利用煉鋼廠廢渣碳酸化固定CO2的研究.pdf

1、溫室效應加劇引起氣候變暖,使得全球面臨巨大的減排壓力,對此我國十分有必要開展CO2捕獲、運輸與固定技術(shù)的研究。鋼鐵工業(yè)是CO2排放的主要源頭之一,而且也是大宗固體廢棄物(廢渣)的主要排放源頭。采用鋼鐵冶煉廢渣碳酸化隔離CO2具有廢渣產(chǎn)生量大、價格便宜、距離CO2排放源較近,以及產(chǎn)物不會造成二次污染等許多優(yōu)勢。因此,利用煉鋼廠廢渣碳酸化固定CO2是一種有效的長期儲存CO2的方式,對CO2減排和大宗固體廢棄物處理都具有重要意義。本文展開如下

2、研究:
　　 首先,通過熱力學軟件Factsage從理論上分析和計算廢渣中的六種主要的含鈣鎂物相(如C2S(2CaO·SiO2)、MgSiO3和CaSiO3、C3S(3CaO·SiO2)、CaO、MgO等)在不同浸出劑(乙酸、銨鹽和水)等干法和濕法固定CO2反應的可行性;其次,針對濕法碳酸化反應工藝,探索廢渣、反應時間、溫度、固液比、浸出劑及其濃度的選擇與浸出液中Ca2+離子和其他雜質(zhì)離子浸出速率的關系,并探求濕法碳酸化工藝Ca

3、2+浸出反應的動力學機理及最佳浸出反應條件;最后,探討濕法碳酸化反應工藝CaCO3沉淀反應過程中反應時間、溫度、CO2濃度及流量、攪拌速度和沉淀劑種類及濃度的影響,尋求最佳的CaCO3沉淀反應條件。
　　 實驗結(jié)果證明,廢渣中含鈣鎂物相在273K～1073 K的溫度區(qū)間內(nèi),其干法碳酸化反應過程中均為放熱反應,且鋼渣中所有含鈣鎂相碳酸化反應均可自發(fā)進行;而以水、乙酸和氯化銨為浸出劑的濕法碳酸化反應,在273K～573K的溫度區(qū)間內(nèi)

4、,其浸出效果乙酸最佳,氯化銨次之,純水最差,而含Ca2+、Mg2+的浸出液在常溫常壓下大部分不能自發(fā)進行,需要適當堿化。
　　 對于濕法固定CO2其浸出反應過程主要發(fā)生在過程的前60min以內(nèi),之后延長浸出時間對Ca的浸出率影響不大;廢渣中鈣離子的浸出效果,酸要好于酸式鹽,酸式鹽好于純水,LF渣好于轉(zhuǎn)爐鋼渣,轉(zhuǎn)爐鋼渣好于KR渣;增加浸出劑濃度、提高浸出溫度和固液比以及選擇酸性更強的浸出劑均有利于鈣離子的浸出;對浸出反應的動力學研