氫氧化鈣的加速碳化機理研究.pdf

1、礦物固碳因其儲碳量最大、碳儲存時間最長成為最具潛力的固碳方法，且礦物碳化是作為傳統(tǒng)石灰質(zhì)膠凝材料強度的主要來源。通常情況下，礦物碳化可分別在溶液狀態(tài)下（液固比＞1）、固體狀態(tài)下（液固比＜1）進行。溶液狀態(tài)下碳化主要是利用溶液萃取可碳化礦物離子，通過向溶液中通入二氧化碳反應生成碳酸鹽來達到吸收二氧化碳的目的。而固體碳化法，是對粉末礦物經(jīng)過壓制成型后，將其至于二氧化碳氣體氣氛中進行碳化。本課題采用固體碳化方法，研究氫氧化鈣的碳化機理，為碳化

2、工業(yè)廢棄物制備建材制品提供理論依據(jù)。
　　本研究分別探討了試塊成型壓力、二氧化碳氣體壓力、外來離子（鎂離子，有機大分子β-環(huán)糊精等）等因素對氫氧化鈣碳化的影響;通過分析碳化效率（碳化增重率）、試塊抗壓強度、碳化產(chǎn)物晶體形貌等性能參數(shù)，提出了新的碳化路徑模型。研究的主要工作及成果包括:
　　(1)成型壓力的影響:試驗結果顯示，在不同成型壓力下(壓力范圍0 MPa-14 MPa)，隨著成型壓力增大，氫氧化鈣碳化增重率呈現(xiàn)先升高后

3、降低的趨勢，低成型壓力有利于礦物早期碳化。而碳化產(chǎn)物形貌也隨著成型壓力的變化而變化:當成型壓力小時，碳化生成的碳酸鈣為菱面體狀;當成型壓力達到8 MPa時，生成的碳酸鈣變?yōu)闄E球形，并且產(chǎn)物之間粘結更加緊密，因此間接提高了材料強度。
　　(2) CO2氣體壓力的影響:在不同CO2氣體壓力(0.05 MPa-0.50 MPa)下，隨著氣體壓力的提高，碳化效率先提高再降低;試塊抗壓強度隨著氣體壓力提高而增加。且通過碳化增重率及TG結果可

4、知，0.20 MPa為最佳碳化氣體壓力。
　　(3)外來離子的影響:在外來離子Mg2+及β-環(huán)糊精的影響下，氫氧化鈣的碳化效率發(fā)生了改變。SEM圖片顯示，適量Mg2+的摻入能夠細化碳化產(chǎn)物，使結構疏松;在鈣鎂摩爾比為5時，碳化增重率達到最大;而β-環(huán)糊精的摻入，雖然在前期抑制了氫氧化鈣的碳化，但促進了氫氧化鈣的后期碳化，并且對碳化產(chǎn)物的形貌產(chǎn)生了很大影響。
　　(4)碳化路徑分析:通過對以上影響氫氧化鈣碳化的因素的研究，并結

5、合碳化試塊碳化后橫截面圖片及TGA測試，試驗得出了壓力成型氫氧化鈣試塊的碳化過程順序主要為:首先碳化由外及里進行，但在后期碳化過程中，試塊內(nèi)部的碳化程度逐漸高于外部，這里可以認為碳化由里及外的進行。
　　在本論文研究的試驗條件下，氫氧化鈣的碳化產(chǎn)物主要為方解石晶型碳酸鈣及少量非晶態(tài)碳酸鈣。
　　本論文結論，為礦物碳化的研究提供了理論依據(jù)和可靠的參數(shù);并且碳化環(huán)境接近自然條件，對儀器設備沒有過于苛刻的要求，適合進行大規(guī)模的實際