低濃度堿介質(zhì)中鋼渣碳酸化反應(yīng)特征

  CO2礦化利用是指模仿自然界中CO2的礦物吸收過程,利用含堿性或堿土金屬氧化物的天然礦石或固體廢渣,與CO2發(fā)生反應(yīng)生成諸如碳酸鈣、碳酸鎂等穩(wěn)定的碳酸鹽化合物產(chǎn)品。鋼渣是鋼鐵冶煉過程中排出的副產(chǎn)物,其產(chǎn)生率一般為粗鋼產(chǎn)量的15%~20%。目前全國鋼渣累計堆存量超過3億t,而其資源綜合利用率不足40%。鋼渣中含有豐富的鈣鎂資源,是作為CO2礦化利用的理想原料。

  科研工作者通過添加低濃度堿,可有效提高鋼渣碳酸化轉(zhuǎn)化效率。圍繞低濃度堿介質(zhì)中鋼渣碳酸化過程,系統(tǒng)研究了攪拌轉(zhuǎn)速、低濃度堿濃度、反應(yīng)溫度等工藝條件對鋼渣碳酸化轉(zhuǎn)化效率的影響。在攪拌轉(zhuǎn)速為450r/min,堿濃度為20g/L,反應(yīng)溫度為70℃等優(yōu)化工藝條件下可實現(xiàn)鋼渣碳酸化轉(zhuǎn)化效率為49.72%,是傳統(tǒng)水介質(zhì)體系的1.8倍以上,且反應(yīng)條件溫和,介質(zhì)可循環(huán)利用。

  進一步開展了鋼渣碳酸化反應(yīng)動力學研究,結(jié)果表明鋼渣碳酸化反應(yīng)為內(nèi)擴散控制,計算得到表觀活化能為22.48 kJ/mol。