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“面向重排放工业的CO2减排增效”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2024年04期，共13篇研究成果。

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洁净煤技术

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13篇

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  • 二氧化碳矿化波特兰水泥浆体性能与机制

    作者(Author)： 马超, 王涛, 吴冰, 易臻伟

    摘要：CO2捕集、利用与封存(CCUS)技术作为应对全球气候与环境危机的重要技术手段受到重视。利用水泥基材料的矿化反应吸收CO2不仅可实现CO2永久封存,改善产品力学性能,还能减少混凝土中水泥用量,从而减少大量CO2排放。以OPC浆体为原材料,系统性研究不同因素(温度、CO2添加量和CaCO3掺杂量)对水泥固碳性能及力学性能的影响,并测试分析了矿化产物的组成、微观形貌及微观孔结构,总结了温度、CO2与CaCO3对OPC净浆矿化过程的相互影响机制,并归纳了外加碳酸钙下二氧化碳矿化OPC浆体的微观反应过程模型。结果表明,70℃下固碳率为77.99%,28d强度提升6.7%,CO2最佳添加量为0.5%,添加CaCO3能提高OPC浆体的固碳率和强度,CaCO3添加量为10%时,CO2掺量可增至3%,同时保持强度增益。
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    洁净煤技术
    2024年第04期
    498
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  • 硫酸铵强化石膏溶解矿化制备高纯CaCO3

    作者(Author)： 刘妍汝, 钟山, 唐思扬, 杨柯, 宋磊, 李红娇, 梁斌

    摘要：近年来,利用固废石膏矿化CO2联产CaCO3及硫酸铵工艺技术受到广泛关注,然而由于固废石膏成分复杂,分离纯化困难,成本与矿化产品品质难以兼顾导致其无法大规模工业化利用。为此,以硫酸钙及磷石膏为原料,提出以石膏矿化液相产物硫酸铵溶液强化硫酸钙溶解浸出,液固分离后再进行矿化的间接矿化工艺。试验研究了溶解强化过程中硫酸铵浓度及溶解浸出时间对硫酸钙溶解特性的影响,以及矿化过程中氨水浓度、温度、矿化反应时间等因素对矿化过程和矿化产物的影响。确定了优化的溶解与矿化工艺条件,基于此,进一步研究磷石膏的间接矿化过程,结果表明,与直接矿化相比,间接矿化可使CaCO3产品纯度由82.2%提高至98.6%,且产品粒度D50由22.00μm降至10.98μm。间接矿化工艺可有效强化石膏溶解浸出过程,避免引入外加介质,并制备高纯度轻质CaCO3,相关研究可为固废石膏矿化CO2技术的经济应用提供基础支持。
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    洁净煤技术
    2024年第04期
    248
    82
  • 含膦多孔有机聚合物负载氧化镁的制备及其CO2吸附性能

    作者(Author)： 田甜, 张学奇, 王玉清, 于戈文, 丁健, 赫文秀

    摘要：MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO2吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH3为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH3负载的MgO吸附剂(MgO/POL-PPH3),用于CO2捕集。探究制备方法、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对MgO/POL-PPH3吸附剂上CO2吸附性能的影响。研究发现,浸渍煅烧法优于超声煅烧法,且随着煅烧温度和煅烧时间增加,MgO/POL-PPH3样品上CO2吸附容量逐渐降低。采用浸渍煅烧法,煅烧温度300℃,煅烧时间1h时,MgO/POL-PPH3-300-1吸附剂上获得最优CO2吸附量,达0.55mmol/g。在组成为12%CO2,其余为氮气的模拟烟道气中,MgO/POL-PPH3-300-1吸附剂上CO2吸附容量达0.02mmol/g,200℃吸附60min,370℃脱附15min条件下,该吸附剂稳定循环使用5次后,CO2吸附容量仍保持不变。结合N2物理吸附、热重、FT-IR、XRD、SEM-EDX等表征手段,阐明MgO/POL-PPH3吸附剂上吸附CO2的构效关系。动力学模型分析表明采用浸渍煅烧法不同煅烧温度下获得的3种吸附剂上CO2吸附以物理吸附为主,而不同煅烧时间下获得的3种吸附剂包括MgO/POL-PPH3-300-1吸附剂上CO2吸附行为以化学吸附为主。高比表面积及多级孔道结构有利于暴露更多的活性位点及CO2传输与扩散,进而增大MgO/POL-PPH3吸附剂的CO2吸附容量。MgO在载体上高度分散也有利于增强与CO2的接触,以加快CO2吸附速率。
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    洁净煤技术
    2024年第04期
    285
    86
  • 电石渣循环利用碳减排潜力及其生命周期评价研究进展

    作者(Author)： 廖雪妍, 成怀刚, 钱阿妞, 潘子鹤, 程芳琴

    摘要：将电石渣循环利用于建筑材料、环境治理和化工产品等领域,可实现工业废渣利用和二氧化碳减排。在双碳背景下,对电石渣固碳量及其循环利用途径的碳减排潜力分析尤为重要。详细统计了代表产区电石渣粒径分布和化学组成,依据各电石渣中氧化钙含量计算理论固碳量,系统分析电石渣各类循环利用途径的碳减排效果及其在生命周期评价中具体实施步骤,介绍了生命周期评价在电石渣领域的应用案例。计算发现电石渣理论固碳量与氧化钙质量分数呈正相关。新疆和河北地区电石渣中氧化钙质量分数均约90%,山东地区电石渣氧化钙质量分数低,约61%,来自山东和新疆等6个产地电石渣的理论固碳量在0.48~0.72t/t(以电石渣计)。电石渣循环利用领域,电石渣不论是替代石灰石原料生产水泥、砌砖、氯化钙和碳酸钙等建筑和化工产品,或针对其呈碱性特点用于烟气脱硫和工业废水处理,依各自产业规模差异均能不同程度减少二氧化碳排放,达到碳减排目的。其中,电石渣在建筑材料领域应用成熟,生产规模大,故碳减排总量大,代表企业平均每年减少万吨级二氧化碳排放。用生命周期评价计算电石渣循环利用碳排放量4个案例分析显示,电石渣制取1t水泥熟料排放CO2669kg;电石渣在NH4Cl与(NH4)2SO4浸取体系中制1t轻质碳酸钙的CO2排放量相当,分别为308.21和300.7kg,电石渣制1t胶结制品碳排放量最低,约151.11kg。推测由于电石渣生产水泥干燥预处理需消耗大量能源,导致其CO2排放量高;用电石渣制备碳酸钙与胶结制品相比,前者需投加NH4Cl或(NH4)2SO4等化学试剂,增加原辅材料带来的间接排放使前者碳排放量更大。电石渣-胶结制品CO2净排放量为-301.47kg/t(以胶结制品计),电石渣在NH4Cl和(NH4)2SO4浸取体系中制1t轻质碳酸钙的CO2净排放量分别为-157.5和-139.3kg。可见电石渣循环利用于胶结制品领域的碳减排效果最好。可从电石渣的干燥处理工序和原辅材料添加工序等优化入手,研究电石渣-水泥/碳酸钙领域碳减排,制定有针对性的碳减排方案。
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    洁净煤技术
    2024年第04期
    438
    178
  • 化工冶金跨行业耦合二氧化碳循环利用技术

    作者(Author)： 李双德, 李振荣, 董笑, 陈为, 刘一凡, 李少鹏, 程景才, 李会泉, 陈运法

    摘要：双碳战略是国家重大战略,也是推动国家经济高质量可持续发展的必由之路。我国碳达峰到碳中和时间短、任务重。我国化工冶金每年碳排放约36亿t,约占全国工业碳排放量的36%,此外化工冶金废气、固废、废热产生量大、堆存量多、难利用、循环利用率低。发展化工冶金低碳化转型和变革,是我国工业领域双碳目标实现的根本保证。我国化工冶金历时百年,已发展成熟,仅通过原料燃料替代及绿色工艺转型减碳容量有限,亟需开展化工冶金跨行业耦合与循环利用技术变革,深入推动工业领域减碳。我国化工冶金大多是孤立、非循环连续工艺过程,引起跨行业耦合难、循环利用难度大的问题。针对上述问题,首先分析了化工冶金行业碳排放治理现状及国家战略需求;其次,提出了废气与废热耦合热化学转化制高质气体、废气与废气耦合定向催化制高端化学品、废气与固废耦合制低碳材料3个减碳增效策略。结合其技术发展现状和趋势,提出了拟重点发展的化工冶金跨行业耦合二氧化碳循环利用技术,以期为工业低碳绿色发展提供支撑。
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    洁净煤技术
    2024年第04期
    240
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