金属矿山

作者：胡晨光,付佳伟,刘刚,白瑞英,封孝信

单位：1. 华北理工大学材料科学与工程学院,河北 唐山 063210;2. 河北省无机非金属材料重点实验室,河北 唐山 063210

关键词：钢渣,高压CO2,机械搅拌,碳酸化,微结构,

钢渣含有碱性矿物可作为碳捕集和封存材料,而目前在高压CO2 和机械搅拌联合作用下碳酸化钢渣微结构的形成规律尚不清晰,研究模拟水泥砂浆搅拌方式,利用扇叶搅拌式高承压碳酸化反应釜,结合XRD、DSC-TG、FT-IR 与SEM-EDS 等测试手段,研究了碳酸化反应时间、CO2 压力、搅拌转速等参数对钢渣粉微结构的影响。结果表明:随着碳酸化时间的延长,硅酸盐矿物早期形成的“未反应矿物-凝胶层-碳酸钙层”核壳结构在碳酸钙体积膨胀和机械搅拌的双重作用下,向“内部多核壳颗粒堆积-凝胶嵌挤-外部大壳包裹”的“类石榴型”结构转变;增大CO2 压力将促进形成“未反应矿物-凝胶层-碳酸钙层”的核壳结构;提高搅拌速度将加速形成“类石榴型”结构。在碳酸化过程中,钢渣中RO 相的MgO 参与水化反应产生体积膨胀,与搅拌作用共同使RO 相粉化,Mg2+ 从RO 相溶出,并向外层富硅区迁移形成水化硅酸钙(镁)(C-(M)-S-H)凝胶。随着碳酸化时间的延长,RO 相粉化程度提高,形成分散的颗粒状结构。铁酸钙参与碳酸化反应,会因生成的碳酸钙体积膨胀作用而粉化,增大CO2 压力会促进铁酸钙粉化而呈现“蜂窝状”结构。

来源：2025年第1期

《金属矿山》期刊编辑部

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