中國粉體網(wǎng)訊 剛剛，河鋼集團(tuán)大河環(huán)科采用全新的銨鹽間接固碳法，創(chuàng)新管道浸出和超重力碳化反應(yīng)器聯(lián)合工藝路線，以廢鋼渣尾渣為原料，生產(chǎn)出首批高純度輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對鋼渣的在線調(diào)質(zhì)改性，通過全組分深度精細(xì)提取，將鋼渣“變廢為寶”，分級分質(zhì)轉(zhuǎn)化為超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)氫氧化鎂、含鐵量50~55%的鐵礦粉以及硅肥粉等高商業(yè)價(jià)值產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)固廢綜合利用和價(jià)值創(chuàng)造。

在鋼渣碳化過程中，該技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的煙氣富集環(huán)節(jié)，通過銨鹽間接固碳法，可大量捕集工業(yè)廢氣中的CO₂，極大地提高了碳捕集效率，廢棄物資源化利用率更高，減污降碳效果優(yōu)異。

河鋼集團(tuán)大河環(huán)科將鋼渣“變廢為寶”的秘訣

一種鋼渣同時(shí)制備輕質(zhì)碳酸鈣和水泥原料的方法

一種鋼渣同時(shí)制備輕質(zhì)碳酸鈣和水泥原料的方法，包括以下步驟：（1）將鋼渣破碎，加入醋酸溶液酸化，制成酸化鋼渣;（2）將酸化鋼渣進(jìn)行微波活化處理，制成活化鋼渣;（3）將活化鋼渣進(jìn)行氣淬驟冷，然后加水稀釋至浸出液與鋼渣質(zhì)量比為3～10∶1，并調(diào)節(jié)pH=2.0～2.5，攪拌10～90min，過濾獲得含鈣濾液和尾渣;（4）向含鈣濾液中通入CO₂氣體，40～70℃下攪拌30～120min，調(diào)節(jié)pH=7～8，過濾獲得輕質(zhì)碳酸鈣和濾液。本發(fā)明的方法解決了鋼渣廢棄物和二氧化碳資源利用的技術(shù)難題。

一種鋼渣固定二氧化碳制備文石型碳酸鈣的方法

一種鋼渣固定二氧化碳制備文石型碳酸鈣的方法，包括以下步驟：（1）將鋼渣破碎并磨成鋼渣粉，然后置于超聲波中活化，獲得超聲波活化后鋼渣粉;（2）將超聲波活化后鋼渣粉與水混合，加入純醋酸溶劑加溫酸化，制成酸化鋼渣;（3）將酸化鋼渣進(jìn)行CO₂氣淬，加水至醋酸浸出液與鋼渣粉質(zhì)量比為3～10∶1，調(diào)節(jié)浸出液pH=7～9，攪拌10～90min后停止通入CO₂，過濾獲得碳酸氫鈣濾液;（4）將碳酸氫鈣濾液進(jìn)行結(jié)晶、過濾，即得文石型碳酸鈣。本發(fā)明的方法可將鋼廠堆放的廢棄物鋼渣就地固定尾氣中的二氧化碳，達(dá)到“以廢治廢”的效果，浸出試劑可循壞利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保、解決了鋼渣廢棄物和二氧化碳資源利用的技術(shù)難題。

鋼渣綜合利用的意義重大

我國鋼鐵產(chǎn)量近年來急速增長，相應(yīng)副產(chǎn)品鋼渣的年產(chǎn)生量已超過1億噸。但長期以來，鋼渣在國內(nèi)的綜合利用率不足30%，遠(yuǎn)低于美國、歐洲等地區(qū)水平（>80%）。加之鋼鐵工業(yè)作為僅次于電力和水泥的第三大碳排放領(lǐng)域，煉鋼過程排放的尾氣CO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)20%～30%，國內(nèi)鋼廠的低碳轉(zhuǎn)型任重道遠(yuǎn)，也是落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要責(zé)任主體。

由上述可知，鋼渣綜合利用和鋼鐵企業(yè)碳減排的雙重困難制約了行業(yè)發(fā)展。而目前企業(yè)利用鋼渣回收冶煉和生產(chǎn)水泥原料的“雙循環(huán)”模式并不能持續(xù)的處理鋼渣。究竟如何實(shí)現(xiàn)巧妙破局？傳說大自然中“毒蛇棲息之地，七步之內(nèi)有解藥”雖是有杜撰之嫌，但鋼鐵行業(yè)卻在身邊找到了一個(gè)綠色、低碳、高附加值的解決方案，鋼渣碳捕集工藝。

鋼渣來源及成分組成解析

鋼渣是煉鋼過程產(chǎn)生的高溫熔融態(tài)渣液經(jīng)冷卻后形成的堿性固體廢物。國內(nèi)鋼鐵行業(yè)主要采用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝，相應(yīng)轉(zhuǎn)爐鋼渣占總鋼渣產(chǎn)量的80%，因此后文所稱的鋼渣均指代轉(zhuǎn)爐鋼渣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)爐工藝每生產(chǎn)1t鋼約產(chǎn)生400kg鋼渣。鋼渣主要由Ca、Si、Fe、Mn、Al、Mg、P、O等元素組成，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，主要化合物有CaO（36.2%～54.3%）、Fe₂O₃+FeO（16.8%～34.5%）和SiO₂（8.6%～16.2%），還有少量Al₂O₃、MgO和MnO。

鋼渣碳捕集技術(shù)研究現(xiàn)狀

鋼渣碳捕集是利用其碳化活性組分吸收捕集CO₂的低碳技術(shù)，理論碳封存能力每千克鋼渣可達(dá)0.27～0.47kgCO₂。該技術(shù)通過含Ca/Mg硅酸鹽礦物在模擬風(fēng)化的環(huán)境下與CO₂發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)碳封存的目的。由于鋼渣碳捕集過程在熱力學(xué)上降低了CO₂的能量而使其轉(zhuǎn)化為低能態(tài)的碳酸鹽，因此相較于其他CO₂封存技術(shù)，該技術(shù)被認(rèn)為是一種更為長期有效的碳捕集技術(shù)。

直接碳捕集技術(shù)中，按照碳化過程中參與介質(zhì)的不同，可分為直接氣相碳捕集和直接液相碳捕集。在鋼廠等一類能源密集型工業(yè)企業(yè)中，直接氣相碳捕集具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值，未來值得深入探索。

鋼渣中含鈣鎂相礦物的碳捕集過程

間接碳捕集包含有兩個(gè)反應(yīng)過程：浸出反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。間接碳捕集中，金屬離子浸出和生成碳酸沉淀兩個(gè)步驟分開進(jìn)行，避免了碳酸鹽覆蓋在鋼渣顆粒表面而影響Ca²⁺的浸出效率，提高了Ca²⁺的浸出量和浸出速度。

與直接碳捕集相比，間接碳捕集效果更優(yōu)，無需高溫高壓的環(huán)境，還可以獲得高純CaCO₃產(chǎn)品（質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)99.8%），因而更具應(yīng)用潛力。研究表明：鋼渣的高效間接碳捕集依賴于兩個(gè)關(guān)鍵要素：一是液相中金屬離子的濃度；二是CO₂在液相的溶解度。

近兩年鋼渣碳捕集-生產(chǎn)碳酸鈣技術(shù)研究：

山東省輝煌環(huán)�？萍加邢挢�(zé)任公司：一種廢鋼渣高效處理工藝

蘇州仕凈環(huán)�？萍加邢薰�司：一種碳捕集工藝及智能控制系統(tǒng)

本鋼板材股份有限公司：一種調(diào)控鋼渣冷卻制度實(shí)現(xiàn)鋼渣資源化利用的方法

重慶清白傲科技有限公司：一種高純納米碳酸鈣的制備方法

南方科技大學(xué)：一種鋼渣的電化學(xué)高值化方法

東南大學(xué)：一種鋼渣間接碳酸化制備非穩(wěn)態(tài)碳酸鈣的方法

大連理工大學(xué)：一種液體法碳酸化鋼渣制備碳酸鈣晶種的方法

北京大學(xué)：一種鋼渣固定化去除游離氧化鈣和游離氧化鎂的方法、產(chǎn)品及其應(yīng)用

結(jié)語

著眼于鋼渣碳捕集工藝的未來，其發(fā)展方向基本都是圍繞提效、降本展開。具體而言，提高CO₂溶解度的有效策略-微/納米氣泡及海水資源；減少碳捕集相關(guān)水足跡-冷軋廢水的利用；降低CO₂收運(yùn)成本-原位碳捕集策略；最大化資源再利用效率-碳捕集尾渣回用等。

無論是鋼渣還是其他含鈣工業(yè)固廢，在結(jié)合碳捕集這條技術(shù)線上，核心都是鈣離子的提取和二氧化碳的利用、封存。你認(rèn)為隨著技術(shù)不斷發(fā)展，生產(chǎn)碳酸鈣會逐漸脫離礦石嗎?

參考來源：

安磊：雙碳背景下鋼渣碳捕集工藝研究現(xiàn)狀及未來展望，南開大學(xué)

河鋼集團(tuán)有限公司、專利之星等

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光) 

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