[發(fā)明專利]一種制備高固碳量建筑材料制品的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610104078.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105801069B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何真;李振;梁辰;蔡新華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/18
• 分類號(hào): C04B28/18;C04B40/02
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 程欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備高固碳量建筑材料制品的方法。

背景技術(shù)

因碳排放引起的氣候問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。建筑材料領(lǐng)域的碳排放尤其受到大家的關(guān)注，據(jù)估算僅水泥工業(yè)的碳排放就占全球排放總量的5％。利用綠色、低碳的技術(shù)生產(chǎn)建筑材料，從而降低碳排，放緩解氣候問(wèn)題勢(shì)在必行。政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)認(rèn)為碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)，是控制碳排放、緩解氣候變化問(wèn)題的重要手段之一。CO₂的封存手段主要包括：地質(zhì)封存、海洋封存、礦物封存或工業(yè)利用。其中礦物封存是最穩(wěn)定的一種手段。含氫氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣等礦物成分的膠凝材料或者輔助膠凝材料，如水泥、水泥廠窯灰、鋼渣等在低水膠比條件下經(jīng)過(guò)碳化養(yǎng)護(hù)，CO₂以碳酸鹽的形式穩(wěn)定固定在材料中，同時(shí)材料獲得一定的強(qiáng)度，并表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性。利用上述材料及碳化養(yǎng)護(hù)方法生產(chǎn)建筑材料，與蒸汽養(yǎng)護(hù)相比，能節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)降低碳排放。然而，如何有效提升制品生產(chǎn)過(guò)程中的固碳量確需要從生產(chǎn)的攪拌過(guò)程加以考慮，并需解決碳化攪拌降低制品強(qiáng)度的問(wèn)題。

固碳量(材料吸收固定CO₂的質(zhì)量占原材料質(zhì)量的百分比)是衡量碳化養(yǎng)護(hù)材料的重要性能指標(biāo)。

碳化養(yǎng)護(hù)方式生產(chǎn)建筑材料可以吸收固定一定量的CO₂，且材料早期強(qiáng)度較高耐久性優(yōu)異，但是固碳量有限。本發(fā)明使CO₂在建筑材料制品生產(chǎn)的攪拌階段和養(yǎng)護(hù)階段都介入，采用在CO₂氣氛中攪拌(碳化攪拌)結(jié)合養(yǎng)護(hù)時(shí)的碳化養(yǎng)護(hù)方式，顯著提高建筑材料固碳量和強(qiáng)度。解決了常規(guī)方式生產(chǎn)建筑材料制品CO₂排放大、單純碳化攪拌后制品強(qiáng)度低強(qiáng)度低、單純碳化養(yǎng)護(hù)固碳量低的一系列問(wèn)題，是一種借助建筑材料制品生產(chǎn)過(guò)程提高CO₂利用的好方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碳化攪拌結(jié)合碳化養(yǎng)護(hù)方式提高建筑材料固碳量和強(qiáng)度的方法。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種制備高固碳量建筑材料制品的方法,步驟如下(1)將含有硅酸二鈣、硅酸三鈣、氫氧化鈣的膠凝材料按水灰比為0.1-0.15的比例與水混合后，在二氧化碳?xì)夥罩谐浞謹(jǐn)嚢?-1.5分鐘，得到碳化攪拌后的拌合物；

(2)將上步所得拌合物在8MPa壓力下成型，得毛坯；

(3)將上步所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)2小時(shí)，即得。

所述步驟1和步驟2之間還包括步驟2`，所述步驟2`方法如下，將上步所得碳化攪拌后的拌合物按水灰比為0.15-0.2的比例二次補(bǔ)水，繼續(xù)在空氣中攪拌1分鐘，得到二次攪拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量按步驟1中的膠凝材料計(jì)算。

所述步驟3的方法還可為：將上步所得毛坯在二氧化碳?xì)夥罩小B(yǎng)護(hù)壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護(hù)2小時(shí)，即得。所述膠凝材料為水泥或鋼渣。

所述二氧化碳?xì)夥諡楹珻O₂的工業(yè)廢氣或高純度CO₂。

步驟1中，發(fā)生碳化反應(yīng)，同時(shí)伴隨著反應(yīng)熱，導(dǎo)致拌合物團(tuán)聚且干燥。

所述步驟2`中，補(bǔ)充水分后，在空氣中繼續(xù)攪拌，使步驟1過(guò)程中團(tuán)聚且干燥的拌合物再次分散，整個(gè)攪拌過(guò)程控制水膠比為0.15-0.2之間。

所述步驟3中，碳化養(yǎng)護(hù)所用CO₂氣體為高純度CO₂或含CO₂的工業(yè)廢氣，養(yǎng)護(hù)壓力為1bar，養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)為2h，溫度為不低于5℃室溫。

本發(fā)明中碳化攪拌階段材料中的氫氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣與CO2反應(yīng)生成了碳酸鈣等產(chǎn)物。

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃

C₂S+(2-x)CO₂+yH₂O→C_xSH_y+(2-x)CaCO₃

C₃S+(3-x)CO₂+yH₂O→C_xSH_y+(3-x)CaCO₃

本發(fā)明的主要特點(diǎn)是碳化攪拌與碳化養(yǎng)護(hù)工藝相結(jié)合，提高建筑材料的固碳量和強(qiáng)度。

本發(fā)明的有益效果：降低CO₂排放，提高建筑材料生產(chǎn)效率，產(chǎn)