含碱工业固体废弃物捕获CO_2反应特性与机理研究
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摘要
含碱工业固体废弃物是矿产资源迅速发展过程中排出的一种固体废渣,其种类有尾矿、粉煤灰、钢渣、矿渣、赤泥等,此类固废含有较高的碱性,可以作为捕获剂吸收烟气中的CO2来实现碳捕获。本文以采矿过程及钢厂、氧化铝冶炼过程排出的白云石尾矿及废钢渣粉渣和赤泥为碳捕获剂,研究不同工艺条件对CO2捕获效果、碳捕获过程pH和电导率变化及热力学计算,确定了碳捕获最佳工艺参数和技术条件。结果表明,在优化工艺条件下白云石尾矿碳捕获量可达到15-20g/kg,烧结法赤泥碳捕获量为190-230g/kg,钢渣碳捕获量为160-200g/kg,拜耳法赤泥碳捕获量为18-23g/kg。通过XRD和SEM分析结果农明碳捕获后固相中多处出现CaCO3物质且含量显著增加,固体比表面积大幅增加,TG-DTA和FT-IR分析进一步证实碳捕获后由于CaCO3物质的增加使得固体废渣内部的物理化学和微观结构发生很大变化。上述结果证实含碱固体废弃物可以用于烟气中CO2的捕获,为低成本碳减排和碱性固体废弃物的进一步处理提供了有效的途径。
The solid residue emerged with the rapid exploitation of mineral resources formed a large amount of solid waste. The alkaline solid waste, including tailing, flyash, slag, mineral waste residue, red mud and so on, can be applied in carbon capture as catcher for carbon dioxide (CO2). In this paper the carbonate tailings, slag and red mud were utilized as carbon capture agents to study the amount of carbon capture in different technological conditions. Also the change of pH and electric conductivity during the process and the result of thermodynamic calculation were studied in order to determine the best technological parameters and conditions for carbon capture. The results showed that the amount of carbon capture could reached up to15-20g/kg by dolomite tailings,190-230g/kg by red mud made by agglomeration, and160-200g/kg by slag,18-23g/kg by red mud of bayer process, respectively, with optimized technological conditions. The result of XRD and SEM analysis showed that the alkaline materials in the solid waste had reacted with CO2. The emergence and concentration increasing of calcium carbonate as well as specific surface area increasing approved that. The result of TG-DTA and FT-IR demonstrated that the physicochemical properties and microstructure of the solid waste changed because of the increasing of calcium carbonate. All the result showed that the alkaline solid waste can be applied for capture CO2in flue gas and offer a economic way for low-cost carbon emission and solid waste disposal.
The solid residue emerged with the rapid exploitation of mineral resources formed a large amount of solid waste. The alkaline solid waste, including tailing, flyash, slag, mineral waste residue, red mud and so on, can be applied in carbon capture as catcher for carbon dioxide (CO2). In this paper the carbonate tailings, slag and red mud were utilized as carbon capture agents to study the amount of carbon capture in different technological conditions. Also the change of pH and electric conductivity during the process and the result of thermodynamic calculation were studied in order to determine the best technological parameters and conditions for carbon capture. The results showed that the amount of carbon capture could reached up to15-20g/kg by dolomite tailings,190-230g/kg by red mud made by agglomeration, and160-200g/kg by slag,18-23g/kg by red mud of bayer process, respectively, with optimized technological conditions. The result of XRD and SEM analysis showed that the alkaline materials in the solid waste had reacted with CO2. The emergence and concentration increasing of calcium carbonate as well as specific surface area increasing approved that. The result of TG-DTA and FT-IR demonstrated that the physicochemical properties and microstructure of the solid waste changed because of the increasing of calcium carbonate. All the result showed that the alkaline solid waste can be applied for capture CO2in flue gas and offer a economic way for low-cost carbon emission and solid waste disposal.
引文
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