CN105801069B - 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法 - Google Patents

一种制备高固碳量建筑材料制品的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105801069B
CN105801069B CN201610104078.7A CN201610104078A CN105801069B CN 105801069 B CN105801069 B CN 105801069B CN 201610104078 A CN201610104078 A CN 201610104078A CN 105801069 B CN105801069 B CN 105801069B
Authority
CN
China
Prior art keywords
building
ratio
plastics products
mud
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610104078.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105801069A (zh
Inventor
何真
李振
梁辰
蔡新华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN201610104078.7A priority Critical patent/CN105801069B/zh
Publication of CN105801069A publication Critical patent/CN105801069A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105801069B publication Critical patent/CN105801069B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
    • C04B28/186—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type containing formed Ca-silicates before the final hardening step
    • C04B28/188—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type containing formed Ca-silicates before the final hardening step the Ca-silicates being present in the starting mixture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02—Selection of the hardening environment
    • C04B40/0231—Carbon dioxide hardening

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

本发明提供一种制备高固碳量建筑材料制品的方法，方法为将含有硅酸二钙、硅酸三钙、氢氧化钙等组分的胶凝材料以一定水灰比与水混合后，在CO2气氛中按照一定程序混合搅拌吸收一定量CO2，制成建材制品毛坯，然后经碳化养护再次吸收CO2而生产建筑材料制品。通过建筑制品生产全过程CO2的吸收，不仅可以有效利用CO2，固碳量比单纯碳化养护提高70%，打破建筑材料制品生产高CO2排放的传统模式，同时也能提升制品的性能，对缓解因CO2排放引起的气候问题，缩短建筑材料制品生产周期，提高生产效率均起到显著作用。

Description

一种制备高固碳量建筑材料制品的方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种制备高固碳量建筑材料制品的方法。
背景技术
因碳排放引起的气候问题越来越严重。建筑材料领域的碳排放尤其受到大家的关注，据估算仅水泥工业的碳排放就占全球排放总量的5％。利用绿色、低碳的技术生产建筑材料，从而降低碳排，放缓解气候问题势在必行。政府间气候变化专门委员会(IPCC)认为碳捕获与封存(CCS)技术，是控制碳排放、缓解气候变化问题的重要手段之一。CO2的封存手段主要包括：地质封存、海洋封存、矿物封存或工业利用。其中矿物封存是最稳定的一种手段。含氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙等矿物成分的胶凝材料或者辅助胶凝材料，如水泥、水泥厂窑灰、钢渣等在低水胶比条件下经过碳化养护，CO2以碳酸盐的形式稳定固定在材料中，同时材料获得一定的强度，并表现出优异的耐久性。利用上述材料及碳化养护方法生产建筑材料，与蒸汽养护相比，能节约能源，提高生产效率，同时降低碳排放。然而，如何有效提升制品生产过程中的固碳量确需要从生产的搅拌过程加以考虑，并需解决碳化搅拌降低制品强度的问题。
固碳量(材料吸收固定CO2的质量占原材料质量的百分比)是衡量碳化养护材料的重要性能指标。
碳化养护方式生产建筑材料可以吸收固定一定量的CO2，且材料早期强度较高耐久性优异，但是固碳量有限。本发明使CO2在建筑材料制品生产的搅拌阶段和养护阶段都介入，采用在CO2气氛中搅拌(碳化搅拌)结合养护时的碳化养护方式，显著提高建筑材料固碳量和强度。解决了常规方式生产建筑材料制品CO2排放大、单纯碳化搅拌后制品强度低强度低、单纯碳化养护固碳量低的一系列问题，是一种借助建筑材料制品生产过程提高CO2利用的好方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种碳化搅拌结合碳化养护方式提高建筑材料固碳量和强度的方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种制备高固碳量建筑材料制品的方法,步骤如下(1)将含有硅酸二钙、硅酸三钙、氢氧化钙的胶凝材料按水灰比为0.1-0.15的比例与水混合后，在二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，得到碳化搅拌后的拌合物；
(2)将上步所得拌合物在8MPa压力下成型，得毛坯；
(3)将上步所得毛坯标准养护2小时，即得。
所述步骤1和步骤2之间还包括步骤2`，所述步骤2`方法如下，将上步所得碳化搅拌后的拌合物按水灰比为0.15-0.2的比例二次补水，继续在空气中搅拌1分钟，得到二次搅拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量按步骤1中的胶凝材料计算。
所述步骤3的方法还可为：将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。所述胶凝材料为水泥或钢渣。
所述二氧化碳气氛为含CO2的工业废气或高纯度CO2。
步骤1中，发生碳化反应，同时伴随着反应热，导致拌合物团聚且干燥。
所述步骤2`中，补充水分后，在空气中继续搅拌，使步骤1过程中团聚且干燥的拌合物再次分散，整个搅拌过程控制水胶比为0.15-0.2之间。
所述步骤3中，碳化养护所用CO2气体为高纯度CO2或含CO2的工业废气，养护压力为1bar，养护时长为2h，温度为不低于5℃室温。
本发明中碳化搅拌阶段材料中的氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙与CO2反应生成了碳酸钙等产物。
Ca(OH)2+CO2→CaCO3
C2S+(2-x)CO2+yH2O→CxSHy+(2-x)CaCO3
C3S+(3-x)CO2+yH2O→CxSHy+(3-x)CaCO3
本发明的主要特点是碳化搅拌与碳化养护工艺相结合，提高建筑材料的固碳量和强度。
本发明的有益效果：降低CO2排放，提高建筑材料生产效率，产
品性能优异。
附图说明
图1为具体实施例碳化搅拌与常规搅拌两种工艺方法生产建筑制品的TG-DTG图谱；
图2为具体实施例碳化搅拌与常规搅拌两种工艺方法生产建筑材料XRD图谱。
具体实施方式
一种制备高固碳量建筑材料制品的方法,步骤如下(1)将含有硅酸二钙、硅酸三钙、氢氧化钙的胶凝材料按水灰比为0.1-0.15的比例与水混合后，在二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，得到碳化搅拌后的拌合物；
(2)将上步所得拌合物在8MPa压力下成型，得毛坯；
(3)将上步所得毛坯标准养护2小时，即得。
所述步骤1和步骤2之间还包括步骤2`，所述步骤2`方法如下，将上步所得碳化搅拌后的拌合物按水灰比为0.15-0.2的比例二次补水，继续在空气中搅拌1分钟，得到二次搅拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量是与步骤一中的胶凝材料计算。
所述步骤3的方法还可为：将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。所述胶凝材料为水泥或钢渣。
所述二氧化碳气氛为含CO2的工业废气或高纯度CO2。
基于上述操作，选取多种情况对比试验。
实施例1
选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将所得毛坯标准养护2小时，即得。所述二氧化碳气氛为含CO2的工业废气或高纯度CO2。
对照例1另外相同条件下采用常规搅拌方式生产的产品无固碳作用。
选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将所得毛坯标准养护2小时，即得。
图1为碳化搅拌样品与常规搅拌样品2h龄期的TG-DTG图谱。可以看出，碳化搅拌过程使得碳酸钙分解释放出CO2气体引起的失重量，由3.8％增大到8.3％。常规搅拌方式生产的产品中也有3.8％的CO2失重，是由原材料中的碳酸盐分解产生。因此，8.3％与3.8％的差值4.5％为碳化搅拌方式生产的产品中的固碳量。
图2为两种不搅拌方式生产工艺生产产品的XRD图谱。可以看出碳化搅拌工艺生产的产品未见氢氧化钙峰，且碳酸钙峰值较强。说明经过碳化搅拌出现了主要产物之一为碳酸钙。
实施例2
选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，采用四种方式生产，分别为：(1)碳化搅拌后碳化养护、(2)碳化搅拌后标准养护、(3)常规搅拌后碳化养护、(4)常规搅拌后标准养护。成型所用压力为8MPa，产品尺寸为40mm×40mm×20mm，养护龄期均为2h。
具体操作如下：
(1)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。
(2)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将所得毛坯标准养护2小时，即得。
(3)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，采用常规搅拌方式搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。
(4)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.15加入水，采用常规搅拌方式搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为 40mm×40mm×20mm的毛坯，将所得毛坯标准养护2小时，即得。
上述四种方式生产产品2h龄期的固碳量及强度值如下表所示。从表中可以看出，碳化搅拌结合碳化养护工艺方式生产建筑材料制品，不仅提高了制品早龄期强度，还提高了产品的固碳量。与常规搅拌后碳化养护方式生产的产品相比，碳化搅拌结合碳化养护工艺方式固碳量提高了70％。
。
实施例3
选取P·O 42.5水泥，分别采用(1)分次补水碳化搅拌和(2)一次碳化搅拌两种搅拌方式搅拌，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的试件，碳化养护2h。
具体操作如下：
(1)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.1加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟得到碳化搅拌后的拌合物；将上步所得碳化搅拌后的拌合物按水灰比为0.15-0.2的比例二次补水，继续在空气中搅拌1 分钟，得到二次搅拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量是与步骤一中的胶凝材料计算。用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。
(2)选取PO·42.5水泥，按水灰比为0.1加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得。
上述两种不同搅拌方式生产产品的固碳量及强度如下表所示。从表中可以看出，碳化搅拌后补水再次进行常规搅拌方式生产的产品比一次碳化搅拌的产品强度提高了130％。说明碳化搅拌后再次补水后常规搅拌，并继续碳化养护这种生产工艺可使得产品不仅固碳量大，而且强度也得到提高。
。
实施例4
选取武汉某企业生产的磨细钢渣，按水灰比为0.1加入水，在密闭容器中二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，用8MPa的压力压制 成型为40mm×40mm×20mm的毛坯，将所得毛坯标准养护2小时，即得。
所述二氧化碳气氛为含CO2的工业废气或高纯度CO2。
另外相同条件下采用常规搅拌方式生产的产品无固碳作用(具体操作参见实施例1)。
下表为两种搅拌方式的固碳量。可以看出经过碳化搅拌，常规搅拌方式下无固碳作用产品，固碳量提高为7.52％。
。
实施例5
选取武汉某企业生产的磨细钢渣，按水灰比为0.15加入水，采用四种方式生产，分别为：碳化搅拌后碳化养护、碳化搅拌后标准养护、常规搅拌后碳化养护、常规搅拌后标准养护。成型所用压力为8MPa，产品尺寸为40mm×40mm×20mm，养护龄期均为2h。
具体操作参照实施例2。
上述四种方式生产产品2h龄期的固碳量及强度值如下表所示。从表中可以看出，采用碳化搅拌结合碳化养护工艺方式，利用钢渣生产的建筑材料制品，不仅提高了制品早龄期强度，还提高了产品的固碳量。
。

Claims (3)

1.一种制备高固碳量建筑材料制品的方法,其特征在于：步骤如下
(1)将含有硅酸二钙、硅酸三钙、氢氧化钙的胶凝材料按水灰比为0.1-0.15的比例与水混合后，在二氧化碳气氛中充分搅拌1-1.5分钟，得到碳化搅拌后的拌合物；
(2)将上步所得拌合物在8MPa压力下成型，得毛坯；
(3)将上步所得毛坯在二氧化碳气氛中、养护压力1bar、温度不低于5℃条件下碳化养护2小时，即得；
所述步骤1和步骤2之间还包括步骤2`，所述步骤2`方法如下，将上步所得碳化搅拌后的拌合物按水灰比为0.15-0.2的比例二次补水，继续在空气中搅拌1分钟，得到二次搅拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量按步骤1中的胶凝材料计算。
2.如权利要求1所述的制备高固碳量建筑材料制品的方法,其特征在于：所述胶凝材料为水泥或钢渣。
3.如权利要求1所述的制备高固碳量建筑材料制品的方法,其特征在于：所述二氧化碳气氛为含CO2的工业废气或高纯度CO2。
CN201610104078.7A 2016-02-25 2016-02-25 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法 Active CN105801069B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610104078.7A CN105801069B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610104078.7A CN105801069B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105801069A CN105801069A (zh) 2016-07-27
CN105801069B true CN105801069B (zh) 2017-11-10

Family

ID=56466493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610104078.7A Active CN105801069B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105801069B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106431158A (zh) * 2016-10-12 2017-02-22 武汉大学 一种利用无熟料钢渣胶凝材料结合多重co2吸收技术制备建筑材料制品的方法
US10894743B2 (en) * 2017-12-27 2021-01-19 Saudi Arabian Oil Company Method for enhancement of mechanical strength and CO2 storage in cementitious products
CN108327072B (zh) * 2018-01-24 2019-04-02 浙江大学 一种基于二氧化碳梯级矿化强化的建材制品生产系统
CN110818356B (zh) * 2019-12-02 2021-12-07 武汉理工大学 一种高性能碳化增强混凝土的制备方法
CA3229380A1 (en) * 2021-10-26 2023-05-04 Carbicrete Inc. Simultaneous conditioning and curing process for concrete products
CN114573258B (zh) * 2022-03-30 2023-03-14 重庆大学 一种用于碳捕集的材料及其制备方法和应用
CN115073126A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 江苏集萃功能材料研究所有限公司 一种利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法及其应用
CN115521164A (zh) * 2022-09-30 2022-12-27 深圳大学 一种地聚物胶凝材料的碳化养护方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058213A (zh) * 2007-06-01 2007-10-24 济南大学 碳化养护废弃物制备建筑材料的方法
CN101250050A (zh) * 2008-01-21 2008-08-27 济南鲍德炉料有限公司 一种钢渣免烧砖
CN101381217A (zh) * 2008-10-14 2009-03-11 中国建筑材料科学研究总院 一种基于碱与co2共同作用的建材制品及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3038198B1 (ja) * 1998-12-16 2000-05-08 健夫 鈴木 建設廃材を用いた人工骨材の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101058213A (zh) * 2007-06-01 2007-10-24 济南大学 碳化养护废弃物制备建筑材料的方法
CN101250050A (zh) * 2008-01-21 2008-08-27 济南鲍德炉料有限公司 一种钢渣免烧砖
CN101381217A (zh) * 2008-10-14 2009-03-11 中国建筑材料科学研究总院 一种基于碱与co2共同作用的建材制品及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"carbonation of steel for CO2 sequestration:leaching of products and reaction mechanisms";wouter J.J Huijgen;《environmental science》;20060322;第2790-2796页 *
"钢渣碳酸化固定二氧化碳及制备建材产品应用研究";潘凯;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》;20150315;第C038-1521页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105801069A (zh) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105801069B (zh) 一种制备高固碳量建筑材料制品的方法
CN106904849B (zh) 一种利用工业固废生产硫铝酸盐水泥联产硫酸的系统和方法
CN104446063B (zh) 水泥及其制造方法
CN102875183B (zh) 一种蒸压养护加气砖的制备工艺
CN103290215B (zh) 强化石煤钒矿浓酸熟化浸出的方法
CN101851071A (zh) 一种二氧化碳固定与钢渣微粉中游离氧化钙消解的方法
CN101774790A (zh) 一种水泥掺合料及其用于促进二氧化碳养护混凝土的方法
CN104478255A (zh) 一种含有氧化镁脱硫废液的硫氧镁水泥及其制备方法
CN104258804B (zh) 一种煤矸石的综合利用方法
CN102491655B (zh) 自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥及其制备方法
CN106882932A (zh) 一种赤泥的综合利用方法
CN102701255A (zh) 高浓度碳化生产球形纳米碳酸钙的方法
CN108358478A (zh) 一种分步煅烧煤气化渣制备胶凝材料的方法
CN114988913B (zh) 一种co2矿化制备高强度建筑材料的方法及其应用
CN106830041B (zh) 一种功能性碳酸钙的制备方法
CN102701777B (zh) 一种制备高强度建筑用砖的方法
CN109485360A (zh) 一种以硅热法炼镁废渣为原料生产的建筑成型材料及其方法
CN101653718B (zh) 一种高温吸收co2的硅酸锂材料制备方法
CN114804782A (zh) 一种利用水泥窑尾烟气制备的碳化钢渣建材制品及其方法
CN106431158A (zh) 一种利用无熟料钢渣胶凝材料结合多重co2吸收技术制备建筑材料制品的方法
CN109970372B (zh) 一种机械力化学法低温制备贝利特硫铝酸盐水泥的方法
CN115073126A (zh) 一种利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法及其应用
CN108046621A (zh) 一种煅烧白云石粉的制备方法
CN105481303B (zh) 基于碱渣制作的免烧砖及其制备方法
CN106396440A (zh) 废气废渣综合利用的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant