[發明專利]一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法及其應用

在審

• 申請號: 202210856057.6
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115073126A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 酈怡;成銘釗;任天斌;朱偉豪;吳家寶
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃功能材料研究所有限公司
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C04B40/02
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 張靜

本發明涉及煙氣治理和建筑材料領域，尤其涉及一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法及其應用。所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，通過控制反應釜中的坯體填充，使體系內礦化反應產生的熱量達到水熱反應所需條件，使體系內既能進行礦化反應，也能進行水熱反應。本申請中的方法，能夠充分利用固廢中硅酸二鈣及硅酸三鈣固定二氧化碳時產生的大量反應熱，協同制備出固碳性能良好且物理性能優異的建材制品，極大降低了固廢處置成本，并且無需外加熱源，通過反應熱量提升環境溫度，進而提升礦化效率的方法。

技術領域

本發明涉及煙氣治理和建筑材料領域，尤其涉及一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法及其應用。

背景技術

隨著“雙碳”目標的提出，二氧化碳的資源化利用與產業化的發展顯得極為必要。低碳技術作為從根源上解決碳排放問題的關鍵技術已經成為當前背景下最優異的解決方案。此外，鋼鐵、磷業、冶金、建筑、垃圾處理等國民重點行業所排放的大宗固體廢棄物（如鋼渣、磷渣、鎂渣、建筑垃圾等）的量也在逐年增加，這些廢棄物不僅占用了大量土地資源，而且還對環境、水體造成了嚴重的污染，這類固廢主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣的固廢目前資源化處置方法一般為建材利用。

現有技術（中國專利申請文獻CN113929394A）中描述了一種赤泥基碳化磚及其制備方法，在礦化過程中需保證40℃以上礦化溫度。現有技術（中國專利申請文獻CN106145878A）中描述了一種CO₂礦化鋼渣制備輕質建材及其制備的方法，容器加熱量在5-65℃。以上方法都需要對釜外加熱源，提升能耗的同時造成大量碳排放。

因此，為了解決上述問題，并且提高CO₂礦化制備建筑材料的反應效率，本申請中提供了一種用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明第一方面提供了一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，通過控制反應釜中的坯體填充，使體系內礦化反應產生的熱量達到水熱反應所需條件，使體系內既能進行礦化反應，也能進行水熱反應。

本方法無需外加熱源僅靠體系反應放熱即可提高礦化反應程度，同時滿足水熱反應所需溫度條件，將礦化反應與水熱反應進行結合，減少能量輸入的同時，提高制備效率并提升至制品性能。

作為一種優選的方案，所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，包括以下步驟：（1）固體廢棄物與水的混合攪拌；（2）混合料的坯體成型；（3）反應釜中的復合礦化反應（所謂復合礦化反應是指并非單純進行礦化反應，在本體系中，既發生礦化反應，也發生水熱反應）。

作為一種優選的方案，所述固體廢棄物與水的混合攪拌的具體操作為：將固體廢棄物按照比例進行混合，按照一定的水固質量比加水送入粉混系統攪拌至混合料混合均勻，之后將混合料送入消解系統消解30~60分鐘。

作為一種優選的方案，所述步驟（1）中固體廢棄物與水的混合攪拌的水固質量比L/S為0.05~0.30：1。

作為一種優選的方案，所述固體廢棄物包括鈣質固體廢棄物以及硅鋁質固體廢棄物；所述鈣質固體廢棄物為鋼渣、礦渣、高爐渣、赤泥、煤渣、鎂渣、磷渣、錳渣中的至少一種；所述硅鋁質固體廢棄物為粉煤灰、底灰、紅泥、建筑垃圾、廢舊水泥、尾礦、礦石原料中的至少一種。

作為一種優選的方案，所述固體廢棄物中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質量分數為30~60%；所述混合料中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質量分數為5~50%。

作為一種優選的方案，所述固體廢棄物中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質量分數為30~45%；所述混合料中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質量分數為15~40%。

作為一種優選的方案，所述混合料的坯體成型的具體操作為：將混合料送入機械成型系統的模具當中，壓制成塊，成型壓力為5~100MPa。在具體實施方式中，也可以采用澆筑成型方式將混合料成型為坯體。