钢铁工业是CO2和固体废物排放的最大工业来源之一。固体废弃物主要包括炼铁过程中产生的高炉渣和炼钢过程中产生的钢渣。根据铁矿石的品位和所采用的工艺条件不同，2019年全球钢渣和高炉渣产量分别约为2.4亿吨和3.9亿吨，其中中国约占53%和64%。由于钢渣/高炉渣中含有30%～60%的CaO，越来越多的学者开始关注其高值化利用。
　　
　　考虑到钢渣/高炉渣为碱性废弃物，各种类型的强酸如HCl、HNO3和H2SO4表现出90%左右的钙浸取效率，包炜军等使用TBP和乙酸的混合溶液选择性地从钢渣中浸取大约75%的钙组分。
　　
　　综合考虑浸取效率和投资成本，采用各种循环铵盐（NH4Cl、NH4NO3、CH3COONH4）选择性地浸取钢渣/高炉渣中钙组分相对经济，常温常压下，钙浸取率可达65%左右。
　　
　　此外，钢渣的粒度对钙的浸取率有明显的影响，钢渣粒度越小，比表面积越大，传质速率越好，浸取效率越高。固液比是提高浸取效率的另一个重要参数。当固液比小于5g/L时，钙的浸取效率最高（73%），当固液比大于100g/L时，钙的浸取效率最低（6%）。此外，也有通过使用超声等处理手段显著将钙浸取率从65%提高到96%。
　　
　　碳酸化是指含钙离子浸取液与CO2反应。为了在温和条件下提高碳酸化效率，需要碱性物质（如氨水、氢氧化钠）作为缓冲溶液调节pH。Park和Fan等采用NH4OH溶液首先将pH值提高到8.6祛除沉淀氧化铁，向滤液中注入纯CO2。进一步将pH提高到9.5，得到高纯度的微细碳酸钙产品。Wang等发现在100℃下，使用1.4mol/L硫酸氢铵（NH4HSO4）在3小时内从原料中浸取超过95%的活性钙成分，并且通过调节pH值，在碳酸化阶段制备高纯度碳酸钙。
　　
　　四川大学岳海荣等提出了多级沉淀的热还原技术，其中高炉渣先用硫酸铵（(NH4)2SO4）在300～450℃下焙烧，使钙成分转化为硫酸盐，相对温和条件下用碳酸氢铵/碳酸铵（NH4HCO3/(NH4)2CO3）溶液进行均相碳酸化制备碳酸钙产品。
　　
　　Chiang等将高炉渣转化为两种有价值的产品：微细碳酸钙和沸石材料。首先通过用有机酸选择性地浸取钙组分，然后对浸取液进行碳酸化来制备微细碳酸钙。与此同时，浸取的固体残渣在碱性溶液中水热转化，诱导了溶解/沉淀机制，导致形成微孔和中孔沸石材料。
　　
　　钢渣/高炉渣等由于其形成过程经历了表面反应或高温烧结，活性CaO组分通常位于晶体结构中，或被表面硅酸盐或硫酸盐包裹，导致其反应活性差、安定性较差。因此，有效剥离钢渣/高炉渣等惰性组分与活性组分，消除其不稳定性，平衡矿化活性组分剥离速率与碳酸化反应速率是其碳酸化生产高附加值碳酸钙产品的关键。
　　
　　资料来源：《李文秀,杨宇航,黄艳,等.二氧化碳矿化高钙基固废制备微细碳酸钙研究进展[J].化工进展:2022》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！