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微生物固碳技术助力水泥行业碳减排，钢渣高值化利用迎来创新的解决方案 Engineering |
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论文标题：Microbial-Enhanced Steel Slag Fixation of CO2 from Cement Kiln Flue Gas for the Production of Supplementary Cementitious Material
期刊：Engineering
DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.03.024
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最近发表在中国工程院院刊《Engineering》上的一项研究揭示了一种解决建筑材料领域两大关键挑战的新方法：高效利用钢渣以及减少水泥生产中的二氧化碳排放。该研究由东南大学的钱春香教授团队完成，探索了将微生物技术与回转式工艺相结合，加速钢渣的碳酸化，从而固定水泥窑烟气中的CO2，并生产出辅助胶凝材料。
水泥生产是全球CO2排放的重要来源，占总排放量的约8%。钢渣是钢铁生产过程中产生的碱性固体废弃物，全球每年产量超过4亿吨。尽管钢渣在建筑领域有潜在用途，但其综合利用率不到30%，导致大量堆积并引发环境问题。
固碳反应器及CO2排放路径示意图
通过钢渣碳化生产水泥和混凝土的辅助性胶凝材料，可以实现钢渣高效利用和固定CO2的双重有益效果。此项研究结合微生物技术和回转式工艺，加速钢渣固定水泥窑尾烟气中的CO2。该方法使CO2的固定速率提高2倍以上，1 h的固碳率达10%左右，并且在全年不同季节均具有稳定的效果。
研究发现，固碳率和颗粒细度是改善钢渣安定性和活性的关键。当固碳率超过8%且比表面积不低于300 m2/kg时，可解决钢渣安定性问题，实现钢渣的安全利用。固碳钢渣粉中残留了微生物，其成核作用可以提高硅酸盐水泥水化速率形成更多的水化产物，微生物调控形成生物碳酸钙的晶体尺寸更小，有利于形成单碳铝酸盐提高强度。在相同的固碳率下，微生物矿化钢渣粉的水化活性较碳化钢渣粉更高，在固碳率10%、比表面积600 m2/kg时，采用30%微生物矿化钢渣粉替代水泥熟料，其活性指数达到87.7%。
该研究为建材领域碳减排和钢渣安全高效利用提供了可持续方案，并拓宽了微生物技术的应用领域。
论文信息：Chunxiang Qian, Yijin Fan, Yafeng Rui, Xiao Zhang, Yangfan Xu, Microbial-Enhanced Steel Slag Fixation of CO2 from Cement Kiln Flue Gas for the Production of Supplementary Cementitious Material, Engineering, https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.03.024.
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