钢渣及电石渣与废弃混凝土固化储存CO_2基本参数研究

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发布时间：2021-09-14

资料介绍

钢渣及电石渣与废弃混凝土固化储存CO2基本参数研究
Study of the Basic Parameters
摘要
关键词
of COs Sequestration by Steel Slag， Carbide Slag and Waste Concrete
吴昊泽，丁亮，潘正昭，常钧，等
(济南大学先进建筑材料教育部重点实验室，山东济南250022)
对钢渣、电石渣、废弃混凝土等固体废弃物碳酸化固化储存温室气体二氧化碳(CO，)进行研究。实验从固体废弃物颗
粒粒径、水分添加量等因素，考察碳酸化固化储存二氧化碳(CO，)的效果，并利用XRD、FTIR和SEM 对反应机理
进行分析。结果表明，固体废弃物颗粒粒径越小，二氧化碳(CO，)固化效率越高。水分添加量过低或过高均不利于碳
酸化反应的进行，适宜的水分添加量为4 kg／kg。XRD和FTIR分析表明，固体废弃物中的大量的CH、硅酸三钙
(C S)和氧化钙(CaO)转化为碳酸钙(CaCO )，以达到固化储存二氧化碳(CO )的效果。SEM 实验结果表明，
经碳酸化处理后固体废弃物颗粒表面生成颗粒状的晶体物质。电石渣，钢渣及废弃混凝土对二氧化碳(CO，)固化效率
分别为81％， 76％和49％；每千克电石渣，钢渣及废弃混凝土分别可以固化二氧化碳(CO，)气体O．094 kg，0．088 kg
及O．057 kg。
固体废弃物；二氧化碳；碳酸化；固化储存
中图分类号：X705 文献标识码：A
Abstract：The Sequestration of CO2 by carbonating solid waste(include steel slag，carbide slag and waste concrete)was Investigated．
The influence factors(i．e．particle size of solid waste and moisture content)and effect of accelerated carbonation were evaluated．
In addition，the major mineral changes in solid waste after carbonation were investigated by XRD、FTIR and SEM．It shows that
smaller particle size of solid waste leaded to higher carbonation effect and more CO sequestration．M uch lower or higher moisture
content had disadvantage effect on CO2 sequestration，and the optimum was 4 kg／kg．The XRD and FTIR analyses indicated that
CH、C3S and CaO in soild waste could change into CaCO3 to sequestrate CO2．and aggregate of dog·like crystals on the surface
of carbonated specimens can be observed by SEM ．The efi ciency of CO2 storage by steel slag， carbide slag and waste concrete
were 8 1％，76％ and 49％；and 0．094 kg，0．088 kg and 0．057 kg CO2 could be sequestrated by steel slag，carbide slag and waste
concrete per kilogram．
Key words：Solid waste； Carbon dioxide；Accelerated carbonation； Sequestration
0前言
近年来世界二氧化碳(C02)排放量逐年上升，因而
导致空气中二氧化碳(CO )浓度过高和温室效应日趋明
显。预测表明，到2025年前后，我国的二氧化碳(CO )
排放量将超过美国而居世界第1位。由此而产生的环境影
响不容忽视。在此背景下，二氧化碳(CO )的减排、回
收、固定及利用问题已成为全球关注的“热点” 。
根据2007年我国环境状况公报，工业固体废物产生
量达175 767万t，排放量为1 197万t，大量的固体废弃
物的堆放侵占土地，污染土壤、空气和水体，影响环境卫
生。
将温室气体二氧化碳(CO )以碳酸盐的固体形式永
久储存，即二氧化碳(CO：)矿物碳酸化固定，是减少大
气中二氧化碳(CO )含量，缓解温室效应的一种全新方
法。Lackner K S等人对此进行了深人的研究。，然而
利用自然矿物固化二氧化碳(CO：)是对自然资源的浪费。
本课题利用固体废弃物替代自然矿物固化储存二氧化碳
(CO：)，考察固体废弃物固化储存二氧化碳(CO )的效
果，分析碳酸化反应机理。
1材料与方法
1．1实验材料
原材料：钢渣，取自济南钢铁集团；电石渣，取自济
南北园板桥乙炔气厂；废弃混凝土，取自济南某建筑工地，
原材料化学成分见表1；二氧化碳(CO：)气体，浓度>
99．9％，济南德阳特种气体厂生产。