祥鵠科技


        

            
            
        

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Microwave-enhanced selective leaching calcium from steelmaking slag to fx CO2 and produce high value-added CaCO3

                

                    作者單位：中南大學(xué)
                    發(fā)表期刊：Separation and Purification Technology
                

                
                    

                        
關(guān)鍵詞：

                        
                            
鋼渣；微波增強(qiáng)；浸出動力學(xué)；二氧化碳固定；晶須；碳酸鈣

                        
                    

                

                

                    
摘要：

                    

                        本研究探討了鋼渣在醋酸（HAc）溶液中的溶解以及鋼渣浸出液中二氧化碳的固定，以合成高附加值的碳酸鈣。研究表明，微波水浴條件有利于提高鋼渣中鈣和鎂元素的浸出率，而低濃度的HAc溶液對鈣+鎂具有高選擇性。在微波增強(qiáng)的水浴反應(yīng)中，通過提高反應(yīng)溫度、延長浸出時(shí)間、降低HAc溶液濃度和增加攪拌速率，可以提高鈣+鎂的浸出率和選擇性。鈣元素的動力學(xué)參數(shù)，包括表觀活化能，被確定為14.51 kJ·mol^(-1)，表明其受表面化學(xué)反應(yīng)控制。最后，通過向浸出液中通入20%的二氧化碳，在70℃的反應(yīng)溫度、15分鐘的反應(yīng)時(shí)間和9.1的溶液pH值下，在400 W超聲條件下可以合成高純度的碳酸鈣晶須。該策略有助于同時(shí)利用稀薄的二氧化碳煙氣和大量的固體鋼渣廢物，從而提高鋼鐵行業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境績效。
                    

                


            

            

                
                    
微波強(qiáng)化選擇性浸出煉鋼渣中的鈣，生成高附加值的CaCO3

                    

                        
 




 


       這篇研究針對環(huán)境污染和可持續(xù)能源系統(tǒng)的雙重挑戰(zhàn)，探討了一種通過鋼渣（鋼鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品）進(jìn)行的新型CO2固定技術(shù)。研究引入了一種使用醋酸（CH3COOH）的超聲增強(qiáng)浸出過程，用以從鋼渣中提取鈣和鎂，從而促進(jìn)碳酸鈣晶須的合成。結(jié)果顯示，增加超聲功率、提高固液比、提升初始反應(yīng)溫度以及使用較低濃度的醋酸可以顯著提高鈣和鎂的選擇性浸出率。在超聲條件下的動力學(xué)分析揭示了11.45千焦/摩爾的低活化能，表明超聲浸出過程中的反應(yīng)動力學(xué)受表面控制。最終，在嚴(yán)格控制的條件下合成了高純度的碳酸鈣晶須：使用400瓦的超聲功率，保持反應(yīng)溫度在70攝氏度，進(jìn)行15分鐘的操作，初始溶液pH值為9.2。這種創(chuàng)新方法不僅有助于減少CO2排放，而且促進(jìn)了鋼渣的再利用，解決了環(huán)境問題并支持了可持續(xù)能源系統(tǒng)。它還強(qiáng)調(diào)了在鋼鐵工業(yè)中整合可持續(xù)實(shí)踐的潛力，符合全球在氣候變化緩解和污染減少方面的努力。


 


 


最初，超聲波設(shè)備（超聲波水浴儀使用的是 Magicube XH-300PE，購自北京祥鵠科技發(fā)展有限公司）。設(shè)定功率、溫度和持續(xù)時(shí)間。然后，將預(yù)先篩分的鋼渣與精確測量濃度的 CH3COOH 溶液充分混合。然后將混合物小心地轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器中，啟動超聲波反應(yīng)程序，開始浸出過程。反應(yīng)完成后，將得到的混合物通過液-固分離程序。這一步驟可有效地將混合物分離成兩種不同的成分：瀝濾液和瀝濾殘?jiān)?。本研究調(diào)查了改變以下因素對結(jié)果的影響：(i) 超聲波功率強(qiáng)度，(ii) CH3COOH 含量，(iii) v/w比率、(iv) 浸出溫度和 (v) 浸出時(shí)間。其他參數(shù)始終保持不變，但有一個(gè)參數(shù)在瀝濾實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生了變化。在浸出實(shí)驗(yàn)過程中改變了一個(gè)參數(shù)。超聲波功率強(qiáng)度酸濃度為 0.5 M CH3COOH、在 0.5-4 M 濃度范圍內(nèi)分析酸強(qiáng)度時(shí)除外。鋼渣漿的濃度保持在 7.5-50 g/L 的固液比。浸出時(shí)間浸出時(shí)間為 5 至 60 分鐘，浸出初始溫度為 50 至 80 ℃。為了精確地檢測鈣、鎂、鋁和鐵離子的濃度、采用了耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MAX）進(jìn)行監(jiān)測和分析。化學(xué)成分和礦物組成。X射線衍射、X射線熒光、掃描電子顯微鏡-電子顯微鏡和原位礦物析出分析的幫助下，確認(rèn)了瀝濾殘?jiān)幕瘜W(xué)成分和礦物相組成。