CO2 sequestration by magnesite mineralisation through interaction of Mg-brine and CO2: integrated laboratory experiments and computerised geochemical modelling

ABSTRACT

Several Carbon Capture and Storage (CCS) techniques have been studied including injections of carbon dioxide (CO₂) into the mature and/or depleted hydrocarbon reservoirs and deep saline aquifers. This work aims to test storing CO₂ into the magnesium-rich evaporite strata and also into the stratigraphic intervals containing Mg-rich brines. The test simulates Mg-carbonation of the synthetic solution obtained from the Mg-evaporite mineral, bischofite – both experimentally in the laboratory condition and also through computerised geochemical simulation. The laboratory experiments, which resulted in the crystallisation of anhydrous magnesite, were analysed. The TOUGHREACT^TM, Geochemist’s Workbench^TM (GWB) and PHREEQC^TM software simulated the experiments as computerised geochemical model and tested the results for natural geological conditions. The geochemical simulations successfully demonstrate the immense CCS potential for the Mg-evaporite (as well as the sedimentary strata charged with Mg-evaporitic brine) at their subsurface geological occurrences at elevated pressure-temperature and high salinity.     

铝酸钠溶液碳酸化分解过程的影响因素

分析影响铝酸钠溶液碳酸化分解过程的各种因素。从工艺、溶液条件、分解技术条件三方面，讨论间断碳分和连续碳分工艺；分解原液中的氧化铝浓度、总碱浓度、悬浮物含量；碳分分解率，碳分温度，添加晶种，碳分时间，通气速度和CO2浓度，搅拌强度，碳分待出和碳分过头等因素对碳酸化分解过程及其产品性能的影响。     

掺复合矿物超细粉混凝土的耐久性研究

KGF粉是以矿渣、硅灰和钛矿渣等多种材料按一定比例混磨而成的一种复合矿物超细粉.在混凝土外加剂的共同作用下,KGF粉可以很好地发挥火山灰效应、微集料填充效应和耐久性效应.由于减少水泥质量用量40%~60%,并大大提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀和抗酸雨能力,因此,KGF粉的应用是减少环境污染,提高混凝土在恶劣环境下耐久性的有效措施.     

CO2碳化矿渣-CaO-MgO加固土效能与机理探索

CO₂碳化联合工业固废协同加固土技术是旨在替代传统水泥固化方法的新型技术尝试。以工业废料——矿渣为主要材料,辅以活性MgO和CaO形成矿渣-CaO-MgO固化体系,将固化土料均匀搅拌制样后进行CO₂碳化试验。通过无侧限抗压强度、扫描电镜和X射线衍射等试验,探究固化剂掺量、配比、碳化时间和初始含水率等因素对碳化加固土效果的影响。结果表明：CO₂碳化对土体加固具有明显改良效果,碳化24 h试样抗压强度最高可提升25.77倍;碳化试样抗压强度与固化剂掺量（6S4L0M除外）、活性MgO占比呈正相关;碳化试样强度随碳化时间先增加后趋于平缓（或略微下降）、最佳碳化时间为6 h左右,随初始含水率增加而先增加后下降、最佳含水率为16%左右;活性MgO碳化效能明显优于活性CaO,矿渣中低活性CaO并不能显著改良自身碳化性能。CO₂碳化作用促使碳酸盐晶体（CaCO₃、MgCO₃）生成,晶体发育程度与碳化时间、固化剂掺量及活性等因素有关;碳酸盐晶体有效填充试样内部孔隙并黏结土颗粒,形成整体骨架结构使试样强度得以大幅提升。     

基于碳化损伤的混凝土工业厂房耐久性评估

对基于碳化损伤的混凝土工业厂房耐久性评估方法进行了研究。由于在对混凝土工业厂房的检测中 ,所获得的碳化深度样本一般是小样本 ,采用了适于小样本的一致最小方差无偏估计量来作为混凝土工业厂房碳化深度的点估计量。给出了混凝土工业厂房基于碳化损伤的极限状态方程。对某地区的多座现有工业厂房进行了耐久性评估。结果表明 ,混凝土保护层厚度是决定混凝土工业厂房耐久性至关重要的因素。这种方法可以为混凝土工业厂房的耐久性评估和加固处理提供一定的参考和借鉴作用     

蒸压硅酸盐混凝土的碳化

混凝土在空气中被碳化，是一种难以避免的自然现象，碳化使体积和强度发生变化，碱度下降，从而可能导致混凝土内部结构缺陷的增加和耐久性的严重下降。     

混凝土中消除氯离子的原理与应用

混凝土碳化或氯离子侵入混凝土都能导致混凝土中钢筋发生腐蚀 ,而氯离子腐蚀钢筋引起的后果更为严重。防止和减缓钢筋腐蚀是改善和提高混凝土结构耐久性的主要途径。防止和治理钢筋腐蚀的方法很多 ,但在经济和技术上都有局限性。研究了用除盐法直接排除混凝土中的氯离子 ,对混凝土中的钢筋腐蚀进行治理的原理 ,介绍了除盐法的工艺及应用效果 ,分析比较了除盐法与其它电化学方法的防治效果 ,讨论了除盐对结构受力性能的影响等。     

The influence of mineral admixtures on the short and long-term performance of concrete

This paper presents a laboratory study on the performance of concrete by adding mineral admixtures, silica fumes (SF) or/and fly ash (FA). Performance of the concrete mixes was determined with short and long-term tests, which include compressive strength, porosity, capillary absorption, wet–dry cycle and accelerated carbonation. The test results, in general, showed that mineral admixtures improved the performance of concretes. SF contributed to both short and long-term properties of concrete, whereas FA shows its beneficial effect in a relatively longer time. As far as the compressive strength is concerned, adding of both SF and FA slightly increased compressive strength, but contributed more to the improvement of transport properties of concretes.     

活性掺合料对混凝土抗碳化耐久性的影响

通过混凝土快速碳化试验，针对南京地铁主体工程的C30泵送混凝土，研究了粉煤灰和矿渣微粉对混凝土抗碳化耐久性的影响，从而论证南京地铁主体工程钢筋混凝土结构抗碳化耐久性可满足100年的设计使用寿命。     

粉煤灰加气混凝土的耐久性研究

研究了不同环境条件对粉煤灰加气混凝土耐久性的影响,认为碳化、冻融循环和干湿循环是引起粉煤灰加气混凝土长期性能劣化的主要原因。粉煤灰加气混凝土抗冻融循环能力较差,在碳化和干湿循环作用下,抗压、抗拉和抗折强度有不断降低的趋势;无论自然碳化还是人工碳化,碳化后的粉煤灰加气混凝土试件的抗压强度与未碳化试件的相比均有不同程度的降低,碳化系数小于1。