中國粉體網訊 剛剛，河鋼集團大河環科采用全新的銨鹽間接固碳法，創新管道浸出和超重力碳化反應器聯合工藝路線，以廢鋼渣尾渣為原料，生產出首批高純度輕質碳酸鈣產品。
該技術實現了對鋼渣的在線調質改性，通過全組分深度精細提取，將鋼渣“變廢為寶”，分級分質轉化為超細輕質碳酸鈣、超細氫氧化鎂、含鐵量50~55%的鐵礦粉以及硅肥粉等高商業價值產品，實現固廢綜合利用和價值創造。
在鋼渣碳化過程中，該技術摒棄了傳統的煙氣富集環節，通過銨鹽間接固碳法，可大量捕集工業廢氣中的CO2，極大地提高了碳捕集效率，廢棄物資源化利用率更高，減污降碳效果優異。
河鋼集團大河環科將鋼渣“變廢為寶”的秘訣
一種鋼渣同時制備輕質碳酸鈣和水泥原料的方法
一種鋼渣同時制備輕質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）將酸化鋼渣進行微波活化處理，制成活化鋼渣;（3）將活化鋼渣進行氣淬驟冷，然后加水稀釋至浸出液與鋼渣質量比為3～10∶1，并調節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，調節pH=7～8，過濾獲得輕質碳酸鈣和濾液。本發明的方法解決了鋼渣廢棄物和二氧化碳資源利用的技術難題。
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）將酸化鋼渣進行CO2氣淬，加水至醋酸浸出液與鋼渣粉質量比為3～10∶1，調節浸出液pH=7～9，攪拌10～90min后停止通入CO2，過濾獲得碳酸氫鈣濾液;（4）將碳酸氫鈣濾液進行結晶、過濾，即得文石型碳酸鈣。本發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，達到“以廢治廢”的效果，浸出試劑可循壞利用，經濟環保、解決了鋼渣廢棄物和二氧化碳資源利用的技術難題。
鋼渣綜合利用的意義重大
我國鋼鐵產量近年來急速增長，相應副產品鋼渣的年產生量已超過1億噸。但長期以來，鋼渣在國內的綜合利用率不足30%，遠低于美國、歐洲等地區水平（>80%）。加之鋼鐵工業作為僅次于電力和水泥的第三大碳排放領域，煉鋼過程排放的尾氣CO2質量分數高達20%～30%，國內鋼廠的低碳轉型任重道遠，也是落實“雙碳”目標的重要責任主體。
由上述可知，鋼渣綜合利用和鋼鐵企業碳減排的雙重困難制約了行業發展。而目前企業利用鋼渣回收冶煉和生產水泥原料的“雙循環”模式并不能持續的處理鋼渣。究竟如何實現巧妙破局？傳說大自然中“毒蛇棲息之地，七步之內有解藥”雖是有杜撰之嫌，但鋼鐵行業卻在身邊找到了一個綠色、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
鋼渣是煉鋼過程產生的高溫熔融態渣液經冷卻后形成的堿性固體廢物。國內鋼鐵行業主要采用轉爐生產工藝，相應轉爐鋼渣占總鋼渣產量的80%，因此后文所稱的鋼渣均指代轉爐鋼渣。據統計，轉爐工藝每生產1t鋼約產生400kg鋼渣。鋼渣主要由Ca、Si、Fe、Mn、Al、Mg、P、O等元素組成，以質量分數計，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。
鋼渣碳捕集技術研究現狀
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，理論碳封存能力每千克鋼渣可達0.27～0.47kgCO2。該技術通過含Ca/Mg硅酸鹽礦物在模擬風化的環境下與CO2發生反應，從而實現碳封存的目的。由于鋼渣碳捕集過程在熱力學上降低了CO2的能量而使其轉化為低能態的碳酸鹽，因此相較于其他CO2封存技術，該技術被認為是一種更為長期有效的碳捕集技術。
直接碳捕集技術中，按照碳化過程中參與介質的不同，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企業中，直接氣相碳捕集具有較大的潛在應用價值，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反應過程：浸出反應和沉淀反應。間接碳捕集中，金屬離子浸出和生成碳酸沉淀兩個步驟分開進行，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，無需高溫高壓的環境，還可以獲得高純CaCO3產品（質量分數可達99.8%），因而更具應用潛力。研究表明：鋼渣的高效間接碳捕集依賴于兩個關鍵要素：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-生產碳酸鈣技術研究：
山東省輝煌環保科技有限責任公司：一種廢鋼渣高效處理工藝
蘇州仕凈環保科技有限公司：一種碳捕集工藝及智能控制系統
本鋼板材股份有限公司：一種調控鋼渣冷卻制度實現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：一種鋼渣的電化學高值化方法
東南大學：一種鋼渣間接碳酸化制備非穩態碳酸鈣的方法
大連理工大學：一種液體法碳酸化鋼渣制備碳酸鈣晶種的方法
北京大學：一種鋼渣固定化去除游離氧化鈣和游離氧化鎂的方法、產品及其應用
結語
著眼于鋼渣碳捕集工藝的未來，其發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；減少碳捕集相關水足跡-冷軋廢水的利用；降低CO2收運成本-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固廢，在結合碳捕集這條技術線上，核心都是鈣離子的提取和二氧化碳的利用、封存。你認為隨著技術不斷發展，生產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狀及未來展望，南開大學
河鋼集團有限公司、專利之星等
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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