封面文章 | 东大赵青教授等：从钢渣浸出液中制备钙基吸附剂
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封面故事
钢渣和CO2是钢铁冶炼过程中产生的两大典型废弃物。利用钢渣制备CO2循环捕集材料，是推动钢铁行业降碳减排的重要途径，也是推进有限资源无限循环的技术手段。或许有一天，冶金尾气可以通向蔬菜大棚、饮料工厂，让“垃圾”和“废物”成为过时的傲慢与偏见。
文章信息
李宇蒙，赵青
引用本文：Yumeng Li, Qing Zhao, Xiaohui Mei,
Chengjun Liu, Henrik Saxén, and Ron Zevenhoven, Effect of Ca/Mg molar
ratio on the calcium-based sorbents, Int. J. Miner. Metall. Mater., 30(2023), No. 11, pp. 2182-2190.
https://doi.org/10.1007/s12613-023-2657-y
封面文章阐明了钙镁摩尔比对钙基吸附剂CO2捕集能力的影响行为。
02提出钙基吸附剂的CO2捕集过程存在两阶段，阐明了两阶段的动力学行为。
03发现了钙基吸附剂的“自活化”现象，明确了吸附剂中MgO的骨架支撑作用。
文章导读
钢铁行业面临着钢渣利用和CO2减排的迫切需求，CO2捕集、利用和封存（CCUS）技术成为近年来研究的热点，基于钙循环的CCUS技术得到越来越多研究者的关注。目前，普通CaO类CO2吸附剂存在循环吸附寿命短、吸附性能衰减快等问题，而MgO掺杂可以明显改善这一问题。因此，浸取钢渣中Ca和Mg，制备MgO掺杂的钙基CO2吸附剂是一种有望实现钢渣与CO2协同资源化的新方法。
本文首先介绍了钢铁行业中钢渣资源化利用和CO2排放的现状。然后介绍了利用不同钙源制备吸附剂捕集CO2的研究进展。与大多数其他钙源相比，钢渣Ca含量高、处理成本低，具有明显的优势。然而，钢渣制备的钙基吸附剂仍然面临着循环吸附稳定性差的问题。据报道，Mg掺杂有助于提高吸附剂的CO2吸附稳定性。因此，在本文中用酸浸法从钢渣中协同提取Ca和Mg，采用共沉淀法制备钙基吸附剂，吸附剂中的主要元素为Ca和Mg，Si和Al相对较少，其中Ca/Mg摩尔比为3.64:1。重点研究了不同Ca/Mg摩尔比对钙基吸附剂的形貌、结构和CO2吸附容量的影响。结果表明，MgO能够减小吸附剂中CaO的平均晶粒尺寸，但MgO掺杂量过高或过低均不利于改善吸附剂的CO2吸附能力，较优Ca/Mg摩尔比约为 4.2:1。利用Avrami-Erofeev模型开展了吸附剂的吸附动力学研究，发现在CO2吸附过程中存在两个阶段，且第一阶段（反应控制）的活化能低于第二阶段（扩散控制）的活化能。当钙基吸附剂再生后，由于吸附剂的“自活化”现象，CO2吸附容量有所增加，验证了吸附剂中MgO的骨架支撑作用。
钙基吸附剂第一次和第二次化学吸附示意图
氧化镁作为一种惰性组分，在吸附剂中起到骨架支撑的作用，有效改善吸附剂的孔隙结构，避免烧结现象发生。
团队简介
东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室紧密围绕学科发展前沿和国家战略需求，开展前沿基础理论研究和关键共性技术研发，形成一系列适用于多金属共生矿生态化冶金的新理论、新方法和新技术。赵青团队长期围绕共伴生资源清洁低碳利用和冶金废弃物高效绿色循环开展研究，主持科研项目20余项，发表学术论文60余篇，主编专著2部，授权国家发明专利10余项。
供稿 | 李宇蒙
排版 | 许欢欢
编辑 | 陈佩仙
审核 | 黄冬华
《矿物冶金与材料学报（英文版）》(InternationalJournal of Minerals, Metallurgy and Materials，IJMMM)是由教育部主管、北京科技大学主办、Springer Nature合作出版的英文学术期刊，1994年创刊，月刊。主要刊载矿物、冶金和材料领域的原创研究论文和特约综述等。被SCIE，EI，CAS，Scopus，ProQuest，OCLC，INSPEC等国际著名文摘或检索系统作为文献源期刊收录。入选中科院期刊分区二区。2021 JCR影响因子为4.8，在冶金与冶金工程学科和矿业工程与矿物加工学科位于Q1区, 在材料科学综合学科位于Q2区。2022 CiteScore为6.8，在金属与合金类、材料力学类、材料化学类等类别中均位于Q1区。入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》T1级别。
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