固体废弃物碳酸化研究综述.pdf

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1、文章编号：1007—046X(20I1)0卜0033—03固废利用固体废弃物碳酸化研究综述SummaryofStudyofSolidWasteCarbonation吴昊泽(1．济南人学材利科学’1学院，济南250022；2．山东平安建殴商混凝lllj心，济南250017)摘要：重点探讨矿物碳酸化的适宜原料，提出碳酸化的反应机理及模型，同时介绍加速碳酸化的X-艺路线和国外研究进展，指出利用碳酸化技术是有效利用固体废弃物的途径之一关键词：二氧化碳(CO)；碳酸化；矿物固定中图分类号：x705文献标识码：A0前言量的水，但过多的水限制丫碳酸化的速率；(6)微观结构，矿物的

2、微气孔越多，碳酸化效果越好；(7)比表面二氧化碳(C02)大规模储存定是二氧化碳(COz)积，原料的比表面积小，需要较少的水以达到最佳的碳酸减排的丰要途径，主要包括地质储存、海洋储存以及矿物碳酸化同定⋯．=氧化碳(CO!)的矿物碳酸化阎定是模化效果；(8)原料的j‘渗入性，当水硬性材料的可渗人仿了自然界中二氧化碳(C0)的矿物吸收过程，即二氧性高，二氧化碳(CO)易于渗入时，对碳酸化有利。由化碳(CO：)与禽有碱性或碱上金属氧化物的矿石反应，芬兰赫尔辛基琊_=I_大学的Zevenhoven领导的研究团队就生成永久的、为稳定的碳酸盐这样一系列过程。但在自一直致力于_l

3、f法二氧化碳(CO)矿物碳酸化固定过程的然界中，矿石碳酸化过程是自然发生的，过程非常缓慢。研究。南于自然地钾条件的限制，他们指出芬兰开展二氧化将温室气体二氧化碳(CO!)以碳酸盐f如碳酸钙(CaCO，)、碳(CO)减排的选择只能是矿物碳酸化同定。他们将直碳酸镁(MgCO))的同体形式永久储存起来，即二氧化碳接干法碳化过程发展成干法二步过程，其原理是：首先将(CO)矿物碳酸化定，是减少大气体中二氧化碳(CO)蛇纹石加热分解，牛成反应活性高的氧化镁(MgO)；然含量，解除温室效应的一种全新法。。国外文献中报道后是氧化镁(MgO)二氧化碳(CO)发生碳酸化反应。了地质封存

4、温室气体的町仃性和优越性。。他们对T法二步过程进行了模拟计算和热力学火用分析，1碳酸化原料的选择从热力学角度考察’r此二步过程的可行性。他们还利用流化床燃烧反应器对该工艺过程进行了实验研究。自然界中存在大量含有钙镁硅酸盐的矿石，如富含钙研究丧日J{某富含钙镁的固体废弃物，也可以作为二碱土金属的有硅厌4'l(CaSi(})等，富含镁碱土金属的有镁氧化碳fC0)矿物碳酸化定的原料。。这些固体废弃橄榄石(MgzSi04)、蛇纹石(MgSi0(()H))、滑石(MgSi0(OH))等，这些钙镁石丰酸盐矿石能够与二氧化碳物主要包括钢铁渣、电渣、废石灰、煤飞尘、废弃物的(CO：

5、)反直，生成稳定的碳酸盐⋯。但反应过程极其缓焚化炉灰、发弃的建筑材料以及某些金属冶炼过程中的尾慢，不能直接应用于I、过程。。为了获得较好的碳酸化矿等。每千克钢渣能够比矿石吸收更多的二氧化碳(CO)。效果，碳酸化原料应具有的性质有：(1)体组成，原利用钢渣等固体废弃物进行二氧化碳(COz)的矿物碳酸料应含有钙和硅酸盐，可能具台水硬性、火山厌性或含有化闻定旦仃许多优点；首先固体废弃物来源丰富，其次这与二氧化碳易于反应的物质；(2)钙含带，钙含量越高，些固体废弃物颗粒较小，具有较高的反应活性及较快的反碳酸化潜能越大；(3)pH，在碱忡的环境下，含钙物质速率，不需要研磨等原

6、料预处理能耗；最后利用这些固易于二氧化碳反应牛成碳酸钙；(4)钙硅比，此值越高，体废弃物同定二氧化碳(CO)的同时还可以回收贵重金碳酸化程度越高；(5)自由水含量，碳酸化反血需要适属及其他高附加值产物，使得其经营成本降低。1／2011粉煤灰332工业废弃物碳酸化的反应机理及模型钠／碳酸氢钠／氯化钠(Na：CO／NaHCO／Nac1)化学添加剂的作用下，其活性成分的转化率为80％，而在相同条件自1990年Seifritz提出二氰化碳(c())矿物碳酸化下，镁橄榄石的转化率为70％，蛇纹石的转化率只l2％。隔离方案以来，许多研究者都提出了不同的矿物碳酸化反Devolde

7、re等研究利用超临界二氧化碳(CO)来加快应模型，主要包括两种干法和湿法矿物碳酸化。吴吴泽等焚化炉灰(MSWI)的碳化过程。Rendek”等也定量分析了人致力于固体废弃物碳酸化，提出l¨业固体废弃物碳酸化焚化炉灰定二氧化碳(COz)的能力，指出碳酸化过程模型。同时可以很大程度地减少有毒重金属的浸。Stolaro“。在有水的环境下，加速碳化反应町以分为步，每一等研究了利用废弃建筑材料等为原料，并设想将二氧化碳步反应的吉布斯自由能都为负值，反应自发进行。首先，(CO)的水溶液洒到被堆放的阎体废弃物上面，使之发环境中的二氧化碳(CO)溶于水，生成弱酸性的碳酸，生反应，