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摘要
“碳达峰、碳中和”目标是中国维护全球生态安全的大国责任担当，也是实现高质量发展和生态文明建设的重要途径，CO2减排势在必行。“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋格局导致中国主体能源仍以碳排放强度较高的煤炭为主，煤炭作为电力、钢铁、煤化工等高耗能行业的重要能源与原料，在“双碳”目标实现过程中占有重要地位，煤炭工业通过低碳转型实现碳达峰，既是煤炭工业高质量发展的内在要求，也是落实国家“双碳”战略目标的重要抓手。相对于传统天然矿化原料，煤基固废矿化封存CO2具有原料丰富、产物友好、能耗较低、反应迅速等优点，同时可以产出高附加值产物用于化工、建筑等领域，受到了广泛的关注。介绍了我国主要煤基固废煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、气化渣、炉底渣的特点，分析了我国主要CO2排放源及产生量；回顾了按照矿化封存位置不同的原位和非原位CO2矿化技术及按照矿化机理不同的直接碳酸化和间接碳酸化技术；综述了以煤基固废作为原料进行CO2矿化封存技术的研究进展，发现该技术反应条件苛刻，成本较高，处理规模小，研究尚停留在实验室阶段；简述了以煤基固废作为载体，利用采空区作为储源矿化封存CO2技术，主要包括构筑功能性充填体及制备负碳型充填材料2种技术；分析了煤基固废矿化封存CO2现存问题及未来研究方向。煤基固废为原料的CO2矿化技术，未来应优化工艺流程，降低反应成本，进一步加强工业化推广的研究；针对以煤基固废作为载体，利用采空区作为储源的CO2矿化封存技术，未来应加强对深度矿化机理、封存风险评价及长期稳定性的研究，提高CO2封存规模和长期稳定性。在此基础上，利用煤基固废制备浆体充填材料，以水为载体，以泵为动力，以管路为通道，将充填材料及CO2输送至采空区进行矿化反应，同时结合微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术，封闭岩体采动裂隙，实现CO2矿化封存。
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单位中国矿业大学（北京）; 中煤能源研究院有限责任公司
