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针对全球气候变暖问题,广大科研工作者致力于将工业中排放的温室气体CO2进行高效回收与综合利用方面的研究。在这其中,碳捕获利用与封存(CCUS)技术被认为是最有效的一种新型碳减排技术,即把人类生产活动中产生的二氧化碳进行捕获储存,循环再利用。钢铁行业既是主要的耗能产业,也是温室气体排放的主要来源,在其生产过程中,产生了大量固体废弃物(包括高炉渣、钢渣等)和温室气体CO2排放,带来了严重的环境问题。本研究基于上述背景,提出将冶金大宗废渣-高炉渣资源化处理与二氧化碳捕获减排相结合的思路,深入探究了高炉渣酸浸提取有价元素,并制备二氧化碳固体吸附剂(类水滑石、介孔二氧化硅、钙镁氧化物)的可行性,在此基础上,对固体吸附剂进行了 CO2吸附性能表征。利用盐酸酸浸能够有效将高炉渣中的钙、镁、铝元素进行提取,进而合成Ca-Mg-Al系类水滑石,而余下的滤渣中含有大量的二氧化硅凝胶,可以合成介孔二氧化硅MCM-41。通过评估各浸出条件下各元素的浸出率和在溶液中的浸出选择性,得到了最佳选择性分离提取的酸浸条件:2 mol/L的盐酸浓度,100℃的浸出温度,120 min的浸出时间和40 g/L的渣酸固液比,可以实现Ca2+、Mg2+、A13+的高浸出率,分别为 82.11%、83.82%、82.27%,较低的 Si4+浸出率为 2.11%。同时 Ca2+、Mg2+、Al3+、Si4+的浸出选择性分别为 63.96 wt.%、15.61 wt.%、19.40 wt.%、1.03 wt.%。浸出液中二价离子与三价离子摩尔比为3.02,符合制备类水滑石的基本条件。滤渣经除杂后二氧化硅含量为98.6 wt.%,有利于合成高纯度的介孔二氧化硅吸附材料S-MCM-41,其比表面积为1270 m2/g,平均孔径为3.034 nm,孔容为1.342 cm3/g,介孔结构有序度较高。在CO2吸附测试中,400℃焙烧得到的类水滑石S-LDHs-400初次最佳CO2吸附量为1.66 mmol/g。而合成的介孔二氧化硅S-MCM-41在75℃下的初次CO2吸附量达到了 1.25 mmol/g。两种固体吸附剂在吸脱附循环测试中,表现出优异的性能,经多次循环后,吸附量仍维持在较高的水平。利用醋酸选择性浸出得到高纯的钙镁滤液,进而合成钙镁氧化物用于吸附CO2。通过评估各浸出条件下各元素的浸出率和浸出选择性得到最佳选择性分离提取的酸浸条件:100℃的浸出温度,20 wt.%的醋酸浓度,50 g/L的固液比,120 min的酸浸时间,可实现高炉渣中Ca2+、Mg2+的高效浸出,浸出率分别为97.2%、100%;而Al3+、Si4+的浸出率减至最小,分别为4.4%、0.92%。Ca2+、Mg2+、Al3+、Si4+的浸出选择性分别为 78.47 wt.%、19.89 wt.%、1.17 wt.%、0.47 wt.%。滤液中 Ca2+、Mg2+ 总含量高达98.36 wt.%,有利于进一步合成高纯度的钙镁氧化物吸附剂。850℃的焙烧温度下处理后,合成的钙镁氧化物和CTAB改性后的钙镁氧化物有最佳的CO2吸附性能,分别为0.155 g/g和0.39 g/g,CTAB改性钙镁氧化物在7次吸脱附循环测试后能保持较高的吸附容量,表明CTAB的添加可以改善钙镁氧化物的吸附性能。