燃煤等化石能源的利用导致大量的CO₂排放到大气中,造成了温室效应等一系列环境问题,CO₂矿物碳酸化技术是一种具有原料来源广泛、能量需求低、可实现对CO₂永久封存等优点的极有前景的CO₂减排技术,具有重要的理论意义和研究价值。本文针对几种不同来源的碱性固体废弃物,分别研究了它们的碳酸化反应特性,详细考察了多种因素对碳酸化转化率和CO₂吸收转化率的影响,以期为CO₂矿物碳酸化技术的实际应用奠定基础。首先选取果树灰为原料,在常压条件下进行碳酸化实验,研究了反应时间、温度、液固比、气体组份对碳酸化反应的影响,并进行反应动力学分析。结果显示增加反应时间,碳酸化程度不断加强;反应温度的提高会使反应前期的碳酸化转化率快速提高,但对最终的碳酸化转化率影响不大;增大液固比可以显著加快碳酸化反应进程;在三种气氛条件下,纯CO₂条件下碳酸化转化率最高,其次是富氧燃烧烟气条件,最差是模拟烟气条件。反应动力学分析结果表明,Ca²⁺的溶解扩散过程是限制果树灰液相碳酸化反应速率的主要过程。其次以辣椒杆灰为原料,在加压条件下对其进行碳酸化研究,从理论上分析了其碳酸化反应过程,考察了反应时间、反应温度、液固比、反应压力以及气体组份对碳酸化转化率的影响。结果显示,MgO的碳酸化产物会受到反应温度的影响,20℃条件下其产物以MgCO₃·3H₂O的形式存在,而温度高于80℃时,其碳酸化产物主要以MgCO₃的形式存在。反应温度的提高会显著提高碳酸化转化率,升高压力会增加CO₂在液相中的浓度从而加快碳酸化反应进程,液固比的增大也有利于提高碳酸化转化率,纯CO₂条件下的碳酸化转化率显著高于富氧燃烧烟气条件和模拟烟气条件。接着以三种典型的垃圾电厂半干法脱硫飞灰为原料,选用100mL碳酸化反应器,在模拟烟气条件下进行连续性碳酸化实验,并对出口CO₂浓度变化以及进出口流量变化进行在线监测,考察了反应温度、液固比、通气速率等因素对CO₂吸收转化率的影响。结果显示在碳酸化反应过程中,反应器出口CO₂浓度变化主要分为四个阶段。CO₂的吸收转化率随温度的升高呈现先升高后降低的趋势,在60℃时达到最佳;液固比偏大或偏小都会降低CO₂的吸收转化率,在10:1时达到最佳;通气速率越小,CO₂吸收转化率的吸收转化率越高。最后以一种典型的钢厂半干法脱硫灰为原料,选用1000mL碳酸化反应器,在模拟烟气条件下进行更长时间连续性固定CO₂研究,结果显示平衡阶段的持续时间显著增长。不同温度下CO₂吸收转化率的高低顺序为:60℃>40℃≈80℃>20℃;液固比和通气速率越小,CO₂吸收转化率的吸收转化率越高。在温度为60℃、液固比为10:1、通气速率为300mL/min条件下,浆液能以超过66.6%的CO₂吸收转化率连续固定CO₂达140min,证明了该脱硫灰在液相条件下以较高效率长时间连续性固定CO₂的可行性。