利用凹凸棒石改性鈣基吸收劑捕集水泥工業(yè)CO2的試驗(yàn)研究.pdf

1、以CO2為首的溫室氣體的減排之路已成為各國(guó)的共識(shí)，中國(guó)則更大幅度地提高減排的力度。在高溫下，鈣基吸收劑可有效的吸收CO2，是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，但鈣基吸收劑在經(jīng)過多次循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)之后，極易燒結(jié)，孔隙或孔洞坍塌，孔隙率降低，比表面積減小，CO2氣體失去向內(nèi)部擴(kuò)散的有效通道，因而碳酸化率(XN)迅速地衰減，在捕集的過程中要不斷地補(bǔ)充新鮮的吸收劑，造成了資源浪費(fèi)。本研究以水泥工業(yè)為背景，采用天然礦物-凹凸棒石對(duì)鈣基吸收劑顆粒的表面進(jìn)

2、行改性處理，以捕集水泥工業(yè)煙氣中高濃度的CO2。凹凸棒石在改性鈣基吸收劑的過程中粘附在吸收劑顆粒的表面，充當(dāng)骨架的作用，有效的阻止了吸收劑顆粒之間的接觸，減少了在燒結(jié)發(fā)生時(shí)吸收劑顆粒之間的相互融合，從而使得吸收劑的孔隙結(jié)構(gòu)得以維持，提高其循環(huán)碳酸化率(XN)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴凹凸棒石在高溫下能夠吸附一定量的CO2，此吸附過程為物理吸附，單位質(zhì)量的凹凸棒石能夠吸附0.0233g的CO2；隨著改性吸收劑中凹凸棒石百分含量（

3、2wt％~15wt%）的不同，其物理吸附CO2的量對(duì)鈣基吸收劑碳酸化率（XN）的貢獻(xiàn)率在0.1197%~1.0354%之間，因此不能夠忽略；⑵凹凸棒石原礦粉和提純后的凹凸棒石均可以作為改性鈣基吸收劑的材料，吸收劑在15次的循環(huán)煅燒/碳酸化的試驗(yàn)過程中，原礦粉和提純后的凹凸棒石改性的鈣基吸收劑其循環(huán)碳酸化率（XN）均比未改性吸收劑的碳酸化率（XN）高，但提純凹凸棒石改性后的效果最好，因此選用提純凹凸棒石作為改性劑的研究對(duì)象；⑶研究提純凹凸

4、棒石的摻量對(duì)改性鈣基吸收劑循環(huán)碳酸化特性的影響，經(jīng)過提純凹凸棒石改性后的鈣基吸收劑其循環(huán)碳酸化率（XN）要比未改性吸收劑的碳酸化率有很大程度地提高，改性后吸收劑循環(huán)碳酸化率的提高程度依次為5wt%>2wt%＞10wt%＞15wt%；且經(jīng)過凹凸棒石改性后的鈣基吸收劑其循環(huán)碳酸化穩(wěn)定性要優(yōu)于天然鈣基吸收劑的碳酸化穩(wěn)定性，在經(jīng)過40次的循環(huán)碳酸化后，5wt%提純凹凸棒石改性后吸收劑的碳酸化率維持在20%左右，而未改性吸收劑的碳酸化率為15%左

5、右；⑷研究提純凹凸棒石對(duì)何種粒徑范圍內(nèi)的鈣基吸收劑的改性效果最好，結(jié)果表明雖然顆粒粒徑較大的鈣基吸收劑在未改性之前的碳酸化率是最低的，但在不改變提純凹凸棒石的粒徑時(shí)，凹凸棒石對(duì)顆粒粒徑較大的吸收劑的改性效果卻是最好；⑸在堆積態(tài)和半懸浮態(tài)下，對(duì)不同吸收劑多次循環(huán)碳酸化后其微觀形貌的分析表明，提純凹凸棒石改性后的吸收劑其孔隙結(jié)構(gòu)和抗燒結(jié)能力均要優(yōu)于未改性吸收劑的；⑹改性前、后鈣基吸收劑在經(jīng)過5、15次的循環(huán)碳酸化之后，其孔容積分布均呈雙峰分