CCUS 矿化固碳碳酸钙生产工艺：技术路径与产业化前瞻

在"双碳"目标驱动下，利用工业烟气二氧化碳（CO₂）矿化封存并联产碳酸钙，已成为碳酸钙产业绿色转型的重要方向。CCUS（碳捕集、利用与封存）矿化固碳通过将富含钙镁的尾矿、钢渣、电石渣等硅铝酸盐原料与捕集后的CO₂反应，生成高附加值碳酸钙产品，实现"减排+增值"双重收益。

一、主流矿化固碳工艺路线

1. 直接矿化工艺

将含钙工业固废（如钢渣、电石渣）与烟气CO₂在液相或气相条件下直接反应。液相法通常在常压、温度40–80℃、pH 8–11 的碳化塔中进行，反应时间 0.5–3 小时，CO₂转化率可达 60%–90%。产物以轻质碳酸钙（PCC）为主，纯度 90%–98%，白度 85%–95%，细度可调控在 800–2500 目。

2. 间接（两步法）矿化工艺

第一步用酸（如氯化铵、乙酸）浸出固废中的钙，第二步通入CO₂沉淀碳酸钙。该法产物纯度更高（≥98%），但药剂成本与副产物处理需统筹。产物可对标高端涂料、塑料用纳米碳酸钙，粒径可至 40–100 nm。

3. 铵法循环矿化工艺

以氯化铵溶液循环浸取含钙原料，释放的NH₃与CO₂反应生成碳酸铵后再沉淀碳酸钙，铵盐可回用。该路径能耗较低，适合与焦化、水泥窑尾气耦合。

二、核心工艺参数要点

• 原料钙含量：电石渣 CaO 含量约 60%–70%，钢渣 40%–50%，石灰石尾矿 CaCO₃ ≥ 90%。
• 碳化温度与压力：常压液相碳化 40–80℃；加压碳化（0.1–0.5 MPa）可提升反应速率。
• 产物指标：矿化碳酸钙纯度 90%–99%，白度 85%–96%，细度 800–2500 目或纳米级。
• 固碳效率：吨碳酸钙可固定 CO₂ 约 0.44 吨（理论值），实际工业化固碳率 50%–85%。

三、产业化进展与成本区间

目前国内已在宁夏、内蒙古、安徽等地布局中试及示范线。矿化固碳碳酸钙综合成本受碳源、能耗、原料影响，行业区间约 400–900 元/吨（参考值，以当期实际对接为准）；若叠加碳交易收益（全国碳市场 CEA 价格区间约 80–120 元/吨，参考值，以当期实际对接为准），项目经济性显著改善。