高浓度CO_(2)对土壤有机碳矿化的影响

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作者 汪若瑶 李媛媛 +3 位作者 夏彬 高子惠 赵允格 许明祥 《土壤学报》 北大核心 2025年第2期484-494,共11页

土壤气体CO_(2)浓度常高于大气,目前土壤有机碳矿化相关研究多在大气或模拟大气CO_(2)浓度增加条件下展开,可能导致研究结果与土壤剖面实际有机碳矿化过程有所偏差,土壤中高浓度CO_(2)如何影响有机碳矿化尚不清楚。采用室内培养试验,设... 土壤气体CO_(2)浓度常高于大气,目前土壤有机碳矿化相关研究多在大气或模拟大气CO_(2)浓度增加条件下展开,可能导致研究结果与土壤剖面实际有机碳矿化过程有所偏差,土壤中高浓度CO_(2)如何影响有机碳矿化尚不清楚。采用室内培养试验,设置CK(400μmol·mol^(-1),大气水平)、800、2000、4000、6000和8000μmol·mol^(-1)6个CO_(2)浓度梯度,研究不同浓度CO_(2)对土壤有机碳矿化的影响。结果表明:1)土壤中高浓度CO_(2)(2000~8000μmol·mol^(-1))显著抑制土壤有机碳矿化,矿化速率降低6.27%~45.61%,累积矿化量降低1.72%~40.82%;2)土壤中较低浓度的CO_(2)(800μmol·mol^(-1))显著促进土壤有机碳矿化,矿化速率增加4.26%~16.75%,累积矿化量增加17.37%~48.43%;3)土壤中CO_(2)浓度影响了活性有机碳组分的含量,在一定CO_(2)浓度范围内,土壤微生物生物量碳(MBC)含量较CK显著增加,可溶性有机碳(DOC)含量较CK显著降低,易氧化有机碳(EOC)含量变化不显著;4)CO_(2)浓度与有机碳矿化特征、EOC显著负相关,与DOC显著正相关,与MBC无显著相关性;5)在温湿度适宜条件下,CO_(2)浓度对土壤有机碳累积矿化量贡献率达22.93%。综上,高浓度CO_(2)通过影响土壤有机碳易利用性碳源,显著抑制了土壤有机碳矿化,可能是维持土壤有机碳稳定的重要因素之一。 展开更多

关键词 高浓度co_(2) 土壤有机碳 有机碳矿化 活性有机碳组分 有机碳稳定性

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煤矿区固废矿化固定封存CO_(2)与减污降碳协同处置利用的研究进展 被引量：5

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作者 奚弦 桑树勋 刘世奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3619-3634,共16页

“双碳”战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求。以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一。基于“利废固碳、从哪... “双碳”战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求。以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一。基于“利废固碳、从哪里来到哪里去”的理念,探寻煤矿区固废无害化、减量化、资源化、低碳化的处置新路径,创新发展矿区固废处置、采空区地下空间充分利用、CO_(2)捕集利用与封存(CCUS)相融合的关键技术,是“双碳”目标下我国矿区绿色低碳发展的紧迫需求。研究工作表明:煤矸石、粉煤灰、炉底渣和煤气化渣等矿区固废在矿山地下空间充填开采与沉陷治理、煤矿防灭火、建筑用材及农业等领域的资源化利用路径与处置技术已取得重要进展,为矿区固废固定封存CO_(2)研究提供了基础和启示,但矿区固废固定封存CO_(2)的工程化技术研究亟待加强;矿区固废矿化固定与封存CO_(2)潜力大、具有工程可行性,正在形成矿区固废处置-煤基CCUS-采空区充填新的技术体系;矿区固废与CO_(2)基气-液-固三相介质矿化强化、高效吸收与矿化固碳调控技术、地下空间矿化固碳充填与CO_(2)密闭封存、采空区充填固定封存CO_(2)潜力评价与碳去除量核算、采空区充填固定封存CO_(2)环境与安全性评价等将构成固废处置-煤基CCUS-采空区充填技术体系的核心内涵;矿区固废处置–煤基CCUS–采空区充填技术是未来实现“煤炭生产加工-矿区固废处置-高效矿化固碳与CO_(2)封存-地下空间充填与利用-矿区地面沉陷防治与生态修复”的无废矿山循环经济模式的关键,矿区固废+CO_(2)基地下充填与封闭功能材料研发是重要突破口。矿区固废处置、煤基CCUS、采空区充填与地下空间利用、矿区生态修复保护等融合技术研发应用为绿色低碳型矿山建设提供了新的发展思路。 展开更多

关键词 矿区固废处置 co_(2)矿化固定与封存 地下空间利用 地面沉陷防治 无废矿山

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含钙镁煤基固废CO_(2)矿化封存及其产物性能研究进展 被引量：2

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作者 高影 涂亚楠 +3 位作者 王卫东 李振 齐永心 张佳峰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期301-315,共15页

随着化石碳资源的过度消耗,导致CO_(2)等温室气体的大量排放,全球气候变化已经成为全人类面对的重大挑战之一,同时,煤炭资源开发利用过程中会产生大量的粉煤灰、脱硫石膏等含钙镁煤基固废。如何实现CO_(2)高效捕集与封存是当下面临的极... 随着化石碳资源的过度消耗,导致CO_(2)等温室气体的大量排放,全球气候变化已经成为全人类面对的重大挑战之一,同时,煤炭资源开发利用过程中会产生大量的粉煤灰、脱硫石膏等含钙镁煤基固废。如何实现CO_(2)高效捕集与封存是当下面临的极具挑战性课题,粉煤灰、煤气化灰渣等大宗重污染工业固废的大规模综合利用仍亟待突破。在“双碳”目标下,利用煤基固废矿化封存CO_(2)是一项具有巨大潜力的高效应对全球变暖的策略,利用含钙镁煤基固废进行矿物碳酸化对于二氧化碳捕集与封存(CCS)以及固废的资源化处置都具有很大前景。然而,它的工业应用瓶颈依旧无法突破。综述了以典型煤基固废粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGDG)以及煤气化灰渣(CGS)为原料的CO_(2)矿化技术的发展现状,旨在探讨其技术局限性的原因。首先,简要阐述了煤基固废CO_(2)矿化的途径,揭示了煤基固废CO_(2)矿化反应过程和原理。其次,重点讨论了典型煤基固废的矿化潜力和工艺,明晰CO_(2)矿化过程中工艺参数对产物性能的调控机理。最后,总结了煤基固废CO_(2)矿化产物的性能并且利用全生命周期评估(Life Cycle Assessment,LCA)阐明矿化工艺的可行性及其对环境的影响。研究将对煤基固废CO_(2)矿化的工艺技术提供优化建议,以期推动煤炭工业的低碳转型战略目标。 展开更多

关键词 煤基固废 co_(2)矿化 粉煤灰 脱硫石膏 煤气化渣 二氧化碳捕集与封存(CCS)

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扩散作用控制下CO_(2)矿化封存实验及模拟研究

4

作者 王晓 文凯星 +4 位作者 石祥超 吴彬 吴晓亮 于兴川 VLADIMIR Alvarado 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4235-4251,共17页

玄武岩地层由于富含钙、镁、铁等二价金属元素,能够通过高效的矿化反应将注入的CO_(2)转化为碳酸盐岩,实现CO_(2)安全有效的永久封存。但围绕CO_(2)矿化封存机制的研究尚不完善,多数研究忽略了扩散作用对CO_(2)矿化机制的影响。通过试... 玄武岩地层由于富含钙、镁、铁等二价金属元素,能够通过高效的矿化反应将注入的CO_(2)转化为碳酸盐岩,实现CO_(2)安全有效的永久封存。但围绕CO_(2)矿化封存机制的研究尚不完善,多数研究忽略了扩散作用对CO_(2)矿化机制的影响。通过试管填充及烧杯平铺实验,开展了不同矿物、不同粒径及不同反应时间下的CO_(2)-水-岩反应,并对反应后岩样开展多维度分析,包括拉曼光谱、无机碳含量以及SEM-EDS等,从而阐明了扩散作用在CO_(2)矿化封存中的重要性以及扩散作用控制下CO_(2)矿化产物的时空演变规律。同时,通过TOUGHREACT建立了扩散作用控制的试管填充实验的数值模拟模型,并通过与物理实验结果拟合,确保数值模拟模型的准确性。在此基础上,开展了更多影响因素的作用规律研究,并为物理实验现象提供机理解释。结合物理实验及数值模拟结果表明:①在不存在扩散作用的烧杯平铺实验中,反应14 d后无矿化产物,28 d后仅有微量菱镁矿生成。②相反,在扩散作用控制下的试管填充实验中,橄榄石填充管中的主要的沉淀物是菱镁矿,天然玄武岩填充管中的沉淀物以方解石、菱铁矿为主,菱镁矿为辅。在相同矿物粒径、相同反应时间下,天然玄武岩中CO_(2)矿化速率远小于橄榄石,这是由于橄榄石与玄武岩其他组成矿物相比溶解速度最快。③在橄榄石或玄武岩填充管中,碳酸盐沉淀物沿填充管均呈非均匀分布。通过数值模拟解释了造成这一现象的根本原因,即在扩散作用控制下,填充床中H+、DIC(Dissolved Inorganic Carbon)以及二价金属阳离子存在浓度梯度,且浓度梯度方向不同。④矿物比表面积对CO_(2)-水-岩反应有显著影响,不仅影响矿化效率而且影响矿化产物空间分布,并最终影响反应后多孔介质孔隙度分布。⑤与压力相比,温度对CO_(2)矿化的影响更大;当温度从65℃升高到85℃时,方解石、菱铁矿及碳酸盐沉淀总量明显增加,但从85℃升高100℃,仅菱镁矿沉淀量增加明显。压力对方解石沉淀的形成影响较小,而对菱镁矿及菱铁矿的形成几乎没有影响。 展开更多

关键词 co_(2)矿化封存 玄武岩 橄榄石 扩散作用 数值模拟

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工业固废矿化封存CO_(2)的研究进展及固碳潜力评估

5

作者 吴春丽 陈哲 +2 位作者 夏勇 薛紫欣 麦俊明 《广东建材》 2024年第11期174-178,共5页

目前,CO_(2)捕集与封存技术是最有效的碳减排方法。相较于与天然矿石,工业固废具有较高的钙、镁基等碳化活性组分,是理想的矿化原料。本文初步介绍了工业固废中碳化活性组分,重点阐述钢渣、电石渣、粉煤灰及磷石膏矿化封存CO_(2)研究现... 目前,CO_(2)捕集与封存技术是最有效的碳减排方法。相较于与天然矿石,工业固废具有较高的钙、镁基等碳化活性组分,是理想的矿化原料。本文初步介绍了工业固废中碳化活性组分,重点阐述钢渣、电石渣、粉煤灰及磷石膏矿化封存CO_(2)研究现状及制备建筑材料,从直接固碳量和间接固碳量两方面评估工业固废矿化CO_(2)碳减排潜力。结果表明:工业固废间接固碳量远高于直接固碳量。 展开更多

关键词 钢渣 电石渣 磷石膏 矿化co_(2) 固碳潜力

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工业固废CO_(2)矿化协同减污降碳关键技术进展 被引量：4

6

作者 李磊 潘鑫 刘鲁豫 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-12,共12页

针对工业过程CO_(2)和固废排放的问题,减污降碳刻不容缓。CO_(2)矿化技术在封存CO_(2)的同时固废得到资源化利用,受到广泛关注。论述了不同工业固废作为CO_(2)矿化原料的利用情况,对比分析了不同矿化工艺优缺点及CO_(2)矿化机理,总结了... 针对工业过程CO_(2)和固废排放的问题,减污降碳刻不容缓。CO_(2)矿化技术在封存CO_(2)的同时固废得到资源化利用,受到广泛关注。论述了不同工业固废作为CO_(2)矿化原料的利用情况,对比分析了不同矿化工艺优缺点及CO_(2)矿化机理,总结了不同CO_(2)矿化工艺研究现状和工业化应用情况。研究发现,目前针对固废CO_(2)矿化缺乏机制性解释,无法有效控制金属离子的浸取过程和矿化过程中气液固传质的效率,同时矿化形成的碳酸盐产品存在粒径大、易团聚、功能单一等问题。未来需进一步研究浸渍过程中表面溶剂扩散等控制浸取速率和程度的机制;深入研究碳酸盐成核结晶动力学机制及碳酸盐晶体形貌、粒度调控方法;构建煤基固废浸取、矿化溶质气-液-固传输模型,进行工艺参数优化和过程强化并确定放大规律;进一步加强CO_(2)矿化利用技术全生命周期和经济评价;最后,需加大CO_(2)矿化利用技术的中试、示范技术集成和成套工艺建设,为规模化减污降碳技术的工业化发展奠定技术支撑。 展开更多

关键词 co_(2)捕集 工业固废 co_(2)矿化 吸收-矿化一体化 减污降碳

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南堡凹陷CO_2在咸水层中的矿化封存机理 被引量：4

7

作者 李海燕 高阳 +2 位作者 王万福 陈昌照 黄海龙 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2014年第3期94-101,11,共8页

为了探讨CO2注入咸水层后岩石及流体的变化,应用研制的高压釜实验装置,模拟地层条件下(109℃、33.1MPa)饱和CO2地层水—岩石相互作用,证明CO2矿化封存的可行性,并分析超临界CO2注入后岩样中矿物的溶蚀、沉淀及溶液的变化原因.实验前后... 为了探讨CO2注入咸水层后岩石及流体的变化,应用研制的高压釜实验装置,模拟地层条件下(109℃、33.1MPa)饱和CO2地层水—岩石相互作用,证明CO2矿化封存的可行性,并分析超临界CO2注入后岩样中矿物的溶蚀、沉淀及溶液的变化原因.实验前后岩心质量、扫描电镜及溶液检测资料对比结果表明:超临界的CO2溶于水使咸水层酸性增强,然后与碎屑岩储层砂岩相互作用改变砂岩的矿物组成,生成固碳新矿物,从而实现CO2的永久封存;在CO2—水—岩石相互作用的过程中,砂岩中的长石、黏土等可溶矿物发生溶蚀,同时也生成方解石、菱镁矿和菱铁矿等固碳矿物及高岭石、绿泥石等非固碳矿物,其中固碳矿物的生成表明该储层CO2封存的可行性和稳定性;模拟超临界CO2注入后,短时间内岩石中的长石溶蚀和黏土矿物的溶解过程及新矿物的沉淀,为CO2在咸水层中的封存机制提供地球化学依据. 展开更多

关键词 co2 咸水层 矿化封存 水—岩石相互作用 南堡凹陷

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粉煤灰矿化CO_(2)研究进展

8

作者 张楚杰 王玉高 +1 位作者 姚振朝 杨江峰 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期300-315,共16页

CO_(2)等温室气体大量排放引起了全球气候变暖等生态问题,已成为全人类生存面对的重大挑战,CO_(2)矿化是应对此挑战的关键技术之一。相对富煤、贫油、少气的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以CO_(2)排放强度高的煤炭为主,其燃烧产... CO_(2)等温室气体大量排放引起了全球气候变暖等生态问题,已成为全人类生存面对的重大挑战,CO_(2)矿化是应对此挑战的关键技术之一。相对富煤、贫油、少气的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以CO_(2)排放强度高的煤炭为主,其燃烧产生的工业固废粉煤灰也面临巨大的处理难题。相比传统矿化原料,粉煤灰因具有产量大、获取容易和运输成本低等特点受到广泛关注。粉煤灰自身可通过直接矿化和间接矿化实现CO_(2)矿化封存,在CO_(2)矿化封存的同时,可大幅降低与粉煤灰堆积或处理相关的环境风险。在碳达峰和碳中和目标下,利用粉煤灰矿化封存CO_(2)是一项应对全球变暖具有巨大潜力的高效策略。介绍了我国粉煤灰排放和利用现状,回顾了粉煤灰直接矿化和间接矿化的研究进展,对比分析了不同矿化工艺的优缺点,明晰了CO_(2)矿化过程中工艺参数对粉煤灰矿化效率的调控机理。针对粉煤灰矿化CO_(2)缺乏机制性的解释这一问题,通过介绍常用于描述CO_(2)矿化反应的缩核模型和表面覆盖模型,厘清矿化过程中气液扩散等控制矿化速率的机制。最后分析了粉煤灰矿化过程中现存的问题和未来研究方向,旨在为利用粉煤灰固废矿化CO_(2)提供借鉴。 展开更多

关键词 co_(2)矿化 粉煤灰 直接矿化 间接矿化 矿化机理

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粉煤灰电石渣协同CO_(2)矿化及资源化利用研究

9

作者 胡俭 孙万明 +3 位作者 范生军 毛小娃 纪龙 郑天斌 《煤炭工程》 北大核心 2024年第12期192-198,共7页

为验证CO_(2)矿化处理多源固废的技术可行性,选取陕北地区典型的工业固废粉煤灰和电石渣为研究对象,探究两者的CO_(2)矿化特性和反应前后的理化特性,探讨了两者混合固碳的相互作用机制。结果表明,粉煤灰的CO_(2)去除率(~50%)和固碳量(~5... 为验证CO_(2)矿化处理多源固废的技术可行性,选取陕北地区典型的工业固废粉煤灰和电石渣为研究对象,探究两者的CO_(2)矿化特性和反应前后的理化特性,探讨了两者混合固碳的相互作用机制。结果表明,粉煤灰的CO_(2)去除率(~50%)和固碳量(~5.0 g/kg)极为有限。电石渣中CaO含量高达96.97%,相比粉煤灰表现出较高的CO_(2)去除率(~90%)和固碳量(~320 g/kg)。然而,在CO_(2)矿化过程中,电石渣颗粒表面CO_(2)矿化反应十分剧烈,导致快速生成的CaCO_(3)将未反应电石渣颗粒包裹,从而降低了固碳量。采用粉煤灰-电石渣协同矿化CO_(2),粉煤灰颗粒不仅为方解石提供沉淀结晶位点,同时分散电石渣颗粒,避免新生方解石包裹未反应电石渣颗粒,促进电石渣中活性矿物相反应更为完全,进而提升粉煤灰-电石渣混合物的固碳量。采用煤炭开采产生的粉煤灰,与电石渣及矿井水配制成浆液,对烟气中CO_(2)进行矿化封存,矿化后浆液通过管道回填矿井,不仅有助于降低CO_(2)排放,还可降低浆液中颗粒团聚板结,对煤电联营模式下粉煤灰资源化利用、煤炭采空区空间利用、矿井水利用以及电厂碳排放降低具有重要意义。 展开更多

关键词 粉煤灰 电石渣 co_(2)矿化 碳固定 方解石

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粉煤灰的CO_(2)矿化降碱反应特性研究 被引量：4

10

作者 甘志超 尹希文 纪龙 《煤炭工程》 北大核心 2023年第8期154-158,共5页

发展适用于燃煤电厂的CO_(2)捕集、利用与封存技术对实现我国碳达峰、碳中和的目标具有重要意义。固体废弃物减量化、资源化和无害化利用是当前我国污染环境防治的战略举措。文章以电厂粉煤灰为研究对象,探究该粉煤灰的CO_(2)矿化特性... 发展适用于燃煤电厂的CO_(2)捕集、利用与封存技术对实现我国碳达峰、碳中和的目标具有重要意义。固体废弃物减量化、资源化和无害化利用是当前我国污染环境防治的战略举措。文章以电厂粉煤灰为研究对象,探究该粉煤灰的CO_(2)矿化特性、降碱及返碱特性、反应前后的理化特性,探讨了反应后粉煤灰的利用途径。研究表明,增大烟气流速能够有效增加CO_(2)矿化和粉煤灰降碱特性,但烟气流速超过一定值后,CO_(2)溶解成为限速步骤,钙的转化率达到饱和;粉煤灰-水体系中引入有机胺可显著提升CO_(2)利用率和粉煤灰的CO_(2)固定量,这是由于有机胺不仅可以提高溶液中CO_(2)溶解度,还能强化粉煤灰颗粒中钙基物相的溶解。CO_(2)矿化不仅可以显著降低粉煤灰碱性,还可降低粉煤灰中某些重金属的浸出量,从而促进粉煤灰的消纳与资源化利用。 展开更多

关键词 粉煤灰 co_(2)矿化 碳捕集 碳固定 重金属

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CO_(2)矿化煤基固废制备保水开采负碳充填材料试验研究 被引量：14

11

作者 马立强 翟江涛 NGO Ichhuy 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4228-4236,共9页

煤炭资源开发利用过程中会产生大量的CO_(2)以及粉煤灰等煤基固废,在“双碳”目标下,如能采用CO_(2)矿化煤基固废制备充填材料,并将其充填在采空区里控制岩层移动,将会“变废为宝”,推动保水开采等绿色低碳技术发展。针对矿井充填现场... 煤炭资源开发利用过程中会产生大量的CO_(2)以及粉煤灰等煤基固废,在“双碳”目标下,如能采用CO_(2)矿化煤基固废制备充填材料,并将其充填在采空区里控制岩层移动,将会“变废为宝”,推动保水开采等绿色低碳技术发展。针对矿井充填现场难以满足CO_(2)矿化所需高温高压高钙(“三高”)条件的问题,探索在常温常压条件下,采用常规低钙粉煤灰(“三常”)研制CO_(2)矿化煤基固废负碳充填材料(Negative Carbon Filling Material, NCFM)。在NCFM反应过程中,原材料首先发生水化反应生成C—S—H凝胶、Ca(OH)_(2)和CaCO_(3),再与CO_(2)反应后生成SiO_(2)硅胶。在此过程中,碱性激发剂加速C—S—H凝胶和硅胶的生成,使NCFM具有快速早强特征。随着NCFM进一步水化反应,碱性激发剂会促进火山灰反应的发生,进而促使更多水化产物的生成,有利NCFM长期强度的提高。在采用坍落度测试、凝结时间测试、单轴抗压强度(UCS)测试、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)-X射线能谱仪(EDS)分析,以及热重分析(TGA)测试的基础上,研究了NCFM的力学性能和微观组织,阐明了NCFM的早期与长期强化机制。80%粉煤灰掺量的NCFM试样的UCS最大,3 d达2.70 MPa, 28 d达5.12 MPa。1 g NCFM的最大CO_(2)吸收量为1.39 mg。NCFM的研制提供了保水开采负碳充填材料,可推进形成CO_(2)资源化利用、固废规模化处置、采空区再利用,以及保水开采等煤炭资源绿色化开采的协同技术途径,促进实现“碳炭置换”,助力加快能源资源领域“双碳”战略目标实现。 展开更多

关键词 co_(2)矿化 煤基固废 常温常压 负碳充填材料 保水开采

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硫酸铵强化石膏溶解矿化制备高纯CaCO_(3) 被引量：1

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作者 刘妍汝 钟山 +4 位作者 唐思扬 杨柯 宋磊 李红娇 梁斌 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期137-145,共9页

近年来,利用固废石膏矿化CO_(2)联产CaCO_(3)及硫酸铵工艺技术受到广泛关注,然而由于固废石膏成分复杂,分离纯化困难,成本与矿化产品品质难以兼顾导致其无法大规模工业化利用。为此,以硫酸钙及磷石膏为原料,提出以石膏矿化液相产物硫酸... 近年来,利用固废石膏矿化CO_(2)联产CaCO_(3)及硫酸铵工艺技术受到广泛关注,然而由于固废石膏成分复杂,分离纯化困难,成本与矿化产品品质难以兼顾导致其无法大规模工业化利用。为此,以硫酸钙及磷石膏为原料,提出以石膏矿化液相产物硫酸铵溶液强化硫酸钙溶解浸出,液固分离后再进行矿化的间接矿化工艺。试验研究了溶解强化过程中硫酸铵浓度及溶解浸出时间对硫酸钙溶解特性的影响,以及矿化过程中氨水浓度、温度、矿化反应时间等因素对矿化过程和矿化产物的影响。确定了优化的溶解与矿化工艺条件,基于此,进一步研究磷石膏的间接矿化过程,结果表明,与直接矿化相比,间接矿化可使CaCO_(3)产品纯度由82.2%提高至98.6%,且产品粒度D_(50)由22.00μm降至10.98μm。间接矿化工艺可有效强化石膏溶解浸出过程,避免引入外加介质,并制备高纯度轻质CaCO_(3),相关研究可为固废石膏矿化CO_(2)技术的经济应用提供基础支持。 展开更多

关键词 co_(2)矿化 溶解强化 Caco_(3) 石膏固废 资源化利用

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CO_(2)海洋封存的思考与新路径探索 被引量：3

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作者 周守为 李清平 +3 位作者 朱军龙 周云健 赵常忠 何玉发 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-10,I0001,共11页

实现碳达峰碳中和目标既是应对气候变化的必由之路,也是中国彰显大国责任担当和推动构建人类命运共同体的迫切需要。中国目前碳封存选址大多都集中在陆地,并且主要以气态CO_(2)或者液态CO_(2)的方式进行碳封存。陆地的碳封存潜力不及海... 实现碳达峰碳中和目标既是应对气候变化的必由之路,也是中国彰显大国责任担当和推动构建人类命运共同体的迫切需要。中国目前碳封存选址大多都集中在陆地,并且主要以气态CO_(2)或者液态CO_(2)的方式进行碳封存。陆地的碳封存潜力不及海洋,而且前者对于储层的地质条件和作业条件要求均较高。海洋是地球上最大的活跃碳库,碳封存潜力巨大,目前中国已建成第一个海上碳封存项目——“恩平15-1”CO_(2)封存示范项目。为了加快推进CO_(2)海洋封存目标的实现,提出了CO_(2)水合物固态封存的新思路,探索了海洋碳封存的整体路径。研究结果表明:①基于甲烷水合物开发的逆向思维,以及CO_(2)水合物形成条件远不及甲烷水合物苛刻的特点,可以将CO_(2)注入海底形成CO_(2)水合物碳矿;②基于“固态流化”法的逆向原理及思维将液态CO_(2)直接注入甲烷水合物层及其下伏层的泥砂中,不仅可以利用CO_(2)置换开发甲烷水合物,而且还能在海底浅层形成CO_(2)水合物进而实现碳封存;③利用现有油气田开发平台和设备,选择有利于CO_(2)封存的地质构造和咸水层,有望实现油气田开发和海洋碳封存的协同发展。结论认为,该方法已经通过了实验室可行性验证,有望为未来碳捕集、利用与封存(CCUS)提供新的解决方案。 展开更多

关键词 海洋碳封存 碳矿 co_(2)水合物 co_(2)地质封存 “固态流化”法 甲烷水合物 CCUS

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有机胺萃取耦合CO_(2)矿化过程中阴离子迁移规律研究

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作者 梁斌 沈坤杰 +2 位作者 李贵海 唐思扬 钟山 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期60-64,共5页

目的CO_(2)矿化技术利用金属离子将CO_(2)固化为碳酸盐是有效的碳减排路径,考查有机胺萃取耦合CO_(2)矿化过程中阴离子的迁移规律,为进一步设计矿化过程提供理论参考。方法有机胺萃取耦合CO_(2)矿化法利用有机胺萃取氢离子(H+),并使阴... 目的CO_(2)矿化技术利用金属离子将CO_(2)固化为碳酸盐是有效的碳减排路径,考查有机胺萃取耦合CO_(2)矿化过程中阴离子的迁移规律,为进一步设计矿化过程提供理论参考。方法有机胺萃取耦合CO_(2)矿化法利用有机胺萃取氢离子(H+),并使阴离子迁移到有机相中,促进水相的钙、镁等金属离子进一步与碳酸根离子(CO_(2)-3)沉淀,测定镁基、钙基体系中CO_(2)矿化反应后阴离子的浓度和迁移率,并考查了时间、温度、相比(有机相与水相的体积比)对迁移率的影响。结果镁基体系中,阴离子迁移率y_(I)->y NO_(3)^(-)>y_(Br)->y Cl^(-)>y SO_(4)^(2-);钙基体系中,阴离子迁移率y_(I)->y NO_(3)^(-)>y_(Br)->y Cl^(-)。其中,钙基体系中阴离子迁移速率大于镁基体系,NO_(3)^(-)的迁移速率大于Cl^(-)。随着温度的升高,NO_(3)^(-)和Cl^(-)的迁移率下降。结论阴离子与H+形成酸的酸度越强,阴离子迁移率越高。有机胺萃取酸之后,R _(3)N…H-O向R_(3)NH^(+)…O-H转变。低温和高相比有利于有机胺萃取耦合CO_(2)矿化反应中阴离子的迁移。 展开更多

关键词 co_(2)矿化 有机胺 萃取 阴离子 迁移规律

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低浓度CO_(2)矿化再生微粉理化特性影响规律 被引量：1

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作者 刘琦 吴胜坤 +2 位作者 李林坤 黄天勇 焦泽坤 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第7期51-61,共11页

为减缓水泥行业排放的CO_(2)对全球气候变化的影响,采用低浓度CO_(2)对建筑垃圾回收骨料过程产生的再生微粉进行了矿化处理以部分替代高碳排放的传统水泥。研究不同矿化方式对再生微粉活性、需水量以及外加剂适应性的影响,并在此基础上... 为减缓水泥行业排放的CO_(2)对全球气候变化的影响,采用低浓度CO_(2)对建筑垃圾回收骨料过程产生的再生微粉进行了矿化处理以部分替代高碳排放的传统水泥。研究不同矿化方式对再生微粉活性、需水量以及外加剂适应性的影响,并在此基础上明晰了低浓度CO_(2)矿化再生微粉的作用机制。结果表明,直接液相矿化后的再生微粉各项性能明显优于气固干法矿化。相比未处理的再生微粉,其需水量降低33%,活性提高14%,外加剂吸附量降低39%。再生微粉的CO_(2)矿化强化主要通过CO_(2)与再生微粉中的水化产物相氢氧化钙(Ca(OH)_(2),CH)、水化硅酸钙凝胶(Ca_(5)Si_(6)O_(16)(OH)·_(4)H_(2)O,C-S-H)、钙矾石(AFt)以及未水化的硅酸盐水泥熟料硅酸三钙(Ca_(3)SiO_(5),C_(3)S)、硅酸二钙(Ca_(2)SiO_(4),C_(2)S)等反应,生成较为致密的方解石型碳酸钙(CaCO_(3),CC)和无定形硅胶(SiO_(2)·n H_(2)O),改善孔隙结构,从而降低再生微粉的粉料需水量,提高其反应活性和外加剂适应性。CO_(2)矿化处理后的再生微粉可满足JG/T 573—2020《混凝土和胶砂用再生微粉》高比例替代水泥作为矿物掺合料使用,实现固体废弃物资源化利用的同时,CO_(2)被永久固定于再生微粉中,为水泥行业深度脱碳提供一条新途径。 展开更多

关键词 co_(2)矿化封存 固体废弃物 再生微粉矿化强化 矿化机理

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水性聚氨酯膜吸收CO_(2)矿化形成复合膜及其防腐蚀性能 被引量：4

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作者 董勇 姚皖生 +5 位作者 董晓宇 王兆飞 樊康鑫 张雪敏 李学良 丁运生 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期9-16,共8页

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PPG)和N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺等为主要原料制备了聚氨酯预聚体,并利用乙酸、3-羧基-3-羟基戊二酸和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为成盐剂与聚氨酯预聚体反应,产物经乳化... 以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PPG)和N,N-二甲基-N',N'-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺等为主要原料制备了聚氨酯预聚体,并利用乙酸、3-羧基-3-羟基戊二酸和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为成盐剂与聚氨酯预聚体反应,产物经乳化得到3种阳离子水性聚氨酯胶乳(WPU1,WPU2和WPU3),并将其制膜后浸泡在模拟海水中。研究了3种水性聚氨酯膜吸收CO_(2)并矿化形成聚氨酯-碳酸钙(PU-CaCO_(3))复合膜的过程及防腐蚀性能。红外光谱分析结果表明,成功合成了3种阳离子水性聚氨酯。粒径分析表明,WPU1,WPU2和WPU3胶乳粒径大小分别为19.38 nm,93.08 nm和84.33 nm。X射线衍射、扫描电镜和电化学测试结果表明,WPU2和WPU3膜经模拟海水浸泡后表面出现CaCO_(3)矿化层,WPU3膜表面形成的矿化层较致密,且具有优良的防腐蚀性能,其腐蚀速率和腐蚀电流密度分别为1.70×10^(-3)mm/a和1.44×10^(-7)A/cm^(2)。 展开更多

关键词 水性聚氨酯 成盐剂 co_(2) 矿化 复合膜 防腐蚀性能

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森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究 被引量：1

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作者 马红亮 陈灿灿 +1 位作者 尹云锋 高人 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1247-1259,共13页

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000... 土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2000~250、250~53、<53、53~20、20~2、<2μm),与全土等质量开展矿化试验,研究碳矿化量差异、主要碳形态变化及其相互关系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO_(2)累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。<2μm和20~2μm土壤颗粒CO_(2)累积排放量显著高于其他颗粒和全土。全土及各颗粒土壤CO_(2)累积排放量与比表面积、总孔隙体积、全碳、土壤可溶性有机碳(DOC,Dissolved organic carbon)、土壤微生物生物量碳(Soil microbial biomass carbon,MBC)、易氧化有机碳、游离氧化铁呈正相关性,而与C/N呈负相关性。通过对不同粒径颗粒16个指标降维分析,综合特征指数显示<2μm和20~2μm颗粒最高,即它们的综合作用最大。因此,全土壤的碳变化可追溯到土壤不同粒径颗粒碳的不同变化及关系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。 展开更多

关键词 亚热带森林土壤 物理分组 碳稳定 碳矿化 co_(2)排放

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基于二氧化碳矿化固定的碳利用技术研究

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作者 李东方 黄增阳 +2 位作者 陈旭杨 郑张 曾燕平 《河南科技》 2024年第5期87-90,共4页

【目的】碳利用技术难题是氟硅新材料产业发展过程中亟待解决的难题。通过对二氧化碳矿化固定的碳利用技术进行研究,以期为开发适合高耗能行业的规模化CO_(2)利用技术提供参考。【方法】分析了CO_(2)矿化固定的原理、方法和应用,研究了C... 【目的】碳利用技术难题是氟硅新材料产业发展过程中亟待解决的难题。通过对二氧化碳矿化固定的碳利用技术进行研究,以期为开发适合高耗能行业的规模化CO_(2)利用技术提供参考。【方法】分析了CO_(2)矿化固定的原理、方法和应用,研究了CO_(2)养护反应系统和烟气CO_(2)直接矿化反应系统,用来实现建材预制构件制备和工业固废中的碱性废料处理。【结果】采用碳捕集、利用和封存(CCUS)技术进行CO_(2)矿化固定,能够实现大规模CO_(2)处理。在矿化固定技术的基础上,可建立碳利用技术开发测试平台,依托平台提供数据、方法、成套设备等方面的技术支撑。【结论】碳捕集、利用和封存(CCUS)技术在减缓气候变化和实现碳循环经济等方面具有潜力。 展开更多

关键词 co_(2)矿化固定 碳利用技术 碳循环

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二氧化碳矿化波特兰水泥浆体性能与机制

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作者 马超 王涛 +1 位作者 吴冰 易臻伟 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期130-136,共7页

CO_(2)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CO_(2)不仅可实现CO_(2)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CO_(2)排放。以OPC浆体... CO_(2)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CO_(2)不仅可实现CO_(2)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CO_(2)排放。以OPC浆体为原材料,系统性研究不同因素(温度、CO_(2)添加量和CaCO_(3)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、CO_(2)与CaCO_(3)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%,CO_(2)最佳添加量为0.5%,添加CaCO_(3)能提高OPC浆体的固碳率和强度,CaCO_(3)添加量为10%时,CO_(2)掺量可增至3%,同时保持强度增益。 展开更多

关键词 波特兰水泥 co_(2)矿化 浆体体系 微观反应过程

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电石渣直接湿法碳酸化固定CO_(2)的反应特性 被引量：3

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作者 孔啸 赵传文 +3 位作者 孙健 郭亚飞 亓皓月 卢平 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期129-136,共8页

碱性固废湿法碳酸化是一种矿化固定CO_(2)的有效方式。为探究电石渣废弃物直接湿法碳酸化固定CO_(2)的反应特性,基于高压反应釜试验装置,在常温环境下研究液固比(5~20)、碳酸化时间(0~4 h)和反应压力(0.1~1.0 MPa)对电石渣碳酸化速率和C... 碱性固废湿法碳酸化是一种矿化固定CO_(2)的有效方式。为探究电石渣废弃物直接湿法碳酸化固定CO_(2)的反应特性,基于高压反应釜试验装置,在常温环境下研究液固比(5~20)、碳酸化时间(0~4 h)和反应压力(0.1~1.0 MPa)对电石渣碳酸化速率和CO_(2)固定能力的影响。结果表明,电石渣具备良好的CO_(2)固定能力,1 h内整体碳酸化反应基本完成,CO_(2)固定能力会随液固比和反应压力的增加而提升。反应时间4 h,最优工况(1 MPa、液固比20)下电石渣的CO_(2)固定量达9.26 mmol/g,而在0.1 MPa、液固比5时,电石渣的CO_(2)固定量仅3.58 mmol/g。电子扫描显微镜和热重分析证明了电石渣碳酸化反应后生成了大量CaCO3,且碳酸化产物的粒径显著减小。因此,在反应釜中常温加压条件下,电石渣直接液相碳酸化即具备较好的CO_(2)固定能力和较高的碳酸化效率。本研究结果能为电石渣加速矿化固定CO_(2)的技术应用提供基础理论支撑。 展开更多

关键词 co_(2)矿化 碱性固废 液固比 co_(2)压力

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