CN113480248A - 发泡混凝土碳封存方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种发泡混凝土碳封存方法，包括将粉碎后的固体废弃物与水泥混合，混合后的原料和热水搅拌得到热浆料；向所述热浆料中通入锅炉产生的处理后的净烟气，以使所述净烟气中的CO2与所述热浆料反应并完成水泥发泡工艺；将发泡后的发泡浆料注入定型模具发泡凝固；将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向碳酸化养护室中通入净烟气，以使所述净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护；将碳酸化养护的发泡砖利用锅炉产生的蒸汽或汽机抽汽进行蒸压养护和干燥。直接将锅炉排放的净烟气通入混凝土浆液，利用曝气和气泡反应，然后再经过一定时间的硬化反应，形成直接固定烟气及CO2的发泡混凝土砖，成本低廉地实现烟气中的CO2的捕集、封存和利用。

Description

发泡混凝土碳封存方法
技术领域
本申请涉及发泡混凝土技术领域，尤其涉及一种发泡混凝土碳封存方法。
背景技术
建筑业生产是温室气体排放的主要来源之一，其碳排放量约占全国碳排放量的30％-40％，随着经济的稳定发展，建筑业碳排放量仍有增长的空间，或成为我国碳排放的主要增长源，因此，降低建材生产和建筑建造运营的碳排放量将成为响应气候变化的主要着力点，加强低碳、负碳技术在建筑中的推广与应用，成为缓解碳排放压力和解决气候问题的新途径。
随着近年来环境问题的加剧和极端天气多发，国内外有学者开始重视混凝土可捕捉并封存，CO2的特性对混凝土固碳能力的研究最早表于美国硅酸盐水泥协会的几篇研究报告中，该研究统计了美国现有建筑在建成的一年内，混凝土等无机材料固碳量约为20万吨。
美国混凝土产品制造商EP Henry与水泥和混凝土技术公司SolidiaTechnologies合作，收集工业生产中产生的CO2进行液态处理，替代水注入砂浆骨料中，在混凝土固化的同时实现CO2的固定。
另外一种技术是现有的发泡混凝土砖的技术，是利用发泡剂混入混凝土浆液中，经过一段时间的发泡反应，发泡剂产生的CO2等气体均匀分布在混凝土浆中，经过一段时间的硬化，形成一定形状和厚度的混凝土发泡砖，用于建筑墙体和保温。
现有技术的发泡混凝土砖的制造技术，采用的是发泡剂，没有吸收CO2和固碳的功能，而且发泡剂本身有一定成本，因此，发泡混凝土砖的生产成本较高。
美国的液化工业产生的CO2掺入混凝土浆液的技术，由于液化CO2的能耗较高，而且其工艺及流程复杂，制造的发泡混凝土砖固碳成本极高。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种发泡混凝土碳封存方法，直接将锅炉排放的净烟气通入混凝土浆液，利用曝气和气泡反应，然后再经过一定时间的硬化反应，形成直接固定烟气及CO2的发泡混凝土砖，成本低廉地实现烟气中的CO2的捕集、封存和利用，发泡混凝土中的CO2气泡形成了良好的隔热保温材料，用于建筑墙体施工和保温，效果良好，可以利用锅炉粉煤灰、锅炉炉渣，或炼钢厂的钢渣及其他固体废弃物经过粉碎和制粉，混合其他混凝土原料，可以实现废物利用，并可以捕捉利用锅炉或炼钢厂排放烟气中的CO2。
为达到上述目的，本申请提出的一种发泡混凝土碳封存方法，包括：
将粉碎后的固体废弃物与水泥混合，混合后的原料和热水搅拌得到热浆料；
向所述热浆料中通入锅炉产生的处理后的净烟气，以使所述净烟气中的CO2与所述热浆料反应并完成水泥发泡工艺；
将发泡后的发泡浆料注入定型模具发泡凝固；
将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向所述碳酸化养护室中通入净烟气，以使所述净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护；
将所述碳酸化养护的发泡砖利用锅炉产生的蒸汽或汽机抽汽进行蒸压养护和干燥。
进一步地，所述固体废弃物为炉渣和石膏的混合物或钢渣中的一种。
进一步地，所述炉渣为炼钢厂的高炉炉渣、水泥生产中的焙烧回转炉炉渣、燃煤供热锅炉炉渣、火电机组中的锅炉炉渣、电石炉炉渣、锅炉产生的飞灰或除尘器收集的灰渣中的一种或多种。
进一步地，所述热水与所述原料的质量比为1:0.41-0.53。
进一步地，所述热水的温度为40-80℃。
进一步地，所述热水利用火电机组发电过程中或炼钢厂炼钢过程中产生的蒸汽或烟气余热进行加热。
进一步地，所述净烟气由火力发电机组电站锅炉或炼钢厂高炉中产生的至少一部分烟气经过脱硫脱硝和除尘后得到。
进一步地，所述发泡工艺中还可添加发泡剂，发泡剂为铝粉发泡剂。
进一步地，所述铝粉发泡剂的加入质量为碳酸化浆料质量的0.6-0.8％，发泡温度为80-85℃。
进一步地，所述发泡砖进行蒸压养护的具体过程如下：将所述发泡砖送入蒸压养护室，利用火电机组或炼钢厂的产生的锅炉蒸汽或汽机抽汽在1.0-1.1Mpa和180-190℃的条件下蒸压养护9～12h。
进一步地，所述干燥过程是将蒸压养护后的发泡砖送入干燥箱中，利用火电机组或炼钢厂的蒸汽、烟气或电加热进行加热干燥。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的发泡混凝土碳封存方法的流程图；
图2是本申请另一实施例提出的发泡混凝土碳封存方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
参照图1和图2，为本申请公开的一种发泡混凝土碳封存方法的流程图，下面结合如下实施例对具体方法进行详细阐述。
实施例1：
一种发泡混凝土碳封存方法，包括如下过程：
步骤S1:将23kg炼钢厂的锅炉炉渣、10kg除尘器收集的灰渣和6kg飞灰、4kg脱硫石膏粉碎后与3kg水泥混合，将41kg混合后的原料和100kg40℃的热水加入搅拌机中搅拌得到热浆料，其中热水是利用火电机组发电过程中或炼钢厂炼钢过程中产生的蒸汽或烟气余热进行加热得到的，能够有效实现对热能的利用，降低了能耗成本，同时利用锅炉炉渣、飞灰、除尘固废、脱硫石膏、固体废弃物，大大降低发泡混凝土砖的原料成本，实现了固体废弃物的循环无害化利用；
步骤S2:向搅拌机中的热浆料中通入净烟气，其中搅拌机中净烟气的浓度为30％，以使净烟气中的CO2与热浆料反应；在混凝土热浆料中通入净烟气，利用净烟气中的CO2与浆料发生碳酸化反应，间接实现了烟气中的CO2的捕集、封存和利用，同时净烟气由火力发电机组电站锅炉或炼钢厂高炉中产生的至少一部分烟气经过脱硫脱硝和除尘后得到，不仅能够实现对混凝土的碳酸化过程，同时能够有效实现对烟气中CO2的捕集利用，降低碳排放；
步骤S3:向100kg反应后得到的碳酸化浆料中注入0.6kg铝粉发泡剂，将发泡后的发泡浆料注入定型模具在80℃下发泡凝固；
步骤S4:将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向碳酸化养护室中通入净烟气，保持碳酸化养护室中净烟气的浓度为30％，以使净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护8h；初步成型的发泡砖在碳酸化养护室内二次吸收烟气中的CO2，增加烟气CO2捕集、封存和利用的量；
步骤S5:将发泡砖送入蒸压养护室，在1.0Mpa和180℃的条件下蒸压养护10h，蒸压养护利用了火电机组或炼钢厂自备电厂抽汽蒸汽，降低了发泡砖生产的成本，然后将蒸压养护后的发泡砖送入干燥箱中，利用火电机组或炼钢厂的蒸汽、烟气或电加热进行干燥，降低了干燥工艺的能耗成本。
实施例2：
一种发泡混凝土碳封存方法，包括如下过程：
步骤S1:将45kg、火电机组中的锅炉炉渣、20kg除尘器收集的灰渣和11kg飞灰、8kg脱硫石膏粉碎后与8kg水泥混合，将53kg混合后的原料和100kg80℃的热水加入搅拌机中搅拌得到热浆料，其中热水是利用火电机组发电过程中或炼钢厂炼钢过程中产生的蒸汽或烟气余热进行加热得到的；
步骤S2:向搅拌机中的热浆料中通入净烟气，其中搅拌机中净烟气的浓度为35％，以使净烟气中的CO2与热浆料反应，净烟气由火力发电机组电站锅炉或炼钢厂高炉中产生的至少一部分烟气经过脱硫脱硝和除尘后得到；
步骤S3:向100kg反应后得到的碳酸化浆料中注入0.8kg铝粉发泡剂，将发泡后的发泡浆料注入定型模具在80℃下发泡凝固；
步骤S4:将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向碳酸化养护室中通入净烟气，保持碳酸化养护室中净烟气的浓度为40％，以使净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护8h；
步骤S5:将发泡砖送入蒸压养护室，在1.0Mpa和185℃的条件下蒸压养护9h，蒸压养护利用了火电机组或炼钢厂自备电厂抽汽，然后将蒸压养护后的发泡砖送入干燥箱中，利用火电机组或炼钢厂的蒸汽、烟气或电加热进行干燥。
实施例3：
种发泡混凝土碳封存方法，包括如下过程：
步骤S1:将15kg电石炉炉渣、30kg火电机组中的锅炉炉渣、26kg除尘器收集的灰渣、8kg脱硫石膏粉碎后与8kg水泥混合，将50kg混合后的原料和100kg75℃的热水加入搅拌机中搅拌得到热浆料，其中热水是利用火电机组发电过程中或炼钢厂炼钢过程中产生的蒸汽或烟气余热进行加热得到的；
步骤S2:向搅拌机中的热浆料中通入净烟气，其中搅拌机中净烟气的浓度为35％，以使净烟气中的CO2与热浆料反应，净烟气由火力发电机组电站锅炉或炼钢厂高炉中产生的至少一部分烟气经过脱硫脱硝和除尘后得到；
步骤S3:向100kg反应后得到的碳酸化浆料中注入0.8kg铝粉发泡剂，将发泡后的发泡浆料注入定型模具在80℃下发泡凝固；
步骤S4:将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向碳酸化养护室中通入净烟气，保持碳酸化养护室中净烟气的浓度为30％，以使净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护8h；
步骤S5:将发泡砖送入蒸压养护室，在1.0Mpa和185℃的条件下蒸压养护9h，蒸压养护利用了火电机组或炼钢厂自备电厂抽汽，然后将蒸压养护后的发泡砖送入干燥箱中，利用火电机组或炼钢厂的蒸汽、烟气或电加热进行干燥。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，包括：
将粉碎后的固体废弃物与水泥混合，混合后的原料和热水搅拌得到热浆料；
向所述热浆料中通入锅炉产生的处理后的净烟气，以使所述净烟气中的CO2与所述热浆料反应并完成水泥发泡工艺；
将发泡后的发泡浆料注入定型模具发泡凝固；
将凝固后得到的发泡砖送入碳酸化养护室，向所述碳酸化养护室中通入净烟气，以使所述净烟气中的CO2对发泡砖进行碳酸化养护；
将所述碳酸化养护的发泡砖利用锅炉产生的蒸汽或汽机抽汽进行蒸压养护和干燥。
2.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述固体废弃物为炉渣和石膏的混合物或钢渣中的一种；
所述炉渣为炼钢厂的高炉炉渣、水泥生产中的焙烧回转炉炉渣、燃煤供热锅炉炉渣、火电机组中的锅炉炉渣、电石炉炉渣、锅炉产生的飞灰或除尘器收集的灰渣中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述热水与所述原料的质量比为1:0.41-0.53。
4.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述热水的温度为40-80℃。
5.如权利要求1或3或4所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述热水利用火电机组发电过程中或炼钢厂炼钢过程中产生的蒸汽或烟气余热进行加热。
6.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述净烟气由火力发电机组电站锅炉或炼钢厂高炉中产生的至少一部分烟气经过脱硫脱硝和除尘后得到。
7.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述发泡工艺中添加发泡剂，发泡剂为铝粉发泡剂。
8.如权利要求7所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述铝粉发泡剂的加入质量为碳酸化浆料质量的0.6-0.8％，发泡温度为80-85℃。
9.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述发泡砖进行蒸压养护的具体过程如下：
将所述发泡砖送入蒸压养护室，利用火电机组或炼钢厂的产生的锅炉蒸汽或汽机抽汽在1.0-1.1Mpa和180-190℃的条件下蒸压养护9～12h。
10.如权利要求1所述的发泡混凝土碳封存方法，其特征在于，所述干燥过程是将蒸压养护后的发泡砖送入干燥箱中，利用火电机组或炼钢厂的蒸汽、烟气或电加热进行加热干燥。
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