中国浙江大学能源清洁利用国家重点实验室与化学系王涛教授团队近日在《Chemical Engineering Journal》发表研究，提出水热活化预处理技术以提升镁渣二氧化碳封存效率。该技术将镁渣碳化反应速率提升1至2个数量级，最优工况下二氧化碳吸收率较直接碳化提升38.3%，每吨镁渣可封存146.7千克二氧化碳，全生命周期净负碳足迹达-134.15千克二氧化碳当量每吨渣。

镁渣是金属镁冶炼产生的碱性工业固废，每生产1吨金属镁产生4.8至5.5吨镁渣。中国2024年镁渣产量达490至570万吨，历史累计堆存量超6000万吨，综合利用率不足20%。镁渣富含钙硅矿物，但传统碳化技术面临致密产物层阻碍传质、升温加剧水化与碳化水分竞争的核心瓶颈。

研究团队以皮江法镁冶炼还原渣为原料，探明直接碳化过程中温度超过40℃时水化反应占据主导并消耗水相环境，导致碳化效率恶化。水热活化预处理工艺通过生成高活性水化产物提供反应位点、优化孔隙结构缓解传质阻碍的双重机制，成功解耦水化与碳化的温度矛盾。实验确定60℃活化12小时为最优工况。

研究同时发现水热活化存在阈值效应，适度活化可深度碳化，过度活化则导致水化产物堆积覆盖活性位点并阻断传质通道。全生命周期评价显示，该工艺匹配工业废热或绿电可进一步降低碳排放。