CN104446058B - 一种低温煅烧熟料及其制品的二氧化碳矿化制备方法 - Google Patents
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Abstract
本专利公开了一种低温煅烧熟料及其制品的二氧化碳矿化制备方法,熟料的主要原料是石灰石、砂岩、页岩、钢渣等,其主要成分是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3为主。其率值取值范围是,KH=0.88‑0.94,SM=1.7‑2.7,IM=0.8‑1.7,其煅烧温度为1200℃‑1450℃,然后磨细添加5%石膏制成水泥。本发明还公开了其后期处理方法,以CO2废气为主要原料,碳化处理水泥制品,绿色无污染,制备方法简单,也不需要消耗大量的土地,保护和节约了土地,降低了能耗,节约了能源,减少了CO2的排放,减轻了环境污染。温度为1350℃下煅烧的水泥制品的抗压强度、吸水率、孔隙率及体积密度等性能优于1430℃的标准煅烧温度下的水泥制品。煅烧温度为1350℃的熟料试块的28天抗折强度最大为9.0MPa,比相同条件的标准温度水泥的抗折强度增长2.3%;煅烧温度为1350℃的熟料砂浆试块的3d抗压强度可达50.1MPa,28d抗压强度最大为76.5MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温煅烧熟料及其制品的二氧化碳矿化制备方法,属于水泥材料和工业固体废弃物及利用工业CO2废气矿化养护制品技术领域。
背景技术
目前水泥厂煅烧熟料温度在1400℃-1450℃之间,加热原料主要以煤粉为主。因此在熟料煅烧的过程中,释放大量的CO2等温室气体。在不久的将来,水泥厂必定会受到国家相关政策的限制。因此降低熟料煅烧温度,减排CO2温室气体,降低生产成本势在必行。本专利为低温煅烧熟料和CO2减排开辟了新途径。本专利技术主要是利用碳化原理,通过碳化反应将熟料内部的CaO和MgO碳化生成稳定的碳酸盐,增加强度,消除水泥的安定性问题,并弥补由于C3S缺少而造成的强度不足的缺陷。生料通过低温煅烧,只需熟料中形成C2S、C3A和C4AF以及少量的C3S,然后利用碳化养护处理,将熟料体系中过多的CaO、MgO碳化生成稳定的碳酸盐,消除水泥因CaO过多而引起的安定性不良,并在碳化养护中促进熟料矿物的水化,在短期内获得较高的强度。在此过程中,不仅降低了水泥的生产成本,而且达到了CO2减排的目的。另外,熟料在冷却过程中自然粉化,也节省了粉磨时间和降低了粉磨成本。因此碳化反应不仅为低温煅烧水泥熟料开辟了新途径,而且对于利用工业尾气,较少CO2排放开辟了新途径。
发明内容
本发明的目的是为了降低水泥熟料煅烧温度和解决CO2工业尾气减排等问题。本发明不仅降低了水泥熟料的煅烧温度,而且节约了煤粉的用量,既节约了成本,又达到了节能减排的目的。本发明是通过以下技术方案来实现的:
生料是以石灰石、砂岩、页岩、钢渣等为原材料。水泥的三大率值取值范围,KH=0.88-0.94,SM=1.7-2.7,IM=0.8-1.7。水泥熟料的煅烧温度范围是1200℃-1450℃,磨细添加4%-10%石膏制成水泥。水泥制品的水泥水化时间是12h-72h之间,碳化工艺:CO2分压为0.05MPa-2MPa,碳化环境湿度为20RH-80%RH,碳化温度是20℃-80℃,碳化时间是0.5h-10h,CO2浓度是20%-99.9%ppm。
根据上述的降低水泥熟料煅烧温度方法及其后期碳化养护的方法,其特征在于采用如下步骤:1)将原料磨细过200目筛,按照三大率值配料并混匀备用。2)去混匀的生料进行煅烧,煅烧温度为1200℃-1450℃,达到煅烧温度后保温60min。3)将低温煅烧的熟料快速冷却并加5%-10%石膏粉末至过200目筛。4)利用磨好的熟料按照砂浆的制备标准制备砂浆制品,并标准养护12h-72h。5)放于碳化反应釜内,将容器抽至真空0.01MPa-0.03MPa,然后再在CO2分压为0.05MPa-2MPa、碳化环境湿度为20%RH-80%RH、碳化温度是20℃-80℃、碳化时间是0.5h-10h、CO2浓度是20%-99.9% ppm的碳化工艺下进行碳化养护处理。
具体实施方式:按照生料率值KH=0.899,SM=1.893,IM=1.092进行配料计算,按温度1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1435℃煅烧熟料,将不同煅烧程度的熟料制成砂浆试块,按照CO2分压为0.5MPa、湿度70%RH、碳化温度70℃、碳化时间4h碳化工艺进行养护处理,然后测量碳化后的水泥制品的力学性能以及吸水率和其碳化深度。实验发现。随着煅烧温度的增加,碳化后的抗压强度呈现先增加后减小的趋势,这是因为随煅烧温度的增加,C2S含量逐渐减小,C3S含量逐渐升高,熟料中CaO含量逐渐减小,制品碳化后熟料表面水化出的CH和熟料中的CaO被碳化,形成致密的CaCO3覆盖住周围的骨料,使骨料与水泥浆体的界面强度加强。随着煅烧温度的继续升高,CaO含量进一步降低,强度的增加主要靠水泥熟料水化产生的凝胶来提供。导致强度稍微的降低或保持不变。发现1350℃和1400℃下煅烧的水泥熟料经过碳化养护处理以后,强度高于1450℃未碳化处理的,说明水泥熟料的煅烧温度可以为1350℃,但需要经过后期碳化处理,其性能才符合要求。
附图:
图1 煅烧温度对水泥砂浆抗折强度的影响
图2 煅烧温度对水泥砂浆抗压强度的影响
图3煅烧温度对水泥砂浆吸水率的影响
图4煅烧温度对水泥砂浆碳化深度的影响
图5 1350℃下28d砂浆试块SEM图
图6 1400℃下28d砂浆试块SEM图
图7 1450℃下28d砂浆试块SEM图。
Claims (1)
1.一种低温煅烧熟料的制品的二氧化碳矿化制备方法,其特征是:以石灰石、砂岩、页岩、钢渣为原材料;熟料的三大率值取值范围,KH=0.88-0.94,SM=1.7-2.7,IM=0.8-1.7;
所述低温煅烧熟料的制品按如下步骤制备:1)将原料磨细过200目筛,按照三大率值配料并混匀备用;2)将混匀的生料进行煅烧,煅烧温度为1200℃~1350℃,达到煅烧温度后保温60min;3)将低温煅烧的熟料快速冷却并加5%-10%石膏粉磨至过200目筛;4)利用磨好的熟料按照砂浆的制备标准制备砂浆制品,并标准养护12h-72h;5)放于碳化反应釜内,将容器抽至真空0.01MPa-0.03MPa,然后再在CO2分压为0.05MPa-2MPa,碳化环境湿度为20%RH-80%RH,碳化温度是70℃-80℃,碳化时间是0.5h-10h,CO2浓度是20%-99.9%ppm的碳化工艺下进行碳化养护处理。
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