CN106426534A - 供无机建材快速吸收二氧化碳的反应装置系统 - Google Patents

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    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
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Abstract

本发明公开无机建筑材料固碳的基本概念，同时公开一种供无机建筑材料快速吸收二氧化碳气体的反应装置系统。该系统包括（1）供二氧化碳气体与无机材料反应的反应釜；（2）反应釜内压力、气体浓度、温度和湿度的控制仪表系统；（3）初始除去反应釜内空气的真空减压系统，和（4）二氧化碳供气装置系统等四部分。利用该装置系统可以使无机材料快速吸收工业企业如煤、气发电厂，水泥厂等排放的二氧化碳，增加建筑材料的力学性能和耐久性能。本发明技术是减少温室气体排放，保护环境，实现可持续发展的新技术。

Description

供无机建材快速吸收二氧化碳的反应装置系统
技术领域
本发明属于环境保护及环保建筑材料技术领域，涉及一种供无机建筑材料快速吸收二氧化碳（固碳）的反应装置系统。
背景技术
温室气体带来的气候变化及其影响是多尺度、全方位、多层次的，正面和负面影响并存，但负面影响更受关注。全球变暖对许多地区的自然生态系统已经产生了影响，如气候异常、海平面升高、冰川退缩、冻土融化、河（湖）冰迟冻与早融、中高纬生长季节延长、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前，等等。
英国风险评估公司Maplecroft公布的温室气体排放量数据显示，我国每年向大气中排放的二氧化碳超过60亿吨，位居世界各国之首。中国政府在温室气体减排方面面临前所未有的国际压力。
科学家预测，今后大气中二氧化碳每增加1倍，全球平均气温将上升1.5～4.5℃，而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。因此，气温升高不可避免地使极地冰层部分融解，引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1 m，直接受影响的土地约5×106 km2，人口约10亿，耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入，沿海海拔5 m以下地区都将受到影响，这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地，大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化，不适于粮食生产。同时，对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后，会造成江水水位抬高，泥沙淤积加速，洪水威胁加剧，使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注，目前正在推进制订国际气候变化公约，减少二氧化碳的排放已经成大势所趋，研究减少二氧化碳气体的先进技术已迫在眉睫。
虽然，自然界利用绿色植物的光合作用可以平衡空气中二氧化碳的浓度，普遍认为大量种植绿色植物可以降低空气中二氧化碳的含量。但是，二氧化碳等温室气体的增加对气候和生态系统的影响是一个较为复杂的问题。二氧化碳增加虽然有利于增加绿色植物的光合产物，但它的增加引起的气温和降水的变化， 会影响和改变气候。这种因气候变化而对生态系统和农业的间接影响，可能大大超过二氧化碳本身对光合作用的直接影响。按照气候模拟试验的结果，二氧化碳加倍以后，可能造成热带扩展，副热带、暖热带和寒带缩小，寒温带略有增加，草原和荒漠的面积增加，森林的面积减少。二氧化碳和气候变化可能影响到农业的种植决策、品种布局和品种改良、土地利用、农业投入和技术改进等一系列问题。因此在制定国家的发展战略和农业的长期规划时，应该考虑到二氧化碳增加可能导致的气候和环境的变化背景。这个问题对于面临人口膨胀和人均资源贫乏两大压力的我国，显得尤为重要和紧迫。
目前，人类可以减低二氧化碳排放的方法有主动法和被动法两种。主动法即通过种植绿色植物，利用再生能源及利用二氧化碳与其他物质反应制备新材料等；而被动法是指本来需要足够的能源才能使人类的生活更加舒适，但是不得不采用减少能源的用量来减少温室气体的排放的被动措施。
发明内容
本发明根据无机物Ca(OH)2、CaO、C-S-H等可以与二氧化碳反应生成CaCO3的原理，首次提出利用无机建筑材料固碳的概念，同时公开一种供无机建筑材料快速吸收二氧化碳的反应装置系统。
所述的反应装置系统包括：（1）供二氧化碳气体与无机材料反应的反应釜；（2）反应釜内压力、气体浓度、温度和湿度的控制仪表系统；（3）初始除去反应釜内空气的真空负压系统和 (4) 二氧化碳供气装置系统等四部分。该装置系统可以使无机材料快速吸收工业企业如煤、气发电厂，水泥厂等排放的二氧化碳，增加建筑材料的力学性能和耐久性能。
所述的反应釜的外形可为圆柱形或长方柱形，反应釜的体积可以根据建筑材料产品的产量和工业企业二氧化碳气体的排放量确定；
所述的反应釜内压力、气体浓度、温度和湿度的控制系统，压力控制范围为0.1-5.0帕，气体温度小于300℃，二氧化碳浓度20-100%，反应釜内湿度小于20-100%；
所述的初始除去反应釜内空气的真空负压系统应使反应釜内初始压力小于负一个大气压；
所述的供气系统使包括煤电厂、天然气电厂、水泥厂及其他化石、化学燃料气体燃烧所排放的二氧化碳气体按照设定的压力和浓度供到反应釜中；
所述的无机建筑材料包括水泥基和石灰基及由水泥或石灰形成的各类复合材料，包括水泥混凝土，水泥砂浆，石灰砂浆，水泥混凝土砌块，加气混凝土砌块等。
附图说明：
图1为本发明供无机建材快速吸收二氧化碳的反应装置体系图。
具体实施方式
下面以混凝土砌块在该反应釜中吸收二氧化碳为例来说明其可行性。
实施例 1 ，按照表1的配合比制造铺路砖，分别在本发明所提供的反应釜中采用二氧化碳气体或普通养护，并测试其抗压强度和二氧化碳的吸收率。
二氧化碳吸收率由下列公式计算:
CO2吸收率 (%) = (养护后砖的重量增加量/砖的干重)X100%
从表1列出的结果可以看出, 二氧化碳 (CO2) 气体养护使铺路砖砖的强度增加至少25%。当有废玻璃骨料掺入时，砖对CO2的吸收率减少，这主要是由于与再生骨料相比玻璃的不透气性使二氧化碳向砖内部的渗透力下降所致。
表1铺路砖的配合比及性能测试结果
实施例 2: 按照表2的配合比制造铺路砖然后利用本发明提供的反应釜进行二氧化碳气体养护, 养护室内压力为1Ba, 养护时间为6 小时, 并测试其抗压强度和二氧化碳的吸收率，其结果列于表3。由表2和表3可以看出，随着二氧化碳浓度的增加铺路砖的抗压强度和转吸收二氧化碳的能力增加。水泥/骨料比越高, 砖的强度和吸收二氧化碳的能力越高。
实施例 3: 按照表4的配合比制造铺路砖然后进行二氧化碳气体养护, 养护室压力为1.5Ba, 二氧化碳浓度为100%, 并测试其抗压强度和二氧化碳的吸收率列于表5。可以看出随着氧护时间的增加,铺路砖的抗压强度和吸收二氧化碳的能力增加, 但是当养护时间超过6小时时, 铺路砖的抗压强度和吸收二氧化碳的能力增长变缓。
表2铺路砖的配合比及性能测试结果
表3铺路砖的配合比及性能测试结果
表4铺路砖的配合比及性能测试结果
表5铺路砖的配合比及性能测试结果
实施例 4: 按照表6的配合比制造铺路砖然后采用本发明提供的反应釜进行二氧化碳气体养护, 二氧化碳浓度为100%,养护时间为6 小时, 并测试其抗压强度和二氧化碳的吸收率列于表7。可以看出随着氧护室压力的增加,铺路砖的抗压强度和吸收二氧化碳的能力增加, 但是当压力超过1Ba时, 铺路砖的抗压强度和吸收二氧化碳的能力增长变缓。
表6铺路砖的配合比及性能测试结果
上述的实施例子表明，本发明提供的供无机建筑材料固碳的反应装置系统可以在适当的压力和二氧化碳浓度条件下使无机建筑材料迅速吸收二氧化碳气体，同时可以使非结构混凝土材料的力学性能大大提高，固定二氧化碳气体的能力明显。当反应条件适当时，建筑材料的固碳能力可以达到其重量的5%以上。
表6铺路砖的配合比及性能测试结果

Claims (6)

1.本发明首次提出无机建材固碳的基本概念，同时公开一种供无机建材快速吸收二氧化碳气体的反应装置系统，包括：（1）供二氧化碳气体与无机材料反应的反应釜；（2）反应釜内压力、气体浓度、温度和湿度的控制仪表；（3）初始除去反应釜内空气的真空负压系统和 （4）二氧化碳供气装置系统等四部分.该装置系统可以使无机建材快速吸收工业企业如煤、气发电厂，水泥厂等排放的二氧化碳，增加建筑材料的力学性能和耐久性能。
2.按照权利要求1所述，反应釜的外形可为圆柱形或长方柱形，反应釜的体积可以根据建筑材料产品的产量和工业企业二氧化碳气体的排放量确定。
3.按照权利要求1所述，反应釜内压力控制范围为0.1-10帕，气体温度小于300℃，二氧化碳浓度20-100%，反应釜内湿度小于20-100%。
4.按照权利要求1所述，初始除去反应釜内空气的真空负压系统使反应釜内初始压力小于负一个大气压。
5.按照权利要求1所述，无机建材所吸收的二氧化碳气体包括煤电厂、天然气电厂、水泥厂及其他化石、化学燃料气体燃烧所排放的二氧化碳气体。
6.按照权利要求1所述，无机建筑材料包括水泥基和石灰基及由水泥或石灰形成的各类复合材料，包括水泥混凝土，水泥砂浆，石灰砂浆，水泥混凝土砌块，加气混凝土砌块等。
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