磷石膏矿化CO2制备球霰石型碳酸钙试验研究

以磷石膏为原料，采用氯化铵盐浸预处理方法获得磷石膏盐浸液，以该溶液为钙源矿化CO₂制备球形球霰石型碳酸钙。首先采用4因素3水平正交试验确定最佳试验条件，再通过XRD、SEM分析探究不同温度下产物的物相与形貌的变化规律，结果表明：不添加任何晶型控制剂，在碳化温度为22℃、氨水加入量为10.00%、搅拌速度为650 r/min、CO₂流速为0.3 L/min的条件下，可以得到球形球霰石型碳酸钙。在同一温度下，随着氨水加入量的增加，碳酸钙中球霰石含量升高。     

碳化法制备多孔碳酸钙的工艺研究

以石灰石为原料，采用碳化法制备多孔碳酸钙。以多孔碳酸钙的比表面积作为评价指标，探究消化时间、消化温度、液固比、模板剂浓度、碳化温度、CO₂流量等对多孔碳酸钙比表面积的影响，得出最佳的制备工艺条件。结果表明，以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂，在最佳制备条件(消化时间为1 h、消化温度为60℃、液固比(体积质量比，g/m L)为14∶1、SDS浓度为0.1 mol/L、碳化温度为30℃、碳化CO₂流量为400 m L/min)下制备的多孔碳酸钙比表面积可达60.17 m²/g。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段对所得多孔碳酸钙的颗粒形貌、晶型进行了分析，结果显示在最佳制备工艺条件下制备的多孔碳酸钙颗粒表面粗糙，孔道结构清晰可见，晶型为稳定的方解石型。     

碳化法制备球霰石碳酸钙微球及形成机理

以CaCl₂-NH₃-CO₂为反应体系,采用分散鼓泡碳化法制备出单分散纯球霰石型碳酸钙微球。用扫描电镜（SEM、FE-SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行了表征。考察了反应初始pH、反应终止pH、反应初始温度、二氧化碳气体流速等因素对产物颗粒形貌和粒径的影响,并探讨了球霰石微球的形成机理。实验结果表明,与直接鼓泡碳化法相比,分散鼓泡碳化法形成的二氧化碳气泡数量多、大小均匀,能增大溶液中二氧化碳的过饱和度,有利于制备高纯度的单分散球霰石微球;反应初始温度低、二氧化碳气体流速大,均有利于球霰石的生成。最佳反应条件：反应初始pH为10.0,反应终止pH为7.0,二氧化碳气体流速为1 L/min。     

磷石膏气-液-固吸附制备纳米碳酸钙

以磷石膏(PG)为原料,在气(CO₂)-液(NH3·H2O)-固(PG)三相体系中反应结晶制备纳米碳酸钙。研究了温度、CO₂流量和反应时间对碳酸钙粒径分布的影响。结果表明,当CO₂流量为138～251mL/min时,在相应的温度下,可以得到平均粒径为86～104nm的PG衍生纳米CaCO₃。研究表明,碳酸钙的粒径受温度、CO₂流量和反应时间的相互影响。随着温度的升高和反应时间的严格控制,较低的CO₂流量有利于纳米CaCO₃颗粒的形成。此外,PG衍生的纳米CaO经10次煅烧-碳化循环后仍保持0.27g/g的CO₂吸附能力,与商用纳米CaO相同。     

碳化参数对纳米碳酸钙粒径与形貌的影响

在搅拌鼓泡釜中研究了碳化法制备立方形纳米碳酸钙的各个实验参数,包括碳化温度、氢氧化钙质量分数、二氧化碳流量、晶形导向剂、搅拌速度等对产品形貌和粒径的影响,采用扫描电镜、X射线衍射仪对产品进行了表征.结果表明:晶形导向剂、氢氧化钙质量分数是影响产品形貌的主要因素;碳化温度、二氧化碳流量和搅拌速度是影响产品粒径的主要因素.以硫酸锌为晶形导向剂合成立方形纳米碳酸钙的最佳碳化条件:碳化温度为15～30 ℃,氢氧化钙质量分数为6%～11%,单位质量氧化钙的二氧化碳流量为0.08～0.15 L/min,搅拌速度为200～400 r/min.在此条件下可以制备粒径为30～80 nm的立方形碳酸钙.     

CO2间接矿化工业固废制备多晶型碳酸钙研究进展

CO₂和工业固体废弃物的排放量逐年上升,威胁人类的生存和发展,世界各国迫切寻求降碳减排的解决路径。研究人员基于钙、镁元素与CO₂反应生成稳定的碳酸盐反应,开发出一系列CO₂矿化工艺,实现CO₂的永久封存。为实现CO₂的大规模封存和含钙固废的高值化利用,降低矿化成本,选取廉价易得的含钙工业固体废弃物为矿化原料,从多晶型微纳米碳酸钙的制备入手,总结了含钙工业固废浸取和CO₂间接矿化的最新研究进展,介绍了含钙工业固废间接矿化常用的浸取剂,并着重分析了间接矿化制备微纳米碳酸钙时反应条件和晶型控制剂对碳酸钙晶型和形貌产生的影响,对其控制原理进行了解释说明,总结了CO₂间接矿化含钙固废当前存在的技术难点,展望了未来的研究重点。国内外结果表明,调变温度、pH、搅拌速率以及CO₂通气速率等矿化反应条件或添加晶型控制剂能有效控制碳酸钙的晶型、形貌和尺寸。利用含钙工业固体废弃物间接矿化CO₂制备微纳米碳酸钙能够...     

强化结晶氨法脱碳实验研究

针对目前氨法二氧化碳捕集技术中存在的氨逃逸、再生能耗高、反应后期吸收率低等问题提出了强化结晶氨法捕碳工艺,采用氨水乙醇组成的混合吸收液,利用半连续鼓泡反应系统研究了实验过程中吸收液组成、吸收温度、烟气流量及烟气中CO₂体积分数对吸收及结晶规律的影响。实验结果表明,混合吸收液中选用高比例乙醇、较低的吸收温度、较高的烟气流量以及较大的CO₂体积分数有利于吸收液中晶体出现时间提前,有利于强化结晶过程,晶体含氨量占初始氨总量的分数可达38.75%,并且混合吸收液的CO₂吸收能力较纯氨水工况明显提高。创新之处在于:提出了一种强化结晶氨法捕碳工艺,对氨水乙醇混合吸收液的吸收及结晶规律进行研究,给出了能够改善吸收效果并利于结晶过程的有利工况。为接下来新工艺的进一步研究提供基础数据和参考。     

利用电石渣制备针叶形碳酸钙研究

为充分利用生产乙炔气体过程中所产生的电石渣，实现固体废弃物的资源化利用，以电石渣为原料、经NH₄Cl溶液浸取、NH₄HCO₃作为碳化剂制备针叶形碳酸钙。研究了反应温度、滴加方式、氨水和碳化剂与Ca²⁺物质的量比、滴加速度对碳酸钙晶形的影响。结果表明：在反应温度为80℃、n(NH₃·H₂O)∶n(HCO^3-)∶n(Ca²⁺)=2∶2∶1的条件下，向HCO3-溶液中以1 mL/min速度滴加Ca²⁺，反应30 min后制得针叶形碳酸钙，长径比为8.322 6、粒径(D50)为4.200μm、纯度为97.20%。在不加晶形控制剂的情况下，通过调整工艺参数实现了针叶形碳酸钙的形貌控制，从降低原料成本和减少环境污染方面可对未来以电石渣为原料制备针叶形碳酸钙的工业化应用提供参考。     

二氧化碳矿化波特兰水泥浆体性能与机制

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%,28 d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。     

单分散纺锤形超细碳酸钙的制备

添加六偏磷酸钠作晶形控制剂,用碳化法制备了单分散纺锤形超细碳酸钙。采用透射电镜表征了碳酸钙的形貌,探讨了晶形控制剂的作用,并考察了不同工艺条件包括碳化反应温度、晶形控制剂的加入时间及添加量对碳酸钙形貌的影响。结果表明:六偏磷酸钠可以促进晶体成核,诱导碳酸钙晶体主要沿c轴生长,提高碳酸钙颗粒间的分散性;在碳化起始温度为40℃、碳化反应进行15~25 min时添加1.5%~2%的六偏磷酸钠,制得了粒径为0.7~1.0μm、长径比约为5的单分散纺锤形超细碳酸钙。     

球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒的合成

以氧化钙为原料,在非水体系下采用二氧化碳碳化法制备球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。探究了碳化温度、氧化钙用量、二氧化碳流速和溶剂种类对纳米碳酸钙晶型、颗粒形貌的影响,并优化了工艺条件。采用XRD、SEM、FT-IR和TEM等对产物进行表征,并探讨了合成机理。结果表明：4个因素对纳米碳酸钙的形貌均有影响,碳化温度对晶型影响较大。以甲醇作为溶剂和模板,当碳化温度为5 ℃,氧化钙用量为2.8 g（每100 mL甲醇）,二氧化碳流速为100 mL/min时,可制得球霰石型纳米碳酸钙椭球形颗粒。     

CO2碳酸化石灰岩酸解产物回收乙酸及副产沉淀碳酸钙

乙酸酸解石灰石造腔是一种建造地下储库同时环保地开采石灰岩制备沉淀碳酸钙的新方法。通过耦合乙酸酸解石灰石及酸解产物乙酸钙CO₂碳酸化的工艺过程,研究了乙酸酸解石灰岩的表面反应动力学和乙酸钙CO₂碳酸化的工艺技术条件。采用正交实验分析法,研究了CO₂碳酸化反应中乙酸钙浓度、反应温度、CO₂压力、反应时间对乙酸钙碳酸化反应制沉淀碳酸钙的影响,并通过正交实验确定了最优化操作条件。实验结果表明,乙酸酸解反应速率主要受乙酸浓度控制。CO₂碳酸化反应在当乙酸钙溶液浓度为0.631 mol·L^-1,CO₂压力为5.0 MPa,温度为80℃,反应时间为50 min时CO₂碳酸化效率达到最高（23.13%）,生成的沉淀碳酸钙产品各项指标均符合中国国标优级要求。     

亚微米立方体碳酸钙的制备及应用

粒径≤100 nm的纳米碳酸钙容易团聚,分散性不好,用于密封胶时具有挤出性能差、模量高等缺点,为了改进这些缺点,研究了石灰的活性度、石灰生浆氢氧化钙的粒径、碳化反应时不同的碳化率和补浆量等关键参数对立方体碳酸钙合成的影响。在石灰的活性度为330~350 mL、氢氧化钙浆料的平均粒径≤2 μm、碳化率达30%~65%、补浆量为原浆的20%～50%的实验条件下,制备了亚微米级碳酸钙。并通过扫描电镜、激光粒度仪对其表面形貌进行表征,发现制备的碳酸钙呈立方体、粒径分布为100~400 nm、比表面积为10~15 m²/g。将其应用于硅烷改性聚醚（MS）密封胶,具有挤出性大、强度高、伸长率高、模量低的优点,符合GB 14683—2017《硅酮和改性硅酮建筑密封胶》中低模量密封胶的标准。     

电石渣-矿渣复合胶凝材料性能研究

电石渣作为一种工业废渣,其碱度较高,综合利用率较低。为了解决过量的电石渣,利用电石渣的强碱性,研究了电石渣对矿渣胶凝体系的碱激发性能。利用电石渣碳化反应可生成碳酸钙的特性,探索了不同碳化制度对电石渣碱激发矿渣胶凝体系的性能影响规律。结果表明:大掺量电石渣对矿渣胶凝材料有很好的碱激发效果,生成大量的C-(A)-S-H凝胶,而复掺粉煤灰和偏高岭土胶凝体系性能最佳;电石渣-矿渣复合胶凝体系经过不同碳化制度处理后,胶凝体系力学性能有效提升;使用CO₂气体作为外部碳化源,材料基体表层生成致密结构,基体力学性能提升;使用尿素作为内部碳化源,基体内部碳化均匀,胶凝体系力学性能提升。     

废弃蛋壳源高性能钙基吸收剂的制备及其碳捕集性能

基于食品工业废弃蛋壳,本文利用不同有机酸反应制取乙酸钙、柠檬酸钙及葡萄糖酸钙共三种蛋壳源有机钙。在高温固定床反应器及热重分析仪上研究了不同前体所制成钙基吸收剂的碳循环捕集性能及碳酸化特性。进一步通过XRD分析了不同钙基吸收剂的物相组成,通过N₂吸附仪及SEM分析了循环前后钙基吸收剂结构特性及微观形貌的变化。结果表明,在三种蛋壳源有机钙中,葡萄糖酸钙所制成的钙基吸收剂具有较高的反应活性和相对最佳的碳捕集性能,首次碳酸化转化率高达85.33%,其钙基吸收剂相比其他吸收剂晶粒更小,20~100nm孔径范围内的孔隙较为发达,具有相对较强的抗烧结能力。经过20次循环实验发现,随着循环次数的增加,几种钙基吸收剂小颗粒均团聚烧结成大颗粒,造成孔隙结构缺失,孔隙率降低,影响其后续碳捕集性能。     

磷石膏加压碳酸化转化过程中平衡转化率分析

围绕磷石膏加压碳酸化转化过程,首先通过实验研究了原料种类对加压碳酸化转化过程的影响,进一步采用Aspen plus 流程模拟软件深入分析了各工艺参数对磷石膏加压碳酸化过程平衡转化率的影响规律。结果表明,在加压条件下碳酸化反应均可在5 min时达到平衡,其中分析纯无水硫酸钙更容易完全转化,而二水硫酸钙及磷石膏因含有结晶水或其他杂质,使得其难以完全转化。增大初始氨水浓度、N/S（氨和原料中SO₃的摩尔比）以及适量提高反应温度与体系压力,均能有效提高磷石膏加压碳酸化反应平衡转化率。特别是在高温和加压条件下,氨与CO₂反应生成的碳酸铵盐可以通过降压闪蒸操作实现其自分解,经吸收返回用于加压碳酸化转化过程,可有效提高氨的利用率,降低硫酸铵生产成本。     

MgO和CaO对碱矿渣混凝土抗碳化性能的影响

与普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土相比,碱矿渣混凝土(AASC)的抗碳化性能较差。为了提高AASC的抗碳化性能,本文采用MgO和CaO代替部分矿渣制备AASC,研究了加速碳化环境下掺MgO和CaO的AASC在不同碳化龄期的抗压强度和碳化深度,并结合 X 射线衍射(XRD)、同步热分析(TG-DTG)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)等技术分析了MgO和CaO对AASC抗碳化性能的改性机理。结果表明,MgO和CaO分别促进了AASC中Mg-Al水滑石和Ca-Al层状结构的生成,这两种水化产物在碳化过程中会吸收和消耗CO₂,缓解C-S-H的碳化分解。此外,加速碳化后,掺入MgO的AASC中有碳酸钙镁和碳酸镁生成,掺入CaO的AASC中碳酸钙的量明显增多,这些碳化产物可有效填充孔隙,阻碍CO₂向内部进一步的扩散。因此,在碳化环境下,掺MgO和CaO的AASC抗压强度保留率更高,碳化深度更低,表现出更好的抗碳化性能。     

高温下改性钙基吸附剂固定床反应器从烟气中捕捉二氧化碳(英文)

Four kinds of Ca-based sorbents were prepared by calcination and hydration reactions using different precursors: calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium acetate monohydrate and calcium oxide. The CO2 absorption capacity of those sorbents was investigated in a fixed-bed reactor in the temperature range of 350-650℃. It was found that all of those sorbents showed higher capacity for CO2 absorption when the operating temperature higher than 450℃. The CaAc2-CaO sorbent showed the highest CO2 absorption capacity of 299mg·g-1. The morphology of those sorbents was examined by scanning electron microscope (SEM), and the changes of composition before and after carbonation were also determined by X-ray diffraction (XRD). Results indicated that those sorbents have the similar chemical compositions and crystalline phases before carbonation reaction [mainly Ca(OH)2], and CaCO3 is the main component after carbonation reaction. The SEM morphology shows clearly that the sorbent pores were filled with reaction products after carbonation reaction, and became much denser than before. The N2 adsorption-desorption isotherms indicated that the CaAc2-CaO and CaCO3-CaO sorbents have higher specific surface area, larger pore volume and appropriate pore size distribution than that of CaO-CaO and Ca(OH)2-CaO.     

ULTRASONICATION-ASSISTED SYNTHESIS OF CALCIUM CARBONATE NANOPARTICLES

This article presents a batch carbonation method with ultrasonication to synthesize monodispersed nanoparticles of calcium carbonate (CaCO₃). The synthesis processes with and without ultrasonication were compared. The results showed that the application of ultrasonication into the synthesis caused a supersaturation of Ca²⁺ ions in the synthesis, leading to a rapid nucleation of calcium carbonate and improved the solute transfer as well as. It was also found that the effect of ultrasonication on the grain size of the nanoparticles synthesized was related to other synthesis conditions, such as initial temperature for carbonation, mass fraction of Ca(OH)₂ suspension, and CO₂ flow rate. The initial temperature applied for the carbonation was increased by at least 5°C when ultrasonication was applied. The nanoparticles formed in the presence of ultrasonication became smaller with a narrower particle size distribution at 6-12 wt.% of Ca(OH)₂ suspension or at 1.28 l/h of CO₂ consumed by per gram of Ca(OH)₂ or more.     

高镁钙磷尾矿酸解制纳米级碳酸钙

以磷尾矿经硝酸复合溶剂酸解、除铁铝净化、钙镁分离得到的钙源为原料,采用碳化法制备碳酸钙。主要探讨了制备纳米级碳酸钙过程中碳酸铵溶液浓度、碳化温度、碳酸铵加入量对产物纯度及钙回收率的影响,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、激光粒度仪对碳酸钙的物相、形貌、粒度进行分析。结果表明:在碳酸铵溶液浓度为1.00 mol/L、碳化温度为40 ℃、碳酸铵与钙离子物质的量比为1.1条件下,制得碳酸钙的纯度为89.27%、钙回收率为85.54%,碳酸钙呈纳米粒状。