CO₂浓度对高钙粉煤灰高温固碳性能及其火山灰活性的影响

摘要

为实现高钙粉煤灰对燃煤电厂CO₂的捕集并提升其火山灰活性，本文研究了不同气氛下高钙粉煤灰干法碳酸化的固碳性能及其对火山灰活性的影响.采用空气、模拟烟气、O₁C₄（体积比VO₂∶VCO₂=1∶4）混合气氛和纯CO₂气氛，通过XRD、FTIR、N₂吸附、SEM–EDS等手段表征碳酸化前后高钙粉煤灰的物化结构，利用TG分析其固碳性能，并以固碳后高钙粉煤灰–水泥结石体的抗压强度为火山灰活性评价指标，表征分析不同龄期结石体的水化产物及微观形貌，探究其作为建筑材料的可行性.结果表明：烟气、混合气氛和纯CO₂气氛下的固碳率分别为7.63%、8.25%和11.03%，单位CO₂贡献度分别为0.44、0.10和0.11，表明高钙粉煤灰干法碳酸化效率较高，且烟气气氛下固碳效果最佳.固碳后高钙粉煤灰与水泥结石体的抗压强度显著提升：7 d抗压强度分别增长6.4%、48.5%和72.5%,28 d分别增长7.6%、13.8%和44.7%，说明固碳显著提升了高钙粉煤灰的火山灰活性.原因可能是CaCO₃与水化铝酸钙反应生成单碳型水化碳铝酸钙，使钙矾石稳定存在，孔结构更密实，孔隙率降低，从而提高结石体的抗压强度.

关键词

粉煤灰 / 干法碳酸化 / 火山灰活性 / 抗压强度 / 微观形貌

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金资助项目(A类延续)(52525401);国家自然科学基金面上资助项目(52474138); 山西省基础研究计划面上资助项目(202203021211137); 百亿工程资助项目(BY2400007310,BY2400007311); 吕梁市重点资助项目(2023SHFZ05)