水的沉淀物料除去盐(例 如NaCl)。便利时，所用的洗涤用水可例如通过在尾渣沉淀池等中处理来处置。在步骤70中，所干燥的沉淀物料可被任选精制，例如提供要求的物理特性，如粒 度、表面积等，或者向沉淀物料中加入一种或多种组分例如掺合物、骨料、补充性胶凝材料 等，以产生最终产物80。
在某些实施方案中，系统被用于实施以上方法。在产生例如如以上描述的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)以后，再 将碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)用于产生本发明的成形建筑材料。本发 明的成形建筑材料可按照这样结构的传统制备方法制备，除了使用一定量的本发明的碳酸 盐/碳酸氢盐(例如CO2-截存组分)以外。用碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组 分)替代的组分部分可以变化，并且在某些情况中为5 %重量或更多，包括10 %重量或更 多，25%重量或更多，50%重量或更多，75%重量或更多，90%重量或更多或者甚至100%重 量。在生产成形建筑材料中，一定量的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)可与 水和其它另外的组分混合，后者可包括(但不限于)粘土、页岩、软板岩、硅酸钙、采石场原 石、波特兰水泥、飞灰、炉渣水泥、骨料(例如高炉渣、底灰、砾石、石灰石、花岗岩、沙等)、硅 粉、火山灰、加强材料例如钢或聚合物结构等，并且然后成形为最终要求的建筑材料结构。 制作方法可包括挤出，伴随或不伴随干燥粉的加热，粉末用淡水、来自反应器的浆状物等制 成糊。包括使用例如制备片材的滚筒或者具有印痕(impressions)的滚筒制备成形的制作 方法也是重要的。另外，压塑制作方法可发现用途，例如干砂造型、加入一些水并模塑，随后 在一些情况中烧结等。制作方法可包括向物料(例如CO2-截存物料)的干燥组合物中加 入水(伴随或不伴随加入另外的粘合剂例如塑胶、波特兰水泥等)并铸塑物品。某些方法 可包括加热物料以通过将水转变为内部蒸汽来生产起泡材料。也有意义的是其中一定量的 产物(例如CO2-截存产物)被保持在户外场地，以致它们被淋雨、使淡水再循环通过材料 以溶解亚稳态形式和作为稳定形式再沉淀、使其在室温或升高的温度下于水中保持一定时 间，然后自定形产物生产成形材料。未用于生产成形建筑材料的材料可用作无定形建筑材料。正如成形建筑材料一 样，显著的碳减少可由于采用无定形建筑材料引起。例如，显著的碳减少可由于抵消使用波 特兰水泥的水泥信用(cement credit)(即避免的CO2)和来自化石点(fossil point)源的 截存碳的量两者的联合引起。每吨包含本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存 组分)的材料可导致CO2减少高达1吨或者更多，例如1. 2吨或者更多，包括1. 6吨或者更 多，例如2吨或者更多的CO2。包含本发明的碳酸盐/碳酸氢盐(例如CO2-截存组分)的多 种二元、三元、四元等掺混料可导致这样的减少。无论是对于成形的还是无定形建筑材料， 碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)可用作例如与飞灰、炉渣和/或波特兰水泥 联合的补充胶凝材料(SCM)，以产生具有低的、中性(即零)或负性碳足迹的掺混水泥。这 样的掺混水泥也可在28天或者更少，例如14天或者更少的时间内具有在或高于1000磅/ 平方英寸，包括在或高于2000磅/平方英寸，例如在或高于2500磅/平方英寸的压缩强 度。因此，具有低的、中性或负性碳足迹的本发明掺混水泥可产生适用于混凝土铺路材料应 用的优质水泥。也在此提供用作无定形建筑材料或用于成形建筑材料的低的、中性和负性碳足迹 混凝土混合物。在一些实施方案中，低的、中性或负性碳足迹混凝土混合物包含掺合水泥 (例如与飞灰、炉渣和/或波特兰水泥联合的CO2-截存补充胶凝材料(SCM))和CO2-截存骨 料(例如骨料为粗骨料、细骨料如沙等)，骨料按照2009年5月29日提交的U. S.专利申请 第12/475378号自本发明的碳酸盐/碳酸氢盐组分(例如CO2-截存组分)制备，其通过引 用结合到本文中。这样的组合物可包含例如具有约20%或者更多，例如35%或者更多，包括50%或者更多的截存CO2含量的细骨料(例如沙)。在一些实施方案中，混凝土低的、中 性或负性碳混凝土的压缩强度在28天时为2500磅/平方英寸或者更多，例如3000磅/平 方英寸或者更多，包括在28天时的4000磅/平方英寸。一些实施方案提供碳负性足迹混 凝土，其在28天时呈现4000磅/平方英寸的压缩强度。同等的早期强度(即在28天时) 允许使用低的、中性或负性碳足迹混凝土而没有消极地影响建设进度。本发明的实施方案获得了低的、中性或负性碳足迹混凝土，其不仅满足强度和早 期强度标准(以上)，而且表面光洁度象正常水泥。本发明的掺合水泥-混凝土组合物以 与常规波特兰水泥_混凝土组合物相似的方式起作用，使得本发明能够用于相似的场所和 起着相似的功能。在一些实施方案中，掺合水泥_混凝土组合物可用于本发明的成形建筑 材料中。在一些实施方案中，本发明的掺合水泥_混凝土组合物可用于无定形建筑材料中。 例如，掺合水泥_混凝土组合物可被平铺于停车区(例如5000平方英尺的露天停车场)。 掺合水泥_混凝土组合物，由于这样组合物的高反射率，通过减少照明需求而减少碳排放。 这种碳排放减少可发生于掺合水泥_混凝土组合物的整个使用寿命期间。例如，低的、中性 或负性碳足迹混凝土停车场的反射率和亮度测量与浙青停车场相比较，可用于确定所需要 照明，并因此在由于使用更高反射率的本发明混凝土组合物可能的碳减少水平的差异。这 样组合物的反射率试验证实城市热岛减少能力例如达到2倍或者更多，5倍或者更多，10倍 或者更多，20倍或者更多。
用途发现本发明的建筑材料在多种不同应用中具有用途。其中本发明建筑材料发现具 有用途的具体结构包括(但不限于)建筑物(商业和住宅两者)、基础结构例如墙壁、声屏 障、管线等及其它人造结构。本方法和系统在CO2截存，尤其是通过在建筑环境中的截存方面发现具有用途。截 存CO2包括自气流例如废气流除去或分离C02，并将其固定为稳定的非气态形式，以使CO2不 能逸散进入大气。CO2截存包括将CO2填筑(placement)为储存稳定的形式，例如建筑环境 的组分，例如建筑、道路、水坝、大提、地基等。因此，按照本发明方法的CO2截存导致防止CO2 气体进入大气和CO2以CO2不变为大气部分的方式长期储存。所谓储存稳定的形式意指在 暴露的条件下(即对大气、水下(underwater)环境等开放)可储存于地上或水下，而在延 长的时间期间例如1年或者更长，5年或者更长，10年或者更长，25年或者更长，50年或者 更长，100年或者更长的时间期间没有显著(如果有的话也是极少)的降解的物质形式，假 定有意义的建筑材料保持在其预定用途的正常环境中。提出以下实施例以提供给本领域的普通技术人员关于如何制备和使用本发明的 完全公开和描述，并且不打算限制本发明人认为的其发明至这样的范围，即它们并不打算 表示以下实验是全部或者仅仅是被实施的实验的范围。已作出努力确保所用数值(例如 量、温度等)的准确性，但是应该考虑一些实验误差和偏差。
实施例实施例1 用作混凝土中补充胶凝材料的沉淀物料的制备将900加仑海水以约每分钟20加仑的速度泵入到具有有盖预留空间的1000加仑槽中。对搅拌、仪器安装、槽进入和试剂添加开放的敞开进入口位于槽的顶部。一系列气体 分布器位于底部以鼓泡通入二氧化碳/空气混合物。被鼓泡通入反应器的气体混合物中约 30% (ν/ν)为二氧化碳气体。当气体以40-50公升/分钟的总速率鼓泡通入槽中时，用塔 顶混合器搅拌海水。初始海水温度在15-20°C范围内。50%氢氧化钠水溶液(w/w)被泵入到搅拌着的、鼓泡容器中以维持约pH 9. 0的 PH。用于保持所要求pH的自动控制器调节氢氧化钠的流速。在12kg的50%氢氧化钠被加入到搅拌着的、鼓泡容器中后，停止向容器中加入苛 性剂和二氧化碳气流两者。空气继续鼓泡进入容器并且维持搅拌直到气体管线被二氧化 碳清洗。然后停止空气鼓泡，但是维持搅拌以保持悬浮液为浆状物。最终的浆状物温度在 15-25°C范围内。将生成的浆状物泵入到另一个具有锥形底和在底部具有出料口的有盖槽中。使浆 状物沉降过夜。第二天倾析上清液并将沉降的(settled)浆状物真空过滤。将滤饼再次悬浮于淡水中以产生可泵送的浆状物用于喷雾干燥。将浆状物喷雾干 燥并自喷雾干燥器产物收集旋风分离器收集产物。 X-射线荧光(“XRF”)(表1)和库仑滴定法(表2)数据表明沉淀物料大多数由 碳酸钙组成。
权利要求
一种用于生产成形建筑材料的方法，该方法包括a)自二价阳离子和包含CO2的废气流生产CO2 截存组分；和b)形成包含CO2 截存组分的建筑材料，其中成形建筑材料包含5％ 90％(w/w)CO2 截存组分。
2.权利要求1的方法，其中成形建筑材料包含5%-75%(WZV)CO2-截存组分。
3.权利要求2的方法，其中成形建筑材料包含5%-50%(WZV)CO2-截存组分。
4.权利要求3的方法，其中成形建筑材料包含5%-25%(WZV)CO2-截存组分。
5.权利要求1的方法，其中CO2-截存组分包含碳酸盐。
6.权利要求1的方法，其中废气流还包含N0x、S0x、VOCs、颗粒状物、汞，或其组合。
7.权利要求5的方法，其中CO2-截存组分还包含由用于将二氧化碳转化为碳酸盐的条 件产生的N0x、S0x、VOCs、颗粒状物、汞或其组合的联产品。
8.权利要求1-7中任何一项的方法，其中成形建筑材料具有为中性或负性的碳足迹。
9.权利要求8的方法，其中成形建筑材料具有为中性的碳足迹。
10.权利要求8的方法，其中成形建筑材料具有为负性的碳足迹。
11.权利要求8的方法，其中用于形成成形建筑材料的水由CO2-截存组分提供。
12.权利要求11的方法，其中CO2-截存组分提供至少50%用于形成成形建筑材料的水。
13.权利要求8的方法，其中成形建筑材料由于成形建筑材料的高反射率通过减少照 明需求继续减少碳排放。
14.一种通过权利要求1-13中任何一项的方法生产的成形建筑材料。
15.权利要求14的成形建筑材料，其中成形建筑材料为砖、预制构件、瓷砖、水泥板、管 道、横粱、水池、柱、干式墙、纤维水泥护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。
16.一种包含CO2-截存组分的成形建筑材料，其中成形建筑材料包含5%-90% (w/w) CO2-截存组分。
17.权利要求16的成形建筑材料，其中成形建筑材料包含5%-75% (w/w) CO2-截存组分。
18.权利要求17的成形建筑材料，其中成形建筑材料包含5%-50%(WZV)CO2-截存组分。
19.权利要求18的成形建筑材料，其中成形建筑材料包含5%-25%(WZV)CO2-截存组分。
20.权利要求16的成形建筑材料，其中CO2-截存组分包含碳酸盐。
21.权利要求20的成形建筑材料，其中CO2-截存组分还包含来自N0X、SOx,VOCs、颗粒 状物、汞，或其组合的碳酸盐联产品。
22.权利要求21的成形建筑材料，其中CO2-截存组分还包含来自SOx的联产品。
23.权利要求22的成形建筑材料，其中CO2-截存组分还包含来自汞的联产品。
24.权利要求16-23中任何一项的成形建筑材料，其中成形建筑材料为砖、预制构件、 瓷砖、水泥板、管道、横粱、水池、柱、干式墙、纤维水泥护墙板、面板、隔音墙或绝缘材料。
25.权利要求24的成形建筑材料，其中成形建筑材料为砖或预制构件。
26.权利要求25的成形建筑材料，其中成形建筑材料具有5-lOOMPa的压缩强度。
27.权利要求24的成形建筑材料，其中成形建筑材料为瓷砖。
28.权利要求27的成形建筑材料，其中瓷砖具有5-75MPa的压缩强度。
29.权利要求24的成形建筑材料，其中成形建筑材料为面板。
30.权利要求29的成形建筑材料，其中面板具有IO-IOOMPa的压缩强度。
全文摘要
本发明提供CO2-截存成形建筑材料。本发明的建筑材料包含含有碳酸盐/碳酸氢盐组分的组合物。本发明的另一个方面包括制备和使用CO2-截存成形建筑材料的方法。
文档编号C04B7/00GK101990523SQ200980101136
公开日2011年3月23日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者A·扬斯, B·R·康斯坦茨, T·C·霍兰德 申请人:卡勒拉公司