白云石煅烧/加压碳酸化循环捕获CO2实验研究

在双固定床反应器系统上采用提高碳酸化反应压力的方法来改善白云石的CO2循环捕获性能.对白云石在不同碳酸化反应压力、温度、碳酸化气氛与煅烧气氛中CO2浓度以及颗粒粒径等条件下的循环碳酸化特性进行测试,并与石灰石的循环特性进行比较.结果表明,提高碳酸化反应压力有利于提高白云石的循环碳酸化转化率.反应压力一定,白云石的碳酸化转化率随碳酸化温度的增加呈先增加后减小的趋势.在700～750℃和0.5 MPa条件下,白云石获得较高的碳酸化转化率.白云石的加压循环碳酸化反应对一定的粒径范围和煅烧气氛具有较好的适应性.白云石的加压循环碳酸化性能较石灰石优越.     

醋酸调质钙基吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用醋酸溶液调质石灰石和白云石的方法来提高它们在循环煅烧-碳酸化过反应过程中吸收CO2的能力.在不同反应条件下分别研究了石灰石和白云石的醋酸化产物醋酸钙和醋酸钙镁在循环煅烧-碳酸化过程中的碳酸化转化率.结果表明:碳酸化温度在600～700℃时,醋酸钙和醋酸钙镁的转化率分别明显高于石灰石和白云石,经过15次循环和20次循环后其碳酸化转化率分别可达0.54和0.6.当煅烧温度从920℃增加到1 050℃时,醋酸钙和醋酸钙镁转化率和抗烧结性能明显优于石灰石和白云石.随着碳酸化气氛中CO2浓度的增加,醋酸钙和醋酸钙镁转化率的增量小于石灰石和白云石.存在最佳的粒径范围使醋酸钙和醋酸钙镁的碳酸化能力最大.虽然醋酸钙镁的碳酸化转化率高于醋酸钙,但单位质量煅烧后的醋酸钙的CO2吸收量大于醋酸钙镁.     

CO-超临界水条件下硅灰石矿化隔离CO2实验

对CO-超临界水制氢条件下硅灰石直接矿物碳酸化隔离制氢过程中产生的CO2进行了实验研究,考察了温度、压力及硅灰石的加入等对反应的影响.结果表明:硅灰石可以在CO-超临界水条件下对反应过程中生成的CO2进行矿物碳酸化固定.温度和CO初压的增加,可以促进H2产率的提高,同时也可以增加硅灰石的矿化效率;硅灰石的加入,对CO与超临界水反应也有一定的促进作用.在4MPa CO初压,420℃和10g硅灰石样品的条件下,产物气体中H2体积分数最高,为12.2%;在6MPa CO初压,400℃和10g硅灰石样品的条件下得到29.9%的矿石最高矿化效率.     

冷黏成球密实时间对碳酸化钢渣球形骨料性能影响

以冷黏成球法制备的碳酸化钢渣球形骨料为研究对象,分析了密实时间对钢渣球形骨料性质及碳酸化反应程度的影响.测试了不同密实时间下球形骨料碳酸化前后的表观密度、吸水率及孔隙率的变化规律,通过XRD、TG-DTG、MIP等手段分析不同密实时间下球形骨料物相变化、碳酸化程度、孔结构的变化,结果表明:采用冷黏成球工艺制备钢渣球形骨料时,密实时间对钢渣球形骨料的表观密度影响很小,但球形骨料的吸水率随密实时间的增加下降明显.当密实时间从5 min增加到30 min时,碳酸化前后球形骨料的吸水率分别下降了29.5%和26.0%.钢渣球形骨料的强度主要来源于碳酸化反应,且球形骨料的碳酸化反应程度和强度随密实时间的增加而下降.碳酸化前吸水率为14.86%的球形骨料碳酸化后强度最高,为6.1 MPa,达到同等粒径天然碎石强度的41%.碳酸化的过程是由外向内进行的,球壳的碳酸化反应程度高于球心,且碳酸化前球壳越致密,球心的碳酸化反应程度越低.     

碱环境下单碳型水化碳铝酸钙加速碳酸化机理

单碳型水化碳铝酸钙是钢渣水化后的矿物之一．通过X射线衍射、热重分析、傅里叶红外光谱以及场发射扫描电镜对单碳型水化碳铝酸钙在碱环境下加速碳酸化的矿物衍变进行了分析．结果表明,不同碱浓度下单碳型水化碳铝酸钙加速碳酸化的主要产物为方解石、文石、球霰石和无定形的含铝矿物．随着碱浓度的增加,方解石析晶先受到促进后被抑制;文石析晶先被抑制后受到促进;球霰石析晶则一直被抑制且形成的晶体结构不稳定．在碱浓度为1 mol/L,即pH为14时,单碳型水化碳铝酸钙经碳酸化处理几乎不生成文石,而在碱浓度为0.01 mol/L,即pH为12时,单碳型水化碳铝酸钙碳酸化反应后生成针棒状文石晶体．     

CaO再碳酸化的研究

建立了CaO再碳酸化的微粒模型，研究了CO2体积分数、反应温度等因素对反应的影响．研究表明，在本实验条件下，存在一个最佳再碳酸化温度(在680-7300℃之间)．当温度过高时，部分产物发生分解，气体通过产物层的扩散阻力随着温度的增加而变大，部分空隙的堵塞等原因造成反应的转化率反而减小．     

碳酸化养护水泥矿物及熟料

碳酸化养护水泥主要矿物及熟料,研究其碳酸化过程中的矿物变化、机理和效果。结果表明:C3S、C2S、C3A和C4AF 4种水泥矿物在一定条件下均可发生碳酸化反应,矿物碳酸化自发进行的难易程度顺序为C3S(C2S(C4AF(C3A,其中1 g的C3S和1 g的C2S可分别固化储存CO2气体0.168 g和0.125 g;1 g水泥熟料可固化储存CO2气体0.146 g。碳酸化养护的水泥熟料试样2 h强度达24.65 MPa,3 d强度达41.65 MPa。     

碳酸化养护钢渣混合水泥制备建材制品

采用碳酸化养护技术制备不同配比的钢渣/水泥混合建材制品。将原料混合加水均匀搅拌,在p=3 MPa下压制成型后,碳酸化养护14 h,养护温度T=74℃,p(CO2)=0.15 MPa。结果表明:碳酸化养护过程中试样表面生成较多的CaCO3颗粒状晶体;试样的碳酸化反应比水化反应更易于自发进行;CO2在水中的溶解过程是整个反应的控制步骤,主要矿物碳酸化反应自发进行的趋势顺序为C3SCaOC2SMgO。当m(钢渣)∶m(水泥)=3∶2时,试样S5的碳酸化增重率η为10.44%。制品在碳酸化养护2 h后,抗压强度为20.06 MPa,f-CaO的质量分数由3.25%降至0.34%,压蒸安定性合格。     

二氧化碳分散岩屑机制的模拟试验研究

以东营组实钻岩屑为例,采用模拟试验装置考察井下二氧化碳对岩屑分散机制,并进行岩屑XRD矿物成分和反应液离子成分分析。结果表明:二氧化碳对岩屑粒径影响甚微,地层水长时间浸泡会使岩屑粒径变小,地层水与二氧化碳共存时,岩屑平均粒径先急剧减小,后渐趋稳定,随着温度和压力的升高,岩屑平均粒径逐渐减小;地层水和二氧化碳共存时,东营组岩屑粒径变化的主要是由于二氧化碳促进了岩屑中的黏土矿物分散,缩短了黏土矿物的水化反应时间,同时二氧化碳与水反应生成碳酸,溶解了岩屑中的部分胶结矿物,促进了岩屑粒径的减小。     

镁钙砂碳酸化反应机理研究

采用单一扫描速率（2℃/min）法对镁钙砂细粉的碳酸化反应进行了热分析动力学研究,为镁钙砂颗粒表面碳酸化改性反应动力学研究提供相关信息.研究结果表明,镁钙砂细粉碳酸化反应初期MgO的碳酸化和CaO碳酸化反应前期机理,可用n=2的Avrami-Erofeev随机成核、随后生长模式函数描述,后期（相对转化率大于33%～38%）则可用Jander或Ginstling-brounshtein三维扩散模式函数描述.同时,MgO碳酸化反应产生的体积效应导致CaO反应前期表观活化能大幅度降低.     

镁钙砂碳酸化反应特性的研究

采用TG-DTG技术对镁钙砂细粉的碳酸化反应特征进行研究，以阐明镁钙砂碳酸化反应特性。结果表明，镁钙砂在碳酸化反应过程中主要是其中CaO发生碳酸化转变成CaCO3；镁钙砂中的MgO因其碳酸化温度较低仅发生轻微碳酸化。且反应产物MgCO3在400℃后即开始分解，所以不会对镁钙砂中CaO的碳酸化反应产生太大影响；镁钙砂中CaO碳酸化反应的最大转化速率出现在700℃附近，而镁钙砂显微结构的差异是造成其碳酸化反应程度远低于氧化钙粉末的主要原因。     

碳酸化时间对钢渣碳酸化的影响

对纯钢渣和钢渣混合矿渣两组试样在一定温度、压力、相对湿度和不同时间进行碳酸化养护处理,测试其抗压强度和压蒸安定性。结果表明:经过碳酸化养护反应后,试样中生成大量CaCO3晶体颗粒。随着碳酸化反应时间的延长,两组试样的碳酸化增重率与抗压强度呈现一致的上升趋势。纯钢渣试样的碳酸化反应主要集中于前210 min,在t=60 min时,碳酸化增重率η=9.65%,抗压强度pc=37.1 MPa;钢渣混合矿渣试样的碳酸化反应主要集中于前180 min。当满足压蒸安定性要求时,纯钢渣试样的碳酸化养护时间大于60 min,钢渣混合矿渣试样大于120 min。     

H2S对石灰石循环煅烧/碳酸化法吸收CO2的影响

为了研究石灰石煅烧/碳酸化循环法捕集CO2过程中H2S对吸收剂性能的影响,利用固定床反应器进行了煅烧石灰石吸收H2S的试验,研究了H2S流量、体积分数和反应温度3个因素与穿透时间和CaO转化率之间的关系,确定了600℃是石灰石煅烧/碳酸化法实现硫碳共脱的理想反应温度。在600℃时,考察了CaO同时脱除CO2和H2S的多次循环反应特性,结果表明:CaO对H2S有良好的脱除效果,而吸收CO2的能力则随循环次数增加不断下降。研究了煅烧气氛(氮气或空气)对CaO循环反应特性的影响,对比试验结果发现:H2S的存在使得空气煅烧条件下20次循环反应后CaO吸收CO2转化率比氮气煅烧时的转化率下降了41.3%。研究分析表明:空气煅烧时,CaS会与O2反应生成CaSO4,堵塞颗粒内部孔隙,使得CaO循环转化率迅速下降。     

制备微粉用均相沉淀剂水解动力学

本文考察了碳酸二酰胺浓度、碳酸二酰胺水解反应温度以及水解反应时间等参数对碳酸二酰胺水解反应转化率的影响情况，得到了不同浓度、不同水解温度、不同反应时间与其转化率的关系．实验结果表明，这些因素对碳酸二酰胺水解转化率都有不同程度的影响，但水解反应的温度对碳酸二酰胺的水解转化率的影响最为突出．同时，各影响因素的确立为制备粒径可控的纳米级微粉提供依据．     

无水条件下碳酸岩浆形成的P-T条件

碳酸岩是一种浅灰色至灰白色的富含碳酸盐矿物（＆gt;50%）的火成岩石。碳酸岩浆在地幔环境和地壳环境下均可形成。根据最近几十年有关碳酸岩浆形成的实验和地质观察,总结了无水条件下碳酸盐化橄榄岩发生部分熔融形成碳酸岩浆的P-T条件和碳在地幔中的赋存状态。     

循环煅烧/碳酸化反应中CaO微观结构变迁特性

对CaO在循环反应中的碳酸化特性和微观结构变迁特性进行了研究.研究表明,CaO在700 ℃碳酸化时能取得最佳的CO2捕捉性能,高煅烧温度不利于CaO的碳酸化.随着循环次数的增加,CaO的孔隙由粗糙、具有网状连接和多孔的结构逐渐向平滑、孔间连接较差和较少孔的结构转变.CaO比表面积和比孔容均随循环次数增加而减小.前10次循环反应使CaO比表面积衰减迅速,此后变化缓慢.随着循环次数的增加,CaO的孔容和孔表面积分布均变差,CaO平均孔径逐渐增大.每次循环中,CaO中孔(2～50 nm)的孔表面积大于大孔(大于50 nm)的孔表面积.CaO碳酸化转化率随其比表面积和比孔容增加而增大,但当超过比表面积和比孔容的临界值后其转化率则可能减小.     

氧化钙碳酸化反应动力学研究

采用单一扫描速率法(2℃/min)对氧化钙粉末在CO2气氛中的碳酸化反应进行了热分析动力学研究。结果表明,氧化钙碳酸化反应的最大转化速率在694℃,与在镁钙砂表面碳酸化改性工艺研究中得到的最佳炉温十分接近;而氧化钙的碳酸化反应可用n=2的Avrami-Erofeev随机成核、随后生长模式(机理)函数描述,相应的表观反应活化能为178kJ·mol-1,频率因子为3.4×108min-1。     

工业固体废弃物矿化封存CO2研究综述

近年来，大量化石能源的燃烧导致大气中的二氧化碳（CO2）含量急剧上升，引起温室效应使全球气温明显上升。为了解固体废弃物封存CO2的研究进展，本文通过综述目前最典型的固体废弃物（粉煤灰、钢渣、石膏）矿化封存CO2，结果表明这三种固体废弃物由于具有高反应活性、储量大、转化率高等优势，间接碳酸化路线与直接干法碳酸化路线相比，具有反应条件温和、矿化效率高、纯度高等优点，未来应优先考虑直接湿法碳酸化和间接碳酸化路线。其中催化剂主要用来提高反应速率和矿化效率。主要影响因素有颗粒大小、温度、CO2压力、PH值、反应时间、搅拌速率和液-固比，需要通过实验来确定最佳反应条件。可见，矿物碳酸化封存CO2是现在乃至未来最具有潜力的技术，不仅可以应对全球气温显著变化，还可以实现“以废治废”。     

广西南源洞硅灰石矿床地质特征及成因

硅灰石矿体产出在石英二长岩外接触带下石炭统岩关阶硅质灰岩特定的地层中。成矿作用以接触热变质作用为主并伴随接触交代作用的叠加。硅灰石的形成主要是硅质灰岩中的Ｏ、Ｓｉ、Ｃａ在岩浆热源条件下固相扩散就地重新组合的产物。硅质灰岩中的ＳｉＯ＿２＞３５％是形成矿区硅灰石富矿的必要条件。矿石平均化学成分ＳｉＯ＿２５２．１７％、ＣａＯ４１．２９％、Ｆｅ＿２Ｏ＿３０．６１％、ＭｎＯ０．０７４％；矿石中矿物平均含量硅灰石（Ｗｏ）７３．６３％、石英（Ｑ）９．５７％、透辉石６．７５％、方解石５．６６％、石榴石（Ｇｒ）２．１４％；矿石属Ⅰ级品矿石，可用于建筑陶瓷工业。     

电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的动力学分析

用STA409同步热分析仪进行80目、150目和250目电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2试验,重点研究循环时间、循环次数、反应温度等因素对电石渣循环碳酸化转化率的影响。通过对比分析钙基吸收剂双参数模型和单参数简化公式与电石渣循环碳酸化转化率衰减规律的差异性,获得适合电石渣的双参数模型拟合参数。对电石渣碳酸化反应两个阶段分别用缩核模型、随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程进行动力学参数计算,结果表明:快速化学反应控制阶段活化能远低于慢速扩散控制阶段,前202 s碳酸化反应程度比重较大;在快速化学反应控制阶段,电石渣碳酸化反应存在动力学补偿效应;在慢速扩散控制阶段,粒径对碳酸化反应影响不明显。