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随着人类社会的快速发展,大量化石燃料的使用导致大气中的温室气体浓度不断增高,全球气候异常。二氧化碳捕集与封存技术被认为是人类应对这一变化的必要措施之一,其中矿物封存通过模拟自然界的碳循环,并将这一过程加速,提供了一种安全且高效的碳封存技术。本论文在自然风化过程的气态CO2-DIC-CaCO3地球化学路径研究基础上,探讨利用富镁尾矿将大气或烟道气中的CO2转变为镁碳酸盐的可能性,并对气-液界面、液-固界面的热力学和动力学过程做了细致研究,旨在揭示CO2到镁碳酸盐矿物的转变过程机理,以解决CO2减排的关键问题。CO2镁碳酸盐转化过程包含气-液-固三种物相的转换,涉及到CO2在气-液界面的吸收运移、镁碳酸盐在液-固界面的沉淀等过程。本研究通过设计湿壁塔装置对气-液界面的吸收过程进行研究,在恒定pH值条件下,对MgCl2-NH3体系吸收CO2的动力学理论进行系统研究,分别论述了pH值、初始Mg浓度对CO2吸收速率的影响。利用双膜反应模型建立了CO2在NH3为主要质子受体时从气相进入液相的反应动力学模型。之后针对富镁尾矿,采用鼓泡搅拌装置对其镁碳酸盐化过程进行研究,主要论述反应温度对CO2向气-液界面溶液侧运移速率、镁碳酸盐沉淀物相和速率的影响。可将本论文的创新点和主要成果归纳如下:1、利用富镁尾矿为原料实际上就是利用地质时期地壳运动以及太阳能驱动的风化过程形成的产物,相比于其它固体原料的矿物封存方式,富镁尾矿不需要加热或活化前处理,可以节约大量能源。2、对于CO2在MgCl2-NH3-H2O体系中气-液界面反应吸收过程,采用双膜理论可以得到液相传质系数,发现NH3（aq）对CO2向气-液界面溶液侧的运移有促进作用。3、一阶双性离子反应模型可以对CO2-NH3反应过程,双性离子的形成是整个反应过程的速率限制步骤,NH3-CO2的反应动力学常数kapp与NH3浓度的关系:kapp=1.022cNH3+0.414;kapp与反应温度的关系:kapp=1.4857 × 105exp（-1974/T）。4、反应温度除了影响CO2的气-液传质过程,还影响液-固镁碳酸盐沉淀的物相和速率,对比发现在设定的实验温度中,50℃为最佳反应条件。5、将富镁尾矿碳酸盐化实验研究进行成果应用转化,可以获得高值固体轻质碳酸镁和氯化铵。以工业示范项目的形式实现CO2封存,对应对气候异常具有指导意义、对区域经济有促进作用。