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温室效应加剧引起气候变暖，使得全球面临巨大的减排压力，对此我国十分有必要开展CO2捕获、运输与固定技术的研究。钢铁工业是CO2排放的主要源头之一，而且也是大宗固体废弃物（废渣）的主要排放源头。采用钢铁冶炼废渣碳酸化隔离CO2具有废渣产生量大、价格便宜、距离CO2排放源较近，以及产物不会造成二次污染等许多优势。因此，利用炼钢厂废渣碳酸化固定CO2是一种有效的长期储存CO2的方式，对CO2减排和大宗固体废弃物处理都具有重要意义。本文展开如下研究：首先，通过热力学软件Factsage从理论上分析和计算废渣中的六种主要的含钙镁物相（如C2S（2CaO·SiO2）、MgSiO3和CaSiO3、C3S（3CaO·SiO2）、CaO、MgO等）在不同浸出剂（乙酸、铵盐和水）等干法和湿法固定CO2反应的可行性；其次，针对湿法碳酸化反应工艺，探索废渣、反应时间、温度、固液比、浸出剂及其浓度的选择与浸出液中Ca2+离子和其他杂质离子浸出速率的关系，并探求湿法碳酸化工艺Ca2+浸出反应的动力学机理及最佳浸出反应条件；最后，探讨湿法碳酸化反应工艺CaCO3沉淀反应过程中反应时间、温度、CO2浓度及流量、搅拌速度和沉淀剂种类及浓度的影响，寻求最佳的CaCO3沉淀反应条件。实验结果证明，废渣中含钙镁物相在273K1073K的温度区间内，其干法碳酸化反应过程中均为放热反应，且钢渣中所有含钙镁相碳酸化反应均可自发进行；而以水、乙酸和氯化铵为浸出剂的湿法碳酸化反应，在273K573K的温度区间内，其浸出效果乙酸最佳，氯化铵次之，纯水最差，而含Ca2+、Mg2+的浸出液在常温常压下大部分不能自发进行，需要适当碱化。对于湿法固定CO2其浸出反应过程主要发生在过程的前60min以内，之后延长浸出时间对Ca的浸出率影响不大；废渣中钙离子的浸出效果，酸要好于酸式盐，酸式盐好于纯水，LF渣好于转炉钢渣，转炉钢渣好于KR渣；增加浸出剂浓度、提高浸出温度和固液比以及选择酸性更强的浸出剂均有利于钙离子的浸出；对浸出反应的动力学研究表明，浸出反应较符合缩核模型，且冶金废渣浸出速率受粒径影响较大；湿法固定CO2其碳酸化反应过程进行的较快，在适量碱度情况下废渣碳酸化过程中的钙的收得率较高，提高反应温度，延长通气时间，增加CO2/N2的混合比例及提高气体流量都有助于提高Ca的收得率。