焙烧温度对硅酸钙矿化CO_2的影响.pdf

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1、第5期矿产综合利用No．52015年10月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesOct．2Ol5焙烧温度对硅酸钙矿化CO2的影响绳昊一，吕莉，梁斌。，李春，袁博，叶龙泼，岳海荣，王昱飞，朱家骅，谢和平(1．四JI1大学化学工程学院，四川成都610065；2．gtJll大学CCUS与CO矿化利用研究中心，I~lJll成都610065)摘要：基于CO：矿化利用(CMU)的学术思想，提出了钾长石与氯化钙或硫酸钙焙烧提钾／提钾渣矿化固定CO的技术路线。但是这两种路线得到提钾渣中硅酸钙(主要物相是硅灰石CaSiO，和假硅灰石C

2、a3Si，0)矿化CO：活性有很大的差异。本文考察了焙烧温度对硅酸钙矿化CO的影响，结果表明，未焙烧硅酸钙矿化CO转化率达到95％，随着焙烧温度的升高，硅酸钙的转化率逐渐降低，由900~C的82％逐渐降至1300~C的48％。XRD分析表明，焙烧处理使硅灰石逐渐转化成为更易于与CO：反应的假硅灰石；SEM观察发现，焙烧导致非晶态的硅酸钙颗粒晶化与烧结，比表面积显著地降低。上述两种相反的影响中，比表面积降低的不利因素占据了主导，从而降低了硅酸钙矿化CO反应的活性。关键词：CO2矿化；硅灰石；假硅灰石doi：10．3969／j．issn．1000—6532．201

3、5．05．019中图分类号：TD989文献标志码：A文章编号：1000—6532(2015)05—0076—05众所周知，化石燃料燃烧产生的CO：排放是导矿化反应活性¨⋯。致全球变暖的最主要因素。根据英国丁铎尔气候变四川大学提出了一种钾长石矿化CO联产钾肥化研究中心的报告，2013年全球二氧化碳排放量达的CCU新方法u，即采用纯碱生产副产固废氯化到360亿t【】j，其中我国CO2排放量为95．2亿t，比钙与天然钾长石在800～900。C下高温反应，焙烧料2012年增加4．2％，占世界CO排放量的26．4％。经水浸，钾的提取率达到90％以上，所得提钾渣用如何减少

4、CO排放，更加有效地缓解温室效应，已成于矿化CO：，矿化率(CO：g／钾长石g)达到13％以为世界各国亟待解决的重要问题。上¨。研究表明，提钾渣中参与矿化反应的主要物目前，大规模处理CO的方法主要有地质封存、相是硅酸钙(包括硅灰石CaSiO。和硅灰石的高温转海洋封存和CO矿化三种方法]。地质封存和海洋化晶型假硅灰石CaSiO。14])，按此计算，硅酸钙中封存存在一些不确定的风险，如地质灾害、水源污染钙的转化率约为45％L】。王超等¨刮采用湿法磷酸以及CO逃逸等。而CO矿化主要是利用碱土金生产副产磷石膏代替氯化钙与天然钾长石反应，属化合物与之生成可以在自然界稳定

5、存在的碳酸1200。C的提钾率达87％以上，但提钾渣的CO矿化盐，这是一种安全、稳定的CO固定方法。目前，国率仅为7％左右，折合硅酸钙中钙的转化率约为内外主要研究采用大宗含钙镁的天然矿石，比如镁20％。XRD分析表明，提钾渣中的假硅灰石并未全橄榄石j、蛇纹石]、硅灰石等，以及大宗含钙部被转化。Huijgen等对天然硅灰石在温度25～镁工业固废，比如钢渣等固定CO；另外，通常天225。C、CO压力0．1—4．0MPa条件下的矿化CO行然矿物的矿化反应速度较慢，为强化反应，可以采用为及反应机理进行了深人的研究，确定的优化反应高温热活化及酸碱活化等方法预处理矿物，提

6、高其条件为：硅灰石粒度<38Ixm，反应温度200~12，CO收稿日期：2o15—02-05基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(21236004，21336004)；国家科技支撑项目(2013BAC12B03)；教育部CCUS-CO：矿化利用科技攻关项目作者简介：绳吴一(1990一)，男，在读硕士研究生。通迅作者：李春(1965-)，男，教授，主要从事化工冶金、无机化工和材料制备等领域的新技术与新工艺开发。E—mail：lie@SCU．edu．cn第5期绳昊一等：焙烧温度对硅酸钙矿化C0的影响。77·分压2MPa，反应15min硅酸钙的转化率达到采用SEM

7、(FEIInspeetF，荷兰)对硅酸钙及矿化70％。Tai等系统研究了在CO超临界条件下工渣形貌进行观察，加速电压为20kV。采用日本Hi．艺参数对天然硅灰石矿化CO的影响，他们采用添tachiV-450型扫描电镜与ThermoElectronV4105型加NaHCO3作为助剂，在CO压力8．6MPa、温度x射线能谱仪(EDX)联用进行元素含量分析，激发110℃下反应6h，硅灰石转化率达到90％。电压20kV。可以看出，天然的硅酸钙与不同工艺及温度处采用KBr压片法制备试样，采用Nicolet6700理获得的硅酸钙(假硅灰石)矿化CO，的反应活性型傅里叶变换

8、红外吸收光谱仪分析试样特征振动吸有所很