Use of mechanical activation to obtain Mg(OH)2 from olivine mineral for CO2 capture

• Main Authors: Claudia Maribel García-Hernández, Jorge López-Cuevas, Carlos Alberto Gutiérrez-Chavarría
• Format: Article
• Language: English
• Published: Elsevier 2021-05-01
• Series: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
• Subjects: Captura de CO2; Olivino; Molienda; Reactividad; Síntesis
• Online Access: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0366317520300200

A mixture of olivine and (NH4)2SO4 was reacted in the solid state at 300–500 °C for 1 h. This was followed by mechanical activation of the reacted material for 4–16 h in a laboratory attrition mill. Si and Fe were removed from the milled material and Mg was extracted from it as brucite [Mg(OH)2]. CO2 absorption tests were carried out for 24–72 h at 50–200 °C, using the obtained brucite suspended in deionized water. In these tests, the brucite was completely transformed into nesquehonite (MgCO3·3H2O) at 50 °C/24 h. Then, nesquehonite was completely transformed into hydromagnesite [Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O] at 100 °C/24 h. Additional CO2 absorption tests were carried out using the obtained hydromagnesite, but this time under a flow of CO2 with a relative humidity of 70–80%, at the same temperatures mentioned before, and with an absorption time of 3 or 6 h. It was found that at 200 °C/6 h hydromagnesite was almost completely transformed into an amorphous hydrated magnesite. In terms of the CO2 capture, the best results were obtained at 50 °C/24 h with brucite suspended in water. With an industrial-scale process, the nesquehonite produced could be used to manufacture various materials useful for the construction industry. Resumen: Una mezcla de olivina y (NH4)2SO4 se hizo reaccionar en estado sólido a 300-500 °C por 1 h. Esto fue seguido de activación mecánica de la mezcla por 4-16 h en un molino de atrición. Se eliminó el Si y el Fe del material molido y se extrajo el Mg como brucita [Mg(OH)2]. Se llevaron a cabo pruebas de absorción de CO2 por 24-72 h a 50-200 °C, utilizando suspensiones de brucita en agua desionizada. En estas pruebas, la brucita se transformó completamente en nesquehonita (MgCO3·3H2O) a 50 °C/24 h. Luego, esta se transformó completamente en hidromagnesita [Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O] a 100 °C/24 h. Se llevaron a cabo pruebas adicionales de absorción de CO2 utilizando la hidromagnesita obtenida, por 3 o 6 h bajo un flujo de CO2 con una humedad relativa del 70-80%, a las mismas temperaturas mencionadas anteriormente. Se encontró que a 200 °C/6 h la hidromagnesita se transformó casi completamente en una magnesita hidratada amorfa. En cuanto a la captura de CO2, los mejores resultados se obtuvieron a 50 °C/24 h con brucita suspendida en agua. Con un proceso escalado a nivel industrial, la nesquehonita producida podría ser utilizada para fabricar diversos materiales útiles para la industria de la construcción.