CN110228986A - 一种促进生石灰碳化的方法 - Google Patents

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陈艳林
刘浩
彭航
肖媛
郭炜
丁朋
娄浪
黄康
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Hubei University of Technology
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    • 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
    • C04B28/02—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 hydraulic cements other than calcium sulfates
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Abstract

本发明涉及一种促进生石灰碳化的方法，步骤如下(1)制备氢氧化镁粉末；(2)将碳酸钙和碳酸镁按一定的摩尔比称量混合，随后按照一定球料比将混好的粉末进行球磨，过筛备用；(3)按照一定的摩尔比称取生石灰和氢氧化镁，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的0.1％～5％称取步骤2混合粉末，将生石灰、氢氧化镁以及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；(4)按照步骤3粉体总质量的20％～45％加水，并搅拌均匀；(5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入压力反应釜中进行碳化凝固，反应釜中养护，养护气体为CO2；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。本方法可以提高生石灰的碳化程度。

Description

一种促进生石灰碳化的方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种增加生石灰碳化程度的改性方法。
背景技术
生石灰即氧化钙，由于其自身具有来源广泛，成本低廉以及优秀的化学适用性等优点，使其在生活中有着广泛的应用；建筑、临床医学、食品、污水处理等领域随处可见氢氧化钙的身影。我国石灰产业发展迅猛，2017年产量约2.8亿吨，占世界总量的70％。在众多用途中，建筑行业是需求最大的；建筑行业是利用生石灰和水反应生成熟石灰(氢氧化钙)，而熟石灰能够和二氧化碳反应生成碳酸钙从而硬化，达到使用要求。
所以氢氧化钙的碳化程度直接影响它的使用范围和效果，但在很多实际应用中氢氧化钙碳化程度并不高，只有理论值的一半，不仅严重影响其使用性能，而且在产量以亿吨为单位的背景下，是一种巨大的浪费。
碳化增重率是表征矿物固碳能力的一个重要参数，计算公式如下
W为碳化质量增加率，；M为碳化后经过105℃烘干24h后的质量；M0为碳化前试件干质量。
曹明莉等通过对氢氧化钙进行氢氧化镁掺杂将碳化率增重率提高了2.42％，达到23.77％(曹明莉,李勇,常钧,等.钙镁摩尔比对氢氧化钙碳化性能的影响[J].硅酸盐学报,2013,41(6):831-835.)，完全反应条件下理论碳化增重率应为35.14％。所以整体碳化度仍然不高；如何有效的提高氢氧化钙的碳化程度，是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明意在提供一种通过碳酸钙、碳酸镁和氧化镁掺杂来提高生石灰在使用过程中碳化程度的方法。氧化镁本身很难与二氧化碳反应，但氧化镁与水反应后生成氢氧化镁可以与二氧化碳反应，反应进行程度较低，不过将其掺杂在生石灰中，可以细化氢氧化钙碳化产物，并且氢氧化镁及其碳化产物分散了氢氧化钙碳化产物，使原来致密的产物表层变得疏松，使二氧化碳能够进入内部进行反应，进而提高氢氧化钙碳化程度。碳酸钙和碳酸镁磨细后进行掺杂，均匀分散起到模板作用，使氢氧化钙附着在晶体上与二氧化碳反应结晶，提高碳化程度。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种促进生石灰碳化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将氧化镁置于烧杯中，加入沸水，在磁力搅拌器上加热搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干得到氢氧化镁备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：(0.3～1)称量混合，随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨，随后过500目筛备用；
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:(0.03～0.2)称取生石灰和步骤1得到的氢氧化镁，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的0.1％～5％称取步骤2得到的混合粉末，将生石灰、氢氧化镁以及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3粉体总质量的20％～45％加水，并搅拌均匀；
5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入压力反应釜中进行碳化凝固，反应釜中养护，养护气体为CO2，压力范围为0.05MPa～0.9MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
进一步的，步骤1)中氧化镁为轻质氧化镁。
进一步的，步骤2)中球磨时间为10min-120min。
进一步的，步骤4)中所用生石灰为建筑用。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：
1、对生石灰使用方法进行改进，使生石灰在使用过程中的碳化程度增加，提高利用率，与未添加氢氧化镁和白云石粉末的生石灰作对比碳化程度明显增加。
2、碳化程度增加另一方面增强了生石灰在CO2的捕捉方面的作用。
3、氢氧化镁的掺入使氢氧化钙结构疏松，增大了反应面积。
4、引入模板剂概念，模板剂在氢氧化钙碳化成核过程中起到模板诱导作用。
附图说明
图1为未掺杂样品(空白组)与实例1-4的碳化增重率曲线图；
空白组实验条件为，将氧化镁至于烧杯中，加入沸水，在磁力搅拌器上加热搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干备用；按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:0.2称取生石灰和氢氧化镁，将生石灰，氢氧化镁在烧杯中混合均匀；按照生石灰，氢氧化镁总质量的45％加水，并搅拌均匀；将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入反应釜中养护，养护压力为0.05MPa，养护时间为2h。(与实例1的区别在于没有碳酸钙和碳酸镁加入)。
具体实施方式
为了更好地了解该发明，下面结合附图和实施实例进一步阐明本发明专利的内容，但是本发明专利的内容并不局限于下面的实施实例。
实施例1：
1)称取一定量轻质氧化镁至于烧杯中，加入沸水，在磁力加热搅拌器上边加热边搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：0.3称量混合。随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨10min，随后过500目筛备用：
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:0.2称取生石灰和氢氧化镁(步骤1产物)，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的1％称取白云石粉末，将生石灰、氢氧化镁以及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3粉体总质量的45％加水，并搅拌均匀；
6)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入反应釜中养护，养护压力为0.05MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
实施例2：
1)称取一定量轻质氧化镁至于烧杯中，加入沸水，在磁力加热搅拌器上边加热边搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：0.3称量混合。随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨60min，随后过500目筛备用；
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:0.2称取生石灰和氢氧化镁(步骤1产物)，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的5％称取步骤2混合粉末，将生石灰，氢氧化镁及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3粉末总质量的30％加水，并搅拌均匀；
5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入反应釜中养护，养护压力为0.9MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
实施例3：
1)称取一定量轻质氧化镁至于烧杯中，加入沸水，在磁力加热搅拌器上边加热边搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：0.5称量混合。随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨120min，随后过500目筛备；
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:0.12称取生石灰和氢氧化镁(步骤1产物)，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的1.7％称取步骤2混合粉，将生石灰，氢氧化镁及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3混合粉总质量的30％加水，并搅拌均匀；
5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入反应釜中养护，养护压力为0.3MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
实施例4：
1)称取一定量轻质氧化镁至于烧杯中，加入沸水，在磁力加热搅拌器上边加热边搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：1称量混合。随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨60min，随后过500目筛备用；
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:0.03称取生石灰和氢氧化镁(步骤1产物)，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的0.1％称取步骤2混合粉末，将生石灰，氢氧化镁及步骤2得到的混和粉体在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3混合粉体总质量的20％加水，并搅拌均匀；
5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入反应釜中养护，养护压力为0.3MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种促进生石灰碳化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将氧化镁置于烧杯中，加入沸水，在磁力搅拌器上加热搅拌，加热温度为120℃，搅拌时间为1h；随后烘干得到氢氧化镁备用；
2)将碳酸钙和碳酸镁按照摩尔比CaCO3:MgCO3＝1：(0.3～1)称量混合，随后按照球料比20:1，将混好的粉末进行球磨，随后过500目筛备用；
3)按照摩尔比为CaO:Mg(OH)2＝1:(0.03～0.2)称取生石灰和步骤1得到的氢氧化镁，并按照生石灰和氢氧化镁粉末总质量的0.1％～5％称取步骤2得到的混合粉末，将生石灰、氢氧化镁以及步骤2得到的混合粉末在烧杯中混合均匀；
4)按照步骤3粉体总质量的20％～45％加水，并搅拌均匀；
5)将搅拌均匀后的粉末连同烧杯一起放入压力反应釜中进行碳化凝固，反应釜中养护，养护气体为CO2，压力范围为0.05MPa～0.9MPa，养护时间为2h；养护结束得到比未改性生石灰碳化度增加的产物。
2.根据权利要求1所述的促进生石灰碳化的方法，其特征在于：步骤1)中氧化镁为轻质氧化镁。
3.根据权利要求1所述的促进生石灰碳化的方法，其特征在于：步骤2)中球磨时间为10min-120min。
4.根据权利要求1所述的促进生石灰碳化的方法，其特征在于：步骤4)中所用生石灰为建筑用。
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