[發明專利]在氨介導下利用CO2

在審

• 申請號: 202211726579.0
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116023055A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 顧磊;王道正;袁慧慧;鄧加鑫;楊江金;張朝輝;周劍峰
• 申請（專利權）人: 江蘇尼高科技有限公司;常州市建筑科學研究院集團股份有限公司
• 主分類號: C04B20/10
• 分類號: C04B20/10
• 代理公司: 常州品益專利代理事務所(普通合伙) 32401
• 代理人: 喬楠

本發明涉及一種在氨介導下利用COsubgt;2/subgt;改良鋼渣體積安定性和制備碳封存輕質骨料的方法，包括以下步驟：破碎篩分、酸性氯化銨的溶解、碳酸銨和碳酸氫銨的制備、堿性碳酸銨的沉積、重整工藝，有效固結鋼渣骨料中的f?CaO和f?MgO。首先讓氯化銨在水中形成酸性溶液，與鋼渣中的f?CaO和f?MgO水解產物Ca(OH)subgt;2/subgt;、Mg(OH)subgt;2/subgt;反應產生可溶性鈣鹽和可溶性鎂鹽，同時產生氨氣，捕捉氨氣氣體并將其與二氧化碳共同通入水中產生堿性碳酸銨溶液。最后讓碳酸銨與可溶性鈣鹽、可溶性鎂鹽接觸，讓碳酸鹽沉淀在鋼渣表面溶出，采用水洗或原位涂覆或直接涂覆的方式，最終形成不同類型的體積穩定性良好的碳封存輕質骨料。

技術領域

本發明涉及綠色低碳建材技術領域，尤其是在氨介導下利用CO₂改良鋼渣體積安定性和制備碳封存輕質骨料的方法。

背景技術

鋼渣是工業煉鋼過程產生的固體廢棄物，其產率為粗鋼產量的12％-20％，年產量為1-2億噸。然而鋼渣在我國綜合利用率僅30％，僅河北一省就有超過3億噸的鋼渣堆積，除水化活性較差外，更主要原因是鋼渣中存在明顯的安定性問題。鋼渣中含有大量游離氧化鈣和游離氧化鎂(f-CaO和f-MgO)，易在水化過程中轉化為Ca(OH)₂和Mg(OH)₂，膨脹量分別為98％和148％，造成混凝土局部膨脹甚至開裂，導致鋼渣無法在建材領域大規模應用。針對鋼渣帶來的體積安定性問題，國內也存在一些處理方法，例如熱燜法、水淬法、陳化法等。鋼渣熱燜是在有蓋的熱燜池中加水，利用鋼渣從高爐中出來時含有的余熱水在高溫下變成飽和水蒸氣產生飽和蒸汽壓，使得鋼渣處于高溫高壓的狀態，巨大的壓力使得鋼渣粉化，達到熱燜的目的，但是此法投資大且工藝較為復雜。水淬法將液態渣裝入底部帶孔的渣罐后送人水淬池，利用高壓水擊碎從渣孔流出的鋼渣后落人渣池繼續冷卻粉化，但對鋼渣的流動性存在要求。陳化法分為自然陳化以及高溫蒸汽陳化等。自然陳化法是將鋼渣在自然環境中放置一段時間，此法耗時長且處理不徹底。高溫蒸汽陳化法是由日本住友金屬工業公司研發，為了提高鋼渣陳化效率，將鋼渣置于封閉容器中，飽和蒸汽溫度升高，利用高溫蒸汽提高鋼渣的陳化速率，但該工藝會大大提高鋼渣的處理能耗。

CO₂捕集、利用與封存技術(Carbon?Capture,Utilization?and?Storage，CC?US)是指CO₂捕集、運輸及再利用或安全封存的技術組合，是當前全球公認最具潛力，最具實效的減排手段。CCUS技術是降低建材行業碳排放的有效措施，如利用水泥、鋼鐵、火力發電等大型高碳排工業過程中產生的二氧化碳，將其注入混凝土中以提升強度，或用于制造合成骨料或礦化混凝土砌塊等。研究表明，富含堿土金屬(Ca、Mg)的天然礦物可與溶解電離的CO₂反應，生成碳酸鹽產物，在該過程中，CO₂被捕集并轉化成碳酸鹽，通過促進凝固硬化過程，填充基質的空隙，可形成致密且穩定的結構。目前，中國鋼渣的平均化學組成為CaO(40-50％)，SiO₂(10-15％)，Fe₂O₃(3.14％)，Al₂O₃(1-5％)，MgO(12％)。鋼渣中高f-CaO/f-MgO含量的特性決定了自身具有較高的碳化反應活性，因此，可基于CCUS技術，對鋼渣進行碳化處理以消除鋼渣中存在的f-CaO/f-MgO，獲取性能穩定的鋼渣資源。