[發明專利]一種負碳泡沫混凝土及其制備方法

在審

• 申請號: 202310197466.4
• 申請日: 2023-03-03
• 公開（公告）號: CN116396053A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 蘇英;李承昊;賀行洋;楊進;鄭正旗;代飛;王能銳;周創
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00;C04B38/10;C04B18/14;C04B18/04;C04B18/08;C04B18/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

本發明公開了一種負碳泡沫混凝土及其制備方法。方法如下：(1)按一定比例取鋼渣原粉與水，混合均勻后在濕磨過程中通入二氧化碳，得到鋼渣固碳漿料A；(2)向鋼渣漿體A中通入CO₂氣體得到固碳鋼渣漿料B；(3)將固碳漿料B、鋼渣原粉與泡沫攪拌均勻，得到固碳摻和料C；(3)將固碳摻和料C與具備固碳潛力的工業固廢混合，倒入模具成型，標養至規定齡期后脫模，經碳化養護后，得到負碳泡沫混凝土。本發明利用濕磨提升了鋼渣的前端固碳效率，CO₂泡沫規避了碳化層對碳化深度的削弱效果，大大提升了固碳量，輔以碳化養護最終實現了泡沫混凝土的負碳目標。

技術領域

本發明屬于土木建筑材料與綠色建筑領域，具體設計一種負碳泡沫混凝土及其制備方法。

背景技術

自工業革命以來，全球溫室氣體的總排放量不斷上漲，大量的溫室氣體在大氣層不斷累積，40年間地球的平均溫度上升了一攝氏度，最終導致了溫室效應對全球造成影響，溫室效應導致的全球氣候異常，冰川融化后全球海平面上升，局部地區出現的高溫引發的干旱、山火，洪澇災害與海嘯也在全球各地頻繁發生，對人類的生產生活都造成了及其惡劣的影響，緩解并最終消除溫室效應已經刻不容緩，其中二氧化碳對溫室效應的貢獻占到50％以上，所以世界各國都開始了節能減排、限碳固碳。

隨著我國建筑行業的迅猛發展，中國水泥年產出量為23.63億噸，占到了全世界水泥年總產量的60％，水泥的生產流程為“兩磨一燒”，這個過程會排放大量的二氧化碳，每生產一噸水泥熟料約排放500kg二氧化碳，在其龐大年產量的加持下，水泥也成為了高污染行業，找到輔助膠凝材去減少甚至完全替代水泥用量也是當下的熱門研究方向。另一方面，我國鋼鐵行業也在國家建設的需求下不斷壯大，2021年我國粗鋼年總產量為10.33億噸，占到了全球鋼材年產量的約50％，每生產一噸粗鋼約排放一噸二氧化碳，同時還會產出鋼產量15％的鋼渣，目前中國的鋼渣利用率只有22％，遠遠低于發達國家，所以鋼鐵行業不但每年排放出大量的二氧化碳，而且鋼渣的產出量也十分巨大。如果鋼渣無法實現合理、綠色的再利用，還因其中的重金屬溶出、強堿性對生態環境造成污染，然而鋼渣中含有大量的氧化鈣，可以與二氧化碳反應生成碳酸鈣，是十分優秀的固碳材料，鋼渣固碳的過程不僅可以吸收、封存大量的二氧化碳，而且還能夠消除鋼渣的部分重金屬危害，將大量的鋼渣作為固碳材料加以利用便能夠對二氧化碳的減排與封存事業提供主要助力。

發明內容

本發明針對上述技術問題，旨在提供一種以除碳固碳為特色的泡沫混凝土，進一步提升鋼渣的固碳總量，使鋼渣的實際固碳量逼近鋼渣的理論固碳量，實現泡沫混凝土的近零/負碳目標，并且生產出能夠滿足國家規范中的強度要求的泡沫混凝土。

本發明提供的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種負碳泡沫混凝土的制備方法，包括以下步驟：

(1)取2～10質量份的鋼渣原粉、1～5質量份的水，在濕磨機中濕磨，得到鋼渣漿體A；

(2)向鋼渣漿體A中通入CO₂氣體，調整氣速閥門并觀察pH測試儀讀數以讀數小于等于7為宜，并同時提高濕磨機轉速，繼續濕磨，直到調整氣速閥門pH測試儀在一定時間內不再大于7，則反應結束，得到固碳鋼渣漿料B；

(3)將發泡劑、穩定劑溶于水中，均勻混合后得到發泡液，并通過發泡機制造出足量的，細密且均勻的CO₂泡沫，將固碳漿料B、鋼渣原粉與泡沫攪拌均勻，得到固碳摻和料C；

(4)將固碳摻和料C與具備固碳潛力的工業固廢混合均勻，生產泡沫混凝土，經碳化養護后，得到負碳泡沫混凝土。

進一步，步驟(1)中，濕磨過程中，球料比為7:3～8:2，料斗填充率不應小于80％。

進一步，所述鋼渣原粉為鋼鐵廠生產的餅狀鋼渣塊經滾軸破碎后，再用球磨機研磨，最后過篩得到。