Принудительная карбонизация сталеплавильных шлаков

Принудительная карбонизация сталеплавильных шлаков

Авторы публикации

Рубрика

Инженерия

Просмотры

130

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 23 (121), Июнь ‘23

Дата публикации 20.06.2023

Поделиться

Актуальность обусловлена достижением соответствия климатическим стандартам промышленного производства товаров, определяющих исполнение как квот на выброс парниковых газов, так и для инвестиционной привлекательности компаний [1]. Это важное исследование для достижения понимания и оценки потенциальной экономической рентабельности накопленного сырья в механизме принудительной карбонизации, в сравнении с иными известными способами связывания оксида углерода (IV).

Актуальность обусловлена достижением соответствия климатическим стандартам промышленного производства товаров, определяющих исполнение как квот на выброс парниковых газов, так и для инвестиционной привлекательности компаний [1]. Проблема использования доступного техногенного сырья (шлаков металлургической промышленности) изучается авторами работы (НИР). Это важное исследование для достижения понимания и оценки потенциальной экономической рентабельности накопленного сырья в механизме принудительной карбонизации, в сравнении с иными известными способами связывания оксида углерода (IV).

Авторами выдвигалась гипотеза на основании соответствующей проблематики академических исследований возможности использования металлургических шлаков [2 – 4]. Для доказывания гипотезы или её опровержения выполнено экспериментальным методом моделирование механизма карбонизации в лабораторном стенде. Выявлялась состоятельность предположения о механизме процесса карбонизации. Таким образом, применялись теоретико-экспериментальный и эмпирический методы исследования.

Исследование проводилось для реализации идеи мер снижения величины эквивалентных выбросов углерода в атмосферу на базе и сырье ПАО «Северсталь».

Исследуемыми материалами выступали: сталеплавильный конверторный шлак и известняк. Известняк состоит из карбоната кальция. В состав шлака входят продукты карбонизации оксидов кальция и магния.

Пробы подвергались механической и термической обработкам. В процессе исследования исполнялось: отбор проб, построение зависимости величин энергии Гиббса от температуры в прогнозируемых реакциях, оценка карбонизации методом ТГА. Шлак предварительно изучен с помощью РФА и СЭМ с модулем EDX.

План эксперимента подразумевал: пробоподготовку – для проведения декарбонизации выполнены измельчение и предварительный отжиг проб в муфельной печи до 1000 ºС; последующее помещение проб в реакционной камере стенда; моделирование условий карбонизации при заданных параметрах атмосферы и величины подачи углекислоты. По выбранным временным периодам происходило изъятие частей проб образцов, для контрольного взвешивания и подготовки для ТГА.

Выводами исследования признано: оправлены фазы исходных и после моделирования карбонизации проб; проведена оценка термодинамической возможности протекания процесса карбонизации при различных температурах; разработан и сконструирован лабораторный стенд для моделирования условий, необходимых для процесса карбонизации; произведена оценка процесса карбонизации предварительно отожжённого шлака и известняка; методом ТГА было определено последовательное протекание реакций образования Ca(OH)2 и CaCO3 в образцах шлака; выявлена наибольшая реакционная способность шлака в первые 24 часа; определен прирост массы для контрольной пробы известняка и шлака, что связано с образованием новых химических соединений. Высокотемпературная карбонизация обеспечила более оптимальные условия, и с изменением газовой среды, с подачей пара, обеспечило связывание 70 л CO2.

Таким образом основным выводом определена возможность применения изучаемого техногенного сырья для карбонизации. Выяснены основные реакции, проходящие с сырьем. К характеристике научной новизны исследования относятся установленные факты возможности протекания карбонизации на сырьевой базе ПАО «Северсталь». Продукты реакции перспективное сырье в строительной отрасли. Количественная оценка объемов связанного диоксида углерода позволит прогнозировать снижение величины углеродоемкости Компании при внедрении технологического решения.

Список литературы

  1. Korayem A. H. et al. Graphene oxide for surface treatment of concrete: A novel method to protect concrete //Construction and Building Materials. – 2020. – V. 243. – P. 118229.
  2. Рузавин А. А. Утилизация сталеплавильных шлаков путем ускоренной карбонизации //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2018. – Т. 18. – №. 3. – С. 68 – 72.
  3. Pan S. Y. et al. Ex Situ CO2 capture by carbonation of steelmaking slag coupled with metalworking wastewater in a rotating packed bed //Environmental science & technology. – 2013. – Т. 47. – №. 7. – С. 3308 – 3315.
  4. Zhao Q. et al. Co-treatment of waste from steelmaking processes: steel slag-based carbon capture and storage by mineralization //Frontiers in Chemistry. – 2020. – V. 8. – P. 571504.
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 6 дней до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее