钢渣碳酸化固定二氧化碳及制备建材产品应用研究

发布时间：2019-09-12 08:39

【摘要】：我国是钢铁生产大国,每年产生大量的钢渣排放。长期以来,我国的钢渣利用率低,国内积存钢渣已有1亿吨以上,且每年仍以数千万吨的排渣量递增,大量钢渣堆积成渣山,不仅占用大量土地,也是我国工业固体废弃物造成大气环境污染的一种来源。钢铁生产过程也排放大量二氧化碳。因此利用钢渣中的钙镁组分与二氧化碳发生碳酸化反应,生产稳定的碳酸盐产品,不仅可以大规模固定CO2,也可以使得钢渣的物化性能得到改变,从而实现钢渣资源的综合利用,由此对我国环保事业和循环经济的发展具有重要意义。本文针对我国钢铁行业产生大量冶金固体废渣无法有效利用以及大量CO2排放现状,研究了基于碳酸化技术的钢渣固碳及其资源化综合利用路径,系统开展了低浓度碱介质体系强化钢渣直接碳酸化固定C02,钢渣在间接碳酸化固定二氧化碳多相复合介质体系中的浸出行为,以及不同处理方式钢渣制备新型建材的应用研究。具体研究如下： (1)开展了低浓度碱介质体系强化钢渣直接碳酸化固定CO2新工艺的研究,深入开展了工艺条件考查及初步反应机理研究。研究结果表明：在反应温度80℃,碱渣比4%,液固比2：1,搅拌转速450rpm,反应时间2h的工艺条件下,可实现钢渣固碳量达16.67g CO2/100g钢渣,比常规水介质体系提高50%以上。钢渣直接碳酸化反应过程的主要活性组分为含钙硅酸盐,而钢渣中含钙铁酸盐难以发生碳酸化反应。 (2)围绕多相复合介质体系强化钢渣间接碳酸化固定CO2联产高附加值碳酸盐产品新工艺,深入研究了多相复合反应介质直接循环过程钢渣主要元素的浸出行为,并研究了多相复合反应介质体系钢渣选择性浸出动力学。研究表明,多相复合反应介质体系中乙酸钙含量对钢渣中钙、镁、锰元素的浸出行为影响较大,而对铝、铁、硅元素的影响较小,钢渣中的有毒重金属元素钒、铬几乎没有浸出。建立了多相复合反应介质体系钢渣选择性浸出动力学模型,结果表明钢渣选择性浸出过程受化学反应控制,在不同初始乙酸钙浓度下,其表观活化能为27.53～40.04kJ/mol。 (3)探索了直接碳酸化固碳钢渣与间接碳酸化浸出残渣复合制备吸声建材的可能性。结果表明：钢渣颗粒的粒径、水泥添加比例、制样压力以及制备的吸声建材厚度对建材产品的吸声性能影响较大,采用直接碳酸化固碳钢渣替代部分水泥可以制备出吸声性能和抗压性能良好的吸声建材。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU552;X757

【参考文献】