CN113321477B - 一种碳酸盐建筑材料及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸盐建筑材料及其制作方法，具体涉及建筑材料领域。所述建筑材料使用的原料包括工业废高钙渣、粉煤灰、含二氧化碳的工业废气和水。所述方法包括制浆碳化和成型。本发明制作碳酸盐建筑材料不仅可以解决传统生产水泥时的能耗高，二氧化碳排放量大，资源、能源消耗严重的问题；还进行了废物重新利用，使用钢厂、电厂的工业废渣、粉煤灰作为建筑材料制作的原料，减少存放过程中废渣、粉煤灰等对环境的污染，实现废物再利用。此外，本发明是利用工业废气中的二氧化碳作为碳化资源，可以减少钢厂、电厂等的二氧化碳的排放量，缓解温室效应。本发明使用的是工业废渣废料，可以降低成本，生产工艺简单，易于工业化大生产。

Description

一种碳酸盐建筑材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种碳酸盐建筑材料及其制作方法。
背景技术
目前建筑材料多为硅酸盐类制品，主要以水泥为胶凝材料生产的建筑产品。 生产水泥能耗高，二氧化碳排放量大，资源、能源消耗严重。
我国每年排放大量的富含硅、铝、钙、镁等元素工业废渣如钢渣、钛渣、 镍渣、镁渣、铬渣、矿渣、电石渣等，其中只有矿渣得到了较好地利用。钢渣、 钛渣、镍渣、镁渣、铬渣和电石渣含有大量的氧化钙，我们称它为高钙渣。例 如我国钢渣(CaO+MgO＞45％)每年排放量超过1.2亿吨，但利用率仅约20％； 电石渣或电石泥每年排放量也达数千万吨。这些废渣长期堆积占用土地资源、 污染环境，因此对它们的有效利用与资源化日益迫切。这些巨量的固体废渣也 只有建筑材料领域可以有效地消纳它们。
高钙渣的最大特点是CaO和MgO含量高，例如钢渣的CaO和MgO总 量超过45％，电石渣CaO含量超过68％(即Ca(OH)2含量超过90％)。它们 对CO2具有良好的吸收固定作用，是制备新型低碳建筑材料优质的原材料。
目前，也开始有单位研究碳酸盐类的建筑材料，例如专利CN103328405A， 但该专利仍然采用的是以含有CO3 2-的方式进行制作，也就是说采用的仍然是 以碳酸钙会基架进行制作碳酸盐类的建筑材料，一方面无法真正的消耗工业废 渣，以减少环境的污染；另一方面是无法利用工业废气中的二氧化碳，来减少 排入空气中二氧化碳的量，降低温室效应。
发明内容
为此，本发明提供一种碳酸盐建筑材料及其制作方法，以解决现有工业废 渣存量大，浪费严重，污染土壤和环境；工厂废气排放量大，加重温室效应等 问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的一方面提供一种上述碳酸盐建筑材料的制作方法，其特征在 于，所述方法包括：
步骤一，制浆碳化
将废渣在滚筒烘干机中烘干后，烘干的废渣进入干料圆筒仓，干料圆筒仓 烘干的废渣经计量秤进入球磨机研磨成细粉，研磨后的细粉进入粉体仓，经计 量秤计量后送入搅拌釜，搅拌釜中加水搅拌成浆体，通入含有二氧化碳的工业 废气进行碳化，得碳化液。
步骤二，成型
将碳化后的碳化液打入混料池，加入粉煤灰和废渣为骨料，搅拌均匀后， 进入成型机成型，得初产品，将初产品送入蒸养釜中蒸养，出釜后即得碳酸盐 建筑材料。
进一步的，所述步骤一中，所述烘干后的水分＜1％。
进一步的，所述步骤一中，所述细粉得目数为50-400目。
进一步的，所述步骤一中，所述加水的量是与研磨成细粉的重量按1：1 进行加入。
进一步的，所述步骤二中，碳化的温度为0-40℃，碳化时间为0.5-6h。
进一步的，所述步骤二中，所述加入粉煤灰和废渣的量为碳化液：粉煤灰： 废渣的重量比为1：(2-4)：(3-6)；所述废渣的粒径为0.1-5mm。
进一步的，所述步骤二中，所述蒸养的温度为60-100℃；蒸养时间为1-8h。
根据本发明的另一方面提供一种碳酸盐建筑材料，所述建筑材料的原料组 分包括以下质量分数的高钙工业废渣55-60％、粉煤灰35-40％和水5-12％。
进一步的，所述工业废渣为高钙渣，所述高钙渣包括钢渣、钛渣、镍渣、 镁渣、铬渣和电石渣中的一种或几种。
本发明具有如下优点：
本发明制作碳酸盐建筑材料利用钢厂、电厂的工业废渣、粉煤灰作为建筑 材料制作的原料，不仅可以解决传统生产水泥时的能耗高，二氧化碳排放量大， 资源、能源消耗严重的问题；还可以减少存放过程中废渣，粉煤灰等对环境的 污染，实现废物再利用。本发明是利用工业废气中的二氧化碳作为碳化资源， 可以减少钢厂、电厂等的二氧化碳的排放量，缓解温室效应。
本发明利用废渣和工厂的CO2废气来制备一种新型的碳酸盐建筑材料， 同时实现化学固碳和真正意义上的CO2减排。本发明的新型建筑材料可广泛 应用于各种建筑制品如墙体材料、保温材料、路缘石、隔音材料等的制备。
本发明使用的是工业废渣废料废气，可以降低成本，生产工艺简单，易于 工业化大生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下 面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内 容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条 件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调 整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明 所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的一种碳酸盐建筑材料的制作方法的流程图，其中，1 为烘干机，2为干料圆筒仓，3为球磨机，4为粉体仓，5为搅拌釜，6为混料 池，7为成型机，8为蒸养釜，9为成品，10为计量秤。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由 本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的 实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
本发明所涉及的一种碳酸盐建筑材料及其制作方法的制作流程图如图1 所示。
实施例1一种碳酸盐建筑材料及其制作方法
步骤一，制浆碳化
将电石渣在滚筒烘干机中烘干后，烘干后的水分＜1％，烘干的电石渣进 入干料圆筒仓，进入干料圆筒仓烘干的电石渣经计量秤进入球磨机研磨成 40-500目的细粉，研磨后的细粉进入粉体仓，经计量称计量后送入搅拌釜，搅 拌釜中加入与细粉重量比为1：1的水搅拌成浆体，通入过量含有二氧化碳的 工业废气进行碳化，碳化的温度为20℃，碳化时间为5h得碳化液。
步骤二，成型
将碳化后的碳化液打入混料池，加入粉煤灰和粒径为0.1-5mm的电石渣， 其中碳化液：粉煤灰：电石渣的重量比为1：2：6，搅拌均匀后，进入成型机 成型，得初产品，将初产品送入蒸养釜中蒸养，蒸养的温度为80℃；蒸养时 间为8h，出釜后即得碳酸盐建筑材料。
实施例2一种碳酸盐建筑材料及其制作方法
步骤一，制浆碳化
将钢渣在滚筒烘干机中烘干后，烘干后的水分＜1％，烘干的钢渣进入干 料圆筒仓，进入干料圆筒仓烘干的钢渣经计量秤进入球磨机研磨成40-500目 的细粉，研磨后的细粉进入粉体仓，经计量称计量后送入搅拌釜，搅拌釜中加 入与细粉重量比为1：1的水搅拌成浆体，通入含有二氧化碳的工业废气进行 碳化，碳化的温度为40℃，碳化时间为3h得碳化液。
步骤二，成型
将碳化后的碳化液打入混料池，加入粉煤灰和粒径为0.1-5mm的钢渣的 骨料，其中碳化液：粉煤灰：钢渣的重量比为1：3：4，搅拌均匀后，进入成 型机成型，得初产品，将初产品送入蒸养釜中蒸养，蒸养的温度为60℃；蒸 养时间为4h，出釜后即得碳酸盐建筑材料。
实施例3一种碳酸盐建筑材料及其制作方法
步骤一，制浆碳化
将钛渣和镁渣在滚筒烘干机中烘干后，烘干后的水分＜1％，烘干的钛渣 和镁渣进入干料圆筒仓，进入干料圆筒仓烘干的钛渣和镁渣经计量秤称取进入 球磨机研磨成40-500目的细粉，研磨后的细粉进入粉体仓，经计量称计量后 送入搅拌釜，搅拌釜中加入与细粉重量比为1：1的水搅拌成浆体，通入含有 二氧化碳的工业废气进行碳化，碳化的温度为0℃，碳化时间为6h得碳化液。
步骤二，成型
将碳化后的碳化液打入混料池，加入粉煤灰和粒径为0.1-5mm的钛渣和 镁渣为骨料，其中碳化液：粉煤灰：(钛渣和镁渣)的重量比为1：4：3，搅 拌均匀后，进入成型机成型，得初产品，将初产品送入蒸养釜中蒸养，蒸养的 温度为100℃；蒸养时间为1h，出釜后即得碳酸盐建筑材料。
实验例二氧化碳吸收量的测试
实施例1-3一种碳酸盐建筑材料及其制作方法中，使用的电厂、钢厂等的 工业废气，通入工业废气中二氧化碳含量与排出工业废气中二氧化碳含量对比 见表1。
表1实施例1-3通入前后工业废气二氧化碳含量对比表
Figure BDA0003117344300000051
Figure BDA0003117344300000061
由表1可见，本发明制作碳酸盐建筑材料可利用电厂、钢厂等工业废气中 85％左右的二氧化碳的量，也就是说，本发明的碳酸盐建筑材料制品全部由工 业废渣和工业废气制作而成，每吨碳酸盐建材制品可以吸收二氧化碳30-40kg， 是一种重要的二氧化碳固碳方式，在全国推广后，会消耗大量的二氧化碳，可 以为国家的碳中和会做出重要贡献。
碳酸盐本身就有着比硅酸盐更好的收缩率，碳酸盐制品收缩率在万分之 0.3，硅酸盐制品的收缩率在万分之4-6，与硅酸盐制品相比，碳酸盐制品不宜 开裂。所以，本发明制作的碳酸盐材料可以用于各种建筑制品如墙体材料、保 温材料、路缘石、隔音材料等，其效果优于市面上常用的硅酸盐水泥材料，本 发明制作的碳酸盐材料有更好的韧性，制作好的碳酸盐建筑材料也可以持续的 吸收空气中的二氧化碳。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述， 但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是 显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均 属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种碳酸盐建筑材料的制作方法，其特征在于，制作方法为：
步骤一，制浆碳化
将废渣在滚筒烘干机中烘干后，烘干的废渣进入干料圆筒仓，干料圆筒仓烘干的废渣经计量秤进入球磨机研磨成细粉，研磨后的细粉进入粉体仓，经计量秤计量后送入搅拌釜，搅拌釜中加水搅拌成浆体，通入含有二氧化碳的工业废气进行碳化，得碳化液；
步骤二，成型
将碳化后的碳化液打入混料池，加入粉煤灰和废渣为骨料，搅拌均匀后，进入成型机成型，得初产品，将初产品送入蒸养釜中蒸养，出釜后即得碳酸盐建筑材料；
所述步骤一中，所述细粉的目数为50-400目；
步骤一中，所述加水的量是与研磨成细粉的重量按1：1进行加入；
所述步骤二中，碳化的温度为0-40℃，碳化时间为0.5-6h；
所述步骤二中，所述加入粉煤灰和废渣的量为碳化液：粉煤灰：废渣的重量比为1：（2-4）：（3-6）；所述废渣的粒径为0.1-5mm；
所述废渣为电石渣。
2.根据权利要求1所述碳酸盐建筑材料的制作方法，其特征在于，所述步骤一中，所述烘干后的水分＜1%。
3.根据权利要求1所述碳酸盐建筑材料的制作方法，其特征在于，所述步骤二中，所述蒸养的温度为60-100℃；蒸养时间为1-8h。
4.一种由权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的碳酸盐建筑材料。
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