·30· 北京科技大学学报 第36卷 差示扫描量热曲线变化不大，在88.4、233.8和 成.由此可见，炉渣中的钙可以被充分利用，而镁却 524.9℃有三个不太明显的小峰，应该是游离水和 很难利用.碳酸化反应平衡转化率为46%，比前面 结晶水的蒸发造成的.在806℃出现了明显的放热 两步法的转化率(56.5%)低，比文献01]用乙酸作 尖峰，这是由碳酸钙的分解造成的.由失重量可求 为媒质提取有效成分然后碳酸化的转化率(20%) 得CaC03样品的纯度为91.02%，转化率为56.5%. 高，但比文献3]的转化率低.文献针对以乙酸为 朱蓓蓉和杨全兵☒研究了基于醋酸提取钢渣中钙 媒质的间接矿物碳酸化固定CO2工艺路线进行了研 离子所获得的醋酸钙溶液碳化固结C0,制备沉淀碳 究，提出在碳酸化反应过程中，引入有机溶剂磷酸三 酸钙的可行性，借助于X射线衍射、热重一差热分析 丁酯，将乙酸从反应体系中萃取出来，从而可使碳酸 对碳化后生成的沉淀物进行了成分分析和综合热分 化反应平衡转化率由文献报道的20%提高到70% 析，所得碳酸钙的纯度仅为60%左右，钙离子转化 以上. 率仅为35%左右，比本研究的碳酸钙纯度和转化率 18000 均低. 16000 A一方解石 14000 H一赤铁矿 由图3和图4也可看出用两步法制得的沉淀中 12000 一氧化铁 主要是CaCO,和MgCO,很难形成.这是由于CaCO3 310000 P一方镁石 0-其他 的平衡溶度积(8.7×10-)比MgC0,的溶度积 8000 AH 6000 (2.6×10-5)小得多. 4000 120 4.0 2000 一TG曲线 0 110 3.5 --·DSC曲线 -200 3.0 0 20 40 60 80 100 100 29/) 2.5 90 2.0 图5一步法产物的X射线衍射谱 80 1.5 Fig.5 XRD pattern of the onestage product 70 60 0.5 3 结论 50 0 200 4006008001000 (1)在本实验条件下，用60mL盐酸和100mL 温度℃ 醋酸作为浸出试剂可使Ca0质量分数为46.66%的 图3两步法产物的热重一差示扫描量热曲线 精炼渣中钙的浸出率分别达到93.4%和85.8%. Fig.3 TG-SC curves of the two-stage product (2)升高温度不利于用盐酸做浸出试剂时钙的 浸出，但有利于用醋酸做浸出试剂的钙浸出. 2000 A一方解石 (3)盐酸浸出后再通C02所得碳酸钙的纯度可 B一其他 达91.02%，转化率56.5%.实验中未发现碳酸镁 15000 生成 10 参考文献 5000 [Lekakh S N,Rawlins C H,Robertson D G C,et al.Kinetics of aqueous leaching and carbonization of steelmaking slag.Metall Mater Trans B,2008,39:125 20 40 60 80 100 2] Lackner K S.A guide to CO2 sequestration.Science,2003,300 20/ (5626):1677 图4两步法产物的X射线衍射谱 B]Lackner K S,Wendt C H,Butt D P,et al.Carbon dioxide dis- Fig.4 XRD pattem of the two-stage product posal in carbonate minerals.Energy,1995,20(11):1153 4] Goldberg P,Chen Z Y,O'Connor W K.et al.CO,mineral se- 将一步法所得产物进行X射线衍射分析，如图 questration studies in US.J Energy Enriron Res,2001,1(1): 117 5所示.可以看出，一步法所得产物成分复杂，除碳 [5]Wu J C S,Shen J D,Chen S Y,et al.Feasibility of CO,fixation 酸钙外还有氧化铁、方镁石(Mg0)等产物.浸出后 via artificial rock weathering.Ind Eng Chem Res,2001,40(18): 自由氧化钙和含钙的复合物消失，也没有碳酸镁生 3902北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 差示扫描量热曲线变化不大，在 88. 4、233. 8 和 524. 9 ℃有三个不太明显的小峰，应该是游离水和 结晶水的蒸发造成的． 在 806 ℃ 出现了明显的放热 尖峰，这是由碳酸钙的分解造成的． 由失重量可求 得 CaCO3样品的纯度为 91. 02% ，转化率为 56. 5% ． 朱蓓蓉和杨全兵［12］研究了基于醋酸提取钢渣中钙 离子所获得的醋酸钙溶液碳化固结 CO2制备沉淀碳 酸钙的可行性，借助于 X 射线衍射、热重--差热分析 对碳化后生成的沉淀物进行了成分分析和综合热分 析，所得碳酸钙的纯度仅为 60% 左右，钙离子转化 率仅为 35% 左右，比本研究的碳酸钙纯度和转化率 均低． 由图 3 和图 4 也可看出用两步法制得的沉淀中 主要是 CaCO3和 MgCO3很难形成． 这是由于 CaCO3 的平 衡 溶 度 积 ( 8. 7 × 10 － 9 ) 比 MgCO3 的 溶 度 积 ( 2. 6 × 10 － 5 ) 小得多． 图 3 两步法产物的热重--差示扫描量热曲线 Fig． 3 TG-DSC curves of the two-stage product 图 4 两步法产物的 X 射线衍射谱 Fig． 4 XＲD pattern of the two-stage product 将一步法所得产物进行 X 射线衍射分析，如图 5 所示． 可以看出，一步法所得产物成分复杂，除碳 酸钙外还有氧化铁、方镁石( MgO) 等产物． 浸出后 自由氧化钙和含钙的复合物消失，也没有碳酸镁生 成． 由此可见，炉渣中的钙可以被充分利用，而镁却 很难利用． 碳酸化反应平衡转化率为 46% ，比前面 两步法的转化率( 56. 5% ) 低，比文献［11］用乙酸作 为媒质提取有效成分然后碳酸化的转化率( 20% ) 高，但比文献［13］的转化率低． 文献针对以乙酸为 媒质的间接矿物碳酸化固定 CO2工艺路线进行了研 究，提出在碳酸化反应过程中，引入有机溶剂磷酸三 丁酯，将乙酸从反应体系中萃取出来，从而可使碳酸 化反应平衡转化率由文献报道的 20% 提高到 70% 以上． 图 5 一步法产物的 X 射线衍射谱 Fig． 5 XＲD pattern of the one-stage product 3 结论 ( 1) 在本实验条件下，用 60 mL 盐酸和 100 mL 醋酸作为浸出试剂可使 CaO 质量分数为 46. 66% 的 精炼渣中钙的浸出率分别达到 93. 4% 和 85. 8% ． ( 2) 升高温度不利于用盐酸做浸出试剂时钙的 浸出，但有利于用醋酸做浸出试剂的钙浸出． ( 3) 盐酸浸出后再通 CO2所得碳酸钙的纯度可 达 91. 02% ，转化率 56. 5% ． 实验中未发现碳酸镁 生成． 参 考 文 献 ［1］ Lekakh S N，Ｒawlins C H，Ｒobertson D G C，et al． Kinetics of aqueous leaching and carbonization of steelmaking slag． Metall Mater Trans B，2008，39: 125 ［2］ Lackner K S． A guide to CO2 sequestration． Science，2003，300 ( 5626) : 1677 ［3］ Lackner K S，Wendt C H，Butt D P，et al． Carbon dioxide dis￾posal in carbonate minerals． Energy，1995，20( 11) : 1153 ［4］ Goldberg P，Chen Z Y，O’Connor W K，et al． CO2 mineral se￾questration studies in US． J Energy Environ Ｒes，2001，1 ( 1) : 117 ［5］ Wu J C S，Shen J D，Chen S Y，et al． Feasibility of CO2 fixation via artificial rock weathering． Ind Eng Chem Ｒes，2001，40( 18) : 3902 ·30·