利用煉鋼廠廢渣碳酸化固定CO2的研究.pdf

1、溫室效應(yīng)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(yùn)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(xué)軟件Factsage從理論上分析和計(jì)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(yīng)的可行性;其次,針對濕法碳酸化反應(yīng)工藝,探索廢渣、反應(yīng)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(guān)系,并探求濕法碳酸化工藝Ca

3、2+浸出反應(yīng)的動力學(xué)機(jī)理及最佳浸出反應(yīng)條件;最后,探討濕法碳酸化反應(yīng)工藝CaCO3沉淀反應(yīng)過程中反應(yīng)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(yīng)條件。
　　 實(shí)驗(yàn)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(yīng)過程中均為放熱反應(yīng),且鋼渣中所有含鈣鎂相碳酸化反應(yīng)均可自發(fā)進(jìn)行;而以水、乙酸和氯化銨為浸出劑的濕法碳酸化反應(yīng),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(jìn)行,需要適當(dāng)堿化。
　　 對于濕法固定CO2其浸出反應(yīng)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(qiáng)的浸出劑均有利于鈣離子的浸出;對浸出反應(yīng)的動力學(xué)研