【摘要】：碳酸化技術(shù),即利用含金屬氧化物的物質(zhì)與CO2反應(yīng)生成穩(wěn)定碳酸鹽從而實現(xiàn)CO2固定的技術(shù),具有技術(shù)經(jīng)濟好的特點,是碳捕集與封存(CCS)的重要組成部分。鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的工業(yè)固廢,含有大量的含鈣礦物,可替代天然礦物碳酸化固定CO2,是一種良好的CO2捕集材料。本文選取南鋼和馬鋼的轉(zhuǎn)爐渣、鑄余渣和電爐渣為原料,通過XRF、XRD、SEM、BET等分析方法對其化學成分、礦物成分和微觀形貌進行測定分析。結(jié)果表明,鋼渣化學成分主要有CaO、SiO2、A12O3等,其中CaO含量較高;礦物成分主要有C2S和C3S,與硅酸鹽水泥熟料相似;鋼渣表面粗糙多孔,具有一定的吸附能力。利用水合加熱法、乙醇溶液調(diào)質(zhì)及乙酸溶液調(diào)質(zhì)等方法對鋼渣原料調(diào)質(zhì)改性,分析其改性后的單位吸附量和孔結(jié)構(gòu)特性。結(jié)果表明,單位吸附量大小順序為:乙醇溶液調(diào)質(zhì)乙酸溶液調(diào)質(zhì)加熱水合改性未改性原料,經(jīng)乙醇溶液調(diào)質(zhì)后的鋼渣比表面積可達191.5 m2/kg。在流化床基礎(chǔ)上加入水蒸氣發(fā)生裝置進行改性鋼渣碳酸化固定CO2研究,探究鋼渣煅燒溫度及時間為800℃、1 h,在考察碳酸化溫度、CO2濃度、煙氣流量、水蒸氣含量以及床層高度等影響因素的正交實驗中,各因素對CO2吸附量的影響順序為:CO2濃度碳酸化溫度煙氣流量水蒸氣含量床層高度。在實驗所選因素水平范圍內(nèi),流化床鋼渣碳酸化固定CO2的最佳實驗條件為:碳酸化溫度650℃,CO2濃度10%,煙氣流量1 L/min,水蒸氣含量10%及床層高度14 cm。針對復摻方法提高固碳效率,采用鋼渣摻入不同比例的消石灰和氧化鋁制備固碳吸附劑,并在流化床反應(yīng)器中進行碳酸化固定CO2實驗。結(jié)果表明,鋼渣基吸附劑復摻消石灰后,顯著提高了碳酸化體系中pH值,使得碳酸化反應(yīng)朝著正反應(yīng)方向迅速進行,固碳活性組分CaO得到充分反應(yīng),同時消石灰的加入增加了吸附材料中CaO的含量,從而具有較高的碳捕獲效率。在本次實驗條件下,鋼渣與消石灰質(zhì)量比為1:1時,固碳效率最高,達到27.81%。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X757
【圖文】：

國粗鋼行業(yè)市場前景及投資機會研宄報告》的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近幾年中國粗鋼產(chǎn)量基本保持逡逑穩(wěn)定，粗鋼年產(chǎn)量一直保持在８？９億噸左右，已經(jīng)占據(jù)全球粗鋼總產(chǎn)量近５０％，２０１４？逡逑２０１８年全國粗鋼產(chǎn)量情況及預(yù)測如圖１．１所示。從圖中可以看出，２０１７年中國粗鋼累計逡逑產(chǎn)量為８．３２噸，累計X棾ぴ跡擔罰�。据中蔀业研究院数据预测，２０１８年中国粗笖S奐棋義喜吭ぜ平锏劍福擔兌詼鄭奐圃齔ぴ跡常�。钢渣艢W帕吭頰即指植康模保玻浚保擔�，这辶x涎湊眨玻埃保改耆指植浚福擔兌詼擲醇撲悖潁玻埃保改旮衷恐遼儻保埃騁詼鄭義喜客嗟本�。辶x希保板危峰義賢奐撇懇灰煥奐圃齔ゅ澹垮義希瑰澹咤危擔峰危玨義夏藉澹櫻殄錡W逡逑？５－ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ－２｜逡逑ＩＩＩ邋ｌ：：ｉ逡逑WW邋Ｉ：逡逑２０１４邋年邋２０１５邋年邋２０１６邋年邋２０１７邋年邋２０１８邋年Ｅ逡逑圖１．１邋２０１４？２０１８年全國粗鋼產(chǎn)量情況及預(yù)測逡逑注：數(shù)據(jù)來源為中商產(chǎn)業(yè)研宄院大數(shù)據(jù)庫逡逑１．１．２鋼渣分類逡逑鋼渣按煉鋼爐型可以分為

邐第一章緒論邐逡逑改性處理，并通過熱力學分析對改性效果進行了驗證。研宄結(jié)果表明，ｃｏ２作為改性氣逡逑相對鋼渣物相組成具有顯著改性效果，改性后鋼渣中ｆ－ＣａＯ含量可以降到１邋％以下。逡逑１．５．２鋼渣間接碳酸化固定Ｃ０２逡逑近年來，國內(nèi)外許多研宄學者采用中間反應(yīng)介質(zhì)如乙酸、磷酸三丁酯（ＴＢＰ）、銨逡逑鹽溶液提高鋼渣碳酸化反應(yīng)速率開展了研宄，碳酸化的同時獲取高附加值輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)逡逑品。丁命８等［２６］利用鋼渣替代礦物的間接碳酸化固定（：０２工藝過程，其工藝示意圖如圖逡逑１．２所示。以乙酸為反應(yīng)介質(zhì)實現(xiàn)鋼渣Ｃａ２＋的完全浸出，然后與Ｃ０２反應(yīng)實現(xiàn)碳酸化固逡逑定，碳酸化轉(zhuǎn)化率低是乙酸介質(zhì)強化鋼渣碳酸化固定Ｃ０２亟需解決的難題。Ｉｉｚｕｋａ邋Ａ等逡逑［３７］采用乙酸溶液為介質(zhì)強化鋼渣碳酸化固定Ｃ０２，邋Ｔ邋＝邋６（ＴＣ、ｔ邋＝邋５ｈ實驗條件下促使鋼逡逑渣中Ｃａ轉(zhuǎn)化率達４８％。逡逑

逡逑圖２．１鋼渣ＸＲＤ譜圖逡逑（１—Ｃ２Ｓ邋２—Ｃ３Ｓ邋３—ｆ－ＣａＯ邋４—Ｒ０邋相）逡逑２．１．４顯微形貌分析逡逑同樣，為了更好地探宄鋼渣的吸附性能，以南鋼的轉(zhuǎn)爐渣樣品為例，通過掃描電子逡逑顯微鏡（ＳＥＭ，日本日立ＳＵ１５１０）分析其顯微形貌，分析結(jié)果如圖２．２所示。逡逑＿＿逡逑（ａ）放大２００倍邐（ｂ）放大１４００倍逡逑圖２．２南鋼轉(zhuǎn)爐渣ＳＥＭ圖逡逑圖２．２（ａ）的放大２００倍中存在大量不規(guī)則亮塊，邊緣呈灰黑色并且聚集較多；從圖逡逑２．２（ｂ）的放大１４００倍可以看出鋼渣內(nèi)部有很多不規(guī)則分布不均的孔道，并且可以看到一逡逑些晶體，為富含Ｃａ、Ｓｉ的鈣硅相。鋼渣內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)說明鋼渣應(yīng)該具有較大的比表逡逑面積和較多的活性吸附點位，是一種性能較優(yōu)的吸附劑。逡逑２．１．５邋ＢＥＴ邋分析逡逑為了更深入了解鋼渣結(jié)構(gòu)，通過Ｎ２吸附脫附儀（ＢＥＴ，美國ＡＳＡＰ邋２０２０邋Ｍ）對轉(zhuǎn)逡逑爐渣進行ＢＥＴ測定。孔容、孔徑以及比表面積等表征數(shù)據(jù)如表２－２所示

【參考文獻】

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本文編號：2751920