钢渣碳酸化固定二氧化碳含量的测定

引言

钢渣是钢铁生产过程中产生的工业废渣，其资源化利用是冶金行业可持续发展的重要方向之一。近年来，钢渣的碳酸化技术因其能够固定二氧化碳（CO₂）而备受关注。通过碳酸化反应，钢渣中的碱性氧化物（如CaO、MgO）可与CO₂反应生成稳定的碳酸盐，从而实现碳固定。准确测定钢渣碳酸化固定CO₂的含量，不仅是评价其固碳效率的关键，也为工艺优化和环境效益评估提供科学依据。本文将从检测范围、检测项目、检测方法及检测仪器等方面，系统阐述钢渣碳酸化固定二氧化碳含量的测定技术。

检测范围

钢渣碳酸化固定CO₂的测定需涵盖以下范围：

• 原料分析：钢渣的化学成分、矿物组成及物理特性；
• 反应过程监测：碳酸化反应的动力学参数及CO₂吸附量变化；
• 产物表征：碳酸盐产物的类型、结晶度及微观形貌；
• 环境影响评估：固碳效率及长期稳定性分析。

检测项目

针对钢渣碳酸化固定CO₂的核心指标，主要检测项目包括：

• 钢渣化学成分：CaO、MgO、SiO₂等氧化物的含量；
• 碳酸化率：反应后生成的碳酸盐占总碱性氧化物的比例；
• CO₂吸附量：单位质量钢渣固定CO₂的质量；
• 矿物组成变化：X射线衍射（XRD）分析反应前后矿物相演变；
• 物理性能测试：孔隙率、比表面积及机械强度。

检测方法

钢渣碳酸化固定CO₂的测定方法需结合化学分析与物理表征技术，具体方法如下：

• 热重分析法（TGA）：通过监测样品在加热过程中的质量变化，计算CO₂吸附量及碳酸盐分解温度；
• X射线衍射（XRD）：定性分析钢渣及碳酸化产物的矿物组成，确定碳酸盐种类（如方解石、文石）；
• 红外光谱（FTIR）：检测样品中CO₃²⁻的特征吸收峰，辅助验证碳酸化反应；
• 元素分析（EA）：通过碳元素含量直接计算CO₂固定量；
• 压汞法（MIP）：测定反应前后钢渣的孔隙结构变化，评估其对CO₂扩散的影响。

检测仪器

为实现上述检测项目，需使用以下关键仪器：

• 热重分析仪（TGA）：精度达0.1 μg，可实时记录质量变化；
• X射线衍射仪（XRD）：配备Cu靶射线源，扫描范围5°–80°（2θ）；
• 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：分辨率4 cm⁻¹，波数范围400–4000 cm⁻¹；
• 元素分析仪（EA）：采用燃烧法测定碳含量，检测限0.01 wt%；
• 压汞仪（MIP）：孔径测量范围3 nm–360 μm，用于孔隙率分析。

结论

钢渣碳酸化固定CO₂含量的测定是一项多学科交叉的技术挑战，需结合化学、材料学及环境科学的分析手段。通过热重分析、XRD、FTIR等方法，可全面评估钢渣的固碳效率、产物特性及环境效益。未来研究需进一步优化检测流程的标准化，开发在线监测技术，以推动钢渣固碳技术的规模化应用，助力实现碳中和目标。

了解中析

实验室仪器

合作客户