氫氧化鈣的加速碳化機(jī)理研究.pdf

1、礦物固碳因其儲(chǔ)碳量最大、碳儲(chǔ)存時(shí)間最長(zhǎng)成為最具潛力的固碳方法，且礦物碳化是作為傳統(tǒng)石灰質(zhì)膠凝材料強(qiáng)度的主要來源。通常情況下，礦物碳化可分別在溶液狀態(tài)下（液固比＞1）、固體狀態(tài)下（液固比＜1）進(jìn)行。溶液狀態(tài)下碳化主要是利用溶液萃取可碳化礦物離子，通過向溶液中通入二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鹽來達(dá)到吸收二氧化碳的目的。而固體碳化法，是對(duì)粉末礦物經(jīng)過壓制成型后，將其至于二氧化碳?xì)怏w氣氛中進(jìn)行碳化。本課題采用固體碳化方法，研究氫氧化鈣的碳化機(jī)理，為碳化

2、工業(yè)廢棄物制備建材制品提供理論依據(jù)。
　　本研究分別探討了試塊成型壓力、二氧化碳?xì)怏w壓力、外來離子（鎂離子，有機(jī)大分子β-環(huán)糊精等）等因素對(duì)氫氧化鈣碳化的影響;通過分析碳化效率（碳化增重率）、試塊抗壓強(qiáng)度、碳化產(chǎn)物晶體形貌等性能參數(shù)，提出了新的碳化路徑模型。研究的主要工作及成果包括:
　　(1)成型壓力的影響:試驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同成型壓力下(壓力范圍0 MPa-14 MPa)，隨著成型壓力增大，氫氧化鈣碳化增重率呈現(xiàn)先升高后

3、降低的趨勢(shì)，低成型壓力有利于礦物早期碳化。而碳化產(chǎn)物形貌也隨著成型壓力的變化而變化:當(dāng)成型壓力小時(shí)，碳化生成的碳酸鈣為菱面體狀;當(dāng)成型壓力達(dá)到8 MPa時(shí)，生成的碳酸鈣變?yōu)闄E球形，并且產(chǎn)物之間粘結(jié)更加緊密，因此間接提高了材料強(qiáng)度。
　　(2) CO2氣體壓力的影響:在不同CO2氣體壓力(0.05 MPa-0.50 MPa)下，隨著氣體壓力的提高，碳化效率先提高再降低;試塊抗壓強(qiáng)度隨著氣體壓力提高而增加。且通過碳化增重率及TG結(jié)果可

4、知，0.20 MPa為最佳碳化氣體壓力。
　　(3)外來離子的影響:在外來離子Mg2+及β-環(huán)糊精的影響下，氫氧化鈣的碳化效率發(fā)生了改變。SEM圖片顯示，適量Mg2+的摻入能夠細(xì)化碳化產(chǎn)物，使結(jié)構(gòu)疏松;在鈣鎂摩爾比為5時(shí)，碳化增重率達(dá)到最大;而β-環(huán)糊精的摻入，雖然在前期抑制了氫氧化鈣的碳化，但促進(jìn)了氫氧化鈣的后期碳化，并且對(duì)碳化產(chǎn)物的形貌產(chǎn)生了很大影響。
　　(4)碳化路徑分析:通過對(duì)以上影響氫氧化鈣碳化的因素的研究，并結(jié)

5、合碳化試塊碳化后橫截面圖片及TGA測(cè)試，試驗(yàn)得出了壓力成型氫氧化鈣試塊的碳化過程順序主要為:首先碳化由外及里進(jìn)行，但在后期碳化過程中，試塊內(nèi)部的碳化程度逐漸高于外部，這里可以認(rèn)為碳化由里及外的進(jìn)行。
　　在本論文研究的試驗(yàn)條件下，氫氧化鈣的碳化產(chǎn)物主要為方解石晶型碳酸鈣及少量非晶態(tài)碳酸鈣。
　　本論文結(jié)論，為礦物碳化的研究提供了理論依據(jù)和可靠的參數(shù);并且碳化環(huán)境接近自然條件，對(duì)儀器設(shè)備沒有過于苛刻的要求，適合進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)際