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碳酸化技术,即利用含金属氧化物的物质与CO2反应生成稳定碳酸盐从而实现CO2固定的技术,具有技术经济好的特点,是碳捕集与封存(CCS)的重要组成部分。钢渣是炼钢过程中产生的工业固废,含有大量的含钙矿物,可替代天然矿物碳酸化固定CO2,是一种良好的CO2捕集材料。本文选取南钢和马钢的转炉渣、铸余渣和电炉渣为原料,通过XRF、XRD、SEM、BET等分析方法对其化学成分、矿物成分和微观形貌进行测定分析。结果表明,钢渣化学成分主要有CaO、SiO2、A12O3等,其中CaO含量较高;矿物成分主要有C2S和C3S,与硅酸盐水泥熟料相似;钢渣表面粗糙多孔,具有一定的吸附能力。利用水合加热法、乙醇溶液调质及乙酸溶液调质等方法对钢渣原料调质改性,分析其改性后的单位吸附量和孔结构特性。结果表明,单位吸附量大小顺序为:乙醇溶液调质>乙酸溶液调质>加热水合改性>未改性原料,经乙醇溶液调质后的钢渣比表面积可达191.5 m2/kg。在流化床基础上加入水蒸气发生装置进行改性钢渣碳酸化固定CO2研究,探究钢渣煅烧温度及时间为800℃、1 h,在考察碳酸化温度、CO2浓度、烟气流量、水蒸气含量以及床层高度等影响因素的正交实验中,各因素对CO2吸附量的影响顺序为:CO2浓度>碳酸化温度>烟气流量>水蒸气含量>床层高度。在实验所选因素水平范围内,流化床钢渣碳酸化固定CO2的最佳实验条件为:碳酸化温度650℃,CO2浓度10%,烟气流量1 L/min,水蒸气含量10%及床层高度14 cm。针对复掺方法提高固碳效率,采用钢渣掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备固碳吸附剂,并在流化床反应器中进行碳酸化固定CO2实验。结果表明,钢渣基吸附剂复掺消石灰后,显著提高了碳酸化体系中pH值,使得碳酸化反应朝着正反应方向迅速进行,固碳活性组分CaO得到充分反应,同时消石灰的加入增加了吸附材料中CaO的含量,从而具有较高的碳捕获效率。在本次实验条件下,钢渣与消石灰质量比为1:1时,固碳效率最高,达到27.81%。