鋼渣碳酸化固定二氧化碳及制備建材產(chǎn)品應(yīng)用研究.pdf

1、我國(guó)是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó),每年產(chǎn)生大量的鋼渣排放。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)的鋼渣利用率低,國(guó)內(nèi)積存鋼渣已有1億噸以上,且每年仍以數(shù)千萬(wàn)噸的排渣量遞增,大量鋼渣堆積成渣山,不僅占用大量土地,也是我國(guó)工業(yè)固體廢棄物造成大氣環(huán)境污染的一種來(lái)源。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程也排放大量二氧化碳。因此利用鋼渣中的鈣鎂組分與二氧化碳發(fā)生碳酸化反應(yīng),生產(chǎn)穩(wěn)定的碳酸鹽產(chǎn)品,不僅可以大規(guī)模固定CO2,也可以使得鋼渣的物化性能得到改變,從而實(shí)現(xiàn)鋼渣資源的綜合利用,由此對(duì)我國(guó)環(huán)保事業(yè)和循環(huán)經(jīng)

2、濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。本文針對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生大量冶金固體廢渣無(wú)法有效利用以及大量CO2排放現(xiàn)狀,研究了基于碳酸化技術(shù)的鋼渣固碳及其資源化綜合利用路徑,系統(tǒng)開(kāi)展了低濃度堿介質(zhì)體系強(qiáng)化鋼渣直接碳酸化固定CO2,鋼渣在間接碳酸化固定二氧化碳多相復(fù)合介質(zhì)體系中的浸出行為,以及不同處理方式鋼渣制備新型建材的應(yīng)用研究。具體研究如下:
　　(1)開(kāi)展了低濃度堿介質(zhì)體系強(qiáng)化鋼渣直接碳酸化固定CO2新工藝的研究,深入開(kāi)展了工藝條件考查及初步反應(yīng)機(jī)

3、理研究。研究結(jié)果表明:在反應(yīng)溫度80℃,堿渣比4％,液固比2:1,攪拌轉(zhuǎn)速450 rpm,反應(yīng)時(shí)間2 h的工藝條件下,可實(shí)現(xiàn)鋼渣固碳量達(dá)16.67 g CO2/100 g鋼渣,比常規(guī)水介質(zhì)體系提高50%以上。鋼渣直接碳酸化反應(yīng)過(guò)程的主要活性組分為含鈣硅酸鹽,而鋼渣中含鈣鐵酸鹽難以發(fā)生碳酸化反應(yīng)。
　　(2)圍繞多相復(fù)合介質(zhì)體系強(qiáng)化鋼渣間接碳酸化固定CO2聯(lián)產(chǎn)高附加值碳酸鹽產(chǎn)品新工藝,深入研究了多相復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)直接循環(huán)過(guò)程鋼渣主要元

4、素的浸出行為,并研究了多相復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)體系鋼渣選擇性浸出動(dòng)力學(xué)。研究表明,多相復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)體系中乙酸鈣含量對(duì)鋼渣中鈣、鎂、錳元素的浸出行為影響較大,而對(duì)鋁、鐵、硅元素的影響較小,鋼渣中的有毒重金屬元素釩、鉻幾乎沒(méi)有浸出。建立了多相復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)體系鋼渣選擇性浸出動(dòng)力學(xué)模型,結(jié)果表明鋼渣選擇性浸出過(guò)程受化學(xué)反應(yīng)控制,在不同初始乙酸鈣濃度下,其表觀活化能為27.53～40.04 kJ/mol。
　　(3)探索了直接碳酸化固碳鋼渣與間接碳