[發明專利]一種硅鈣基固廢協同礦化制備建材制品的方法及其應用

在審

• 申請號: 202210864936.3
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115448689A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 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;C04B18/04;C04B18/08;C04B18/10;C04B18/12;C04B18/14;C04B18/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及專利IPC分類的C04B28/00領域，尤其涉及一種硅鈣基固廢協同礦化制備建材制品的方法及其應用。所述方法通過利用硅鈣基固廢作為基礎材料，并且調整硅鈣基固廢中活性鈣成分的含量，調控基礎材料的礦化活性，控制體系內礦化反應的程度，利用礦化反應產生的熱量提高體系溫度，達到水熱反應所需溫度，使體系內既能進行礦化反應，也能進行水熱反應。本申請的方法，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，有利于該工藝在各高碳排放行業的推廣及應用。

技術領域

本發明涉及煙氣治理和建筑材料領域，尤其涉及一種硅鈣基固廢協同礦化制備建材制品的方法及其應用。

背景技術

隨著“碳達峰，碳中和”目標的提出，二氧化碳減排已經成為我國廣受關注且急需解決的熱點問題。二氧化碳礦化技術作為一種具有顯著經濟效益的碳減排工藝，逐漸受到廣泛關注，CO₂的礦化利用技術模擬和加速了硅酸鹽礦石的自然風化過程，可將CO₂以穩定的碳酸鹽形式固定，其原料可以是自然界的含鈣、鎂質礦物或工業生產過程產生的固體廢棄物。

現有技術(CN112430051A)提供了一種鋼渣-脫硫石膏-粉煤灰協同碳化制備的建材及方法,采用低溫和高溫兩階段碳化養護獲得建材制品，其中高溫碳化的溫度達140～230℃；現有技術 (CN104987034B)提供了一種礦渣直接碳化制備建筑用磚的方法，通過對固體廢棄物進行球磨后礦化處理，在礦化反應過程中需要 30～180℃的溫度，這部分熱量提高了整個工藝的碳排放。而上述的方案中都存在著能耗巨大的問題。

因此，為了解決上述問題，本申請中提供了一種硅鈣基固廢協同礦化制備建材制品的方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明第一方面提供了一種硅鈣基固廢協同礦化制備建材制品的方法，所述方法通過利用硅鈣基固廢作為基礎材料，并且調整硅鈣基固廢中活性鈣成分的含量，調控基礎材料的礦化活性，控制體系內礦化反應的程度，利用礦化反應產生的熱量提高體系溫度，達到水熱反應所需溫度，使體系內既能進行礦化反應，也能進行水熱反應。

作為一種優選的方案，所述方法的具體步驟為：(1)將固體廢棄物與水分混合均勻，并且保持混合料中的水分含量在預定數值；(2) 將混合料消解過后送入成型系統，制成生坯；(3)將生坯按一定填充率送入反應釜，室溫下通入含二氧化碳氣體進行復合礦化反應(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)，完成后即得。

作為一種優選的方案，所述硅鈣基固廢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，所述含二氧化碳氣體為燃煤電廠煙氣、石灰窯煙氣、鋼鐵廠煙氣、化工廠煙氣、水泥廠煙氣和碳捕集解析后氣體中至少一種。

作為一種優選的方案，所述含二氧化碳氣體中的二氧化碳體積分數為8～100％。

作為一種優選的方案，所述混合料中的水分含量為5～30wt％。

作為一種優選的方案，所述混合料中的水分含量為14～18wt％。

作為一種優選的方案，所述固定生坯在反應釜中的體積填充率 (坯體填充占反應釜體積的比例)為20～55％。

作為一種優選的方案，所述固定生坯在反應釜中的體積填充率 (坯體填充占反應釜體積的比例)為20～50％。

作為一種優選的方案，所述礦化反應的反應時間為1～12小時；所述礦化反應的反應壓力為0.05～3MPa。