CN114180990A - 一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法和碳化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法和碳化装置。本发明先在二氧化碳浓度较低的环境下进行碳化，使得碳化前期外部的碳化速率缓慢，二氧化碳气体得以进入内部进行碳化，中后期逐步控制温湿度和二氧化碳浓度进行多次碳化来增大预制件碳化速率，从而增大整体的碳化程度，可有效避免预制件前期碳化迅速，外部致密，导致后期碳化反应停滞的问题，同时也可有效避免前期反应过快而导致的温度升高过快的问题。实施例的结果显示，采用本发明提供的碳化方法进行碳化后得到的碳化预制件的碳化程度能够达到60％以上，且预制件外部的碳化程度达到80％以上，中部的碳化程度达到60％以上，内部的碳化程度达到40％以上。

Description

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法和碳化装置

技术领域

本发明涉及碳化材料技术领域，尤其涉及一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法和碳化装置。

背景技术

混凝土是世界上消耗最大的人造材料，混凝土产品通过将水和集料例如沙和碎石与水泥混合来制造，水泥在制造过程中不仅需要消耗大量的能量，而且会释放出相当大量的温室气体。水泥工业大约占全球人为CO₂排放的5％，这些CO₂中超过60％来自于水泥制备过程中的化学分解或煅烧。

基于可碳酸化硅酸钙材料的水泥成为有望替代传统水泥和混凝土的产品。基于可碳酸化硅酸钙的水泥不仅在制备过程中可以减少CO₂的排放和能量的消耗，同时水泥在固化成混凝土产品时会吸收CO₂并固化，可以很好的减少温室气体的含量。

目前对硅酸钙水泥的碳化方法主要为将制备好的预制件放置于合适温度和湿度的环境中，然后通入高浓度二氧化碳并控制二氧化碳的浓度保持恒定，持续进行碳化，直到碳化结束，得到碳化预制件。由于硅酸钙矿物颗粒在碳化吸收二氧化碳的过程中会生成碳酸钙和无定形硅胶，会导致碳化后的结构层发生一定的体积膨胀，在宏观上表现为预制件碳化区域变得密实，同时硅酸钙矿物在碳化时会迅速放热使得温度升高，温度升高使得碳化反应的反应速率加快，预制件外部区域碳化速度进一步加快，从而在预制件的表现迅速形成一层薄且致密的碳化区域，这层碳化区域会阻止二氧化碳向预制件的内部渗透，导致了后期二氧化碳难以进入预制件内部进一步碳化，使得预制件表面为结构致密的碳化层，而内部则是未被碳化的非碳化区域，最终得到的碳化预制件的性能不能满足要求。同时现有技术中在对预制件进行碳化时，只能够一次碳化一批产品，例如专利《一种基于二氧化碳梯级矿化强化的建材制品生产系统》，该专利中利用的碳化釜只能在碳化时间内生产一批次制品，该期间制备的新坯体可能存在由于无法及时碳化而造成的失水等损害。由此导致了碳化效率低，产品的生产速度慢，且产品性能不稳定等问题。

因此，提供一种能够提高预制件碳化深度和碳化效率的碳化方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法和碳化装置，本发明提供的碳化预制件的碳化程度高，采用多次碳化的方式，一批预制件碳化结束进入下一碳化阶段后，下一批预制件即可进行上一步碳化阶段，形成流水线式碳化方式，可有效提高压制与碳化之间的连续性，从而提高生产效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，包括以下步骤：

对含硅酸盐矿物预制件进行多次碳化，得到碳化预制件；所述碳化的次数为3～5次；

每次碳化时，二氧化碳的浓度随碳化次数的增加而升高，碳化的温度随碳化次数的增加而升高，碳化的湿度随碳化次数的增加而降低。

优选地，按体积百分含量计，所述碳化时二氧化碳的浓度为5～90％。

优选地，所述碳化时，第一次碳化时二氧化碳的浓度为5～30％，最后一次碳化时二氧化碳的浓度为50～60％。

优选地，所述二氧化碳的气体流量为10～20m³/h。

优选地，所述碳化的温度为20～90℃。

优选地，所述碳化的湿度为20～95％RH。

优选地，所述碳化的总时间为10～24h。

本发明提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化装置，包括腔体、设置于所述腔体中的碳化间和缓冲间、以及设置于所述碳化间和缓冲间的下方的传送带；

所述腔体的顶部的一端设置有初级气体入口，所述腔体的顶部的另一端设置有气体出口；

所述碳化间的数量为3～5个；多个碳化间依次排列于初级气体入口和气体出口之间；

所述缓冲间相邻设置于每两个碳化间之间；所述缓冲间的顶部设有调节单元；

所述传送带的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

优选地，所述传送带为U型传送带；所述U型传送带的起点至拐弯处的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

优选地，每个碳化间的顶部设置有温湿度传感器和CO₂浓度传感器。

本发明提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，包括以下步骤：对含硅酸盐矿物预制件进行多次碳化，得到碳化预制件；所述碳化的次数为3～5次；每次碳化时，二氧化碳的浓度随碳化次数的增加而升高，碳化的温度随碳化次数的增加而升高，碳化的湿度随碳化次数的增加而降低。本发明先在二氧化碳浓度较低的环境下进行碳化，使得碳化前期外部的碳化速率缓慢，二氧化碳气体得以进入内部进行碳化，中后期逐步控制温湿度和二氧化碳浓度进行多次碳化来增大预制件碳化速率，从而增大整体的碳化程度，可有效避免预制件前期碳化迅速，外部致密，导致后期碳化反应停滞的问题，同时也可有效避免前期反应过快而导致的温度升高过快的问题；采用多次碳化的方式，一批预制件碳化结束进入下一碳化阶段后，下一批预制件即可进行上一步碳化阶段，形成流水线式碳化方式，可有效提高压制与碳化之间的连续性，从而提高生产效率。实施例的结果显示，采用本发明提供的碳化方法进行碳化后得到的碳化预制件的整体碳化程度能够达到60％以上，且预制件外部的碳化程度达到80％以上，中部的碳化程度达到60％以上，内部的碳化程度达到40％以上。

附图说明

图1为本发明实施例2提供的碳化装置示意图；

图1中，1为初级气体入口、2为温湿度传感器、3为CO₂浓度传感器、4为隔板、5为调节单元、6为气体出口、7为空气幕墙、8为U型传送带、9为碳化间、10为缓冲间、11为腔体。

具体实施方式

本发明提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，包括以下步骤：

对含硅酸盐矿物预制件进行多次碳化，得到碳化预制件；所述碳化的次数为3～5次；

每次碳化时，二氧化碳的浓度随碳化次数的增加而升高，碳化的温度随碳化次数的增加而升高，碳化的湿度随碳化次数的增加而降低。

在本发明中，所述含硅酸盐矿物预制件的厚度优选为≥5cm，更优选为≥10cm。本发明对所述含硅酸盐矿物预制件中硅酸盐矿物的含量没有特殊的限定，满足碳化的要求进行碳化即可。本发明对所述预制件的原料和来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的产品即可。

在本发明中，所述碳化的次数为3～5次。本发明将碳化的次数限定在上述范围内，既可以保证对预制件进行充分的碳化，同时避免碳化的流程过长导致产率降低。

在本发明中，每次碳化时，所述二氧化碳的浓度随碳化次数的增加而升高。在本发明中，按体积百分含量计，所述二氧化碳的浓度优选为5～90％，更优选为5～70％，进一步优选为5～60％。在本发明中，第一次碳化时二氧化碳的浓度优选为5～30％，最后一次碳化时二氧化碳的浓度优选为50～60％。在本发明中，所述二氧化碳的气体流量优选为10～20m³/h，更优选为16m³/h。本发明将二氧化碳的浓度控制在上述范围内，能够避免预制件前期碳化迅速，外部致密，导致后期碳化反应停滞的问题，进一步提高碳化程度。

在本发明中，每次碳化时，所述碳化的温度随碳化次数的增加而升高。在本发明中，所述碳化的温度优选为20～90℃。在本发明中，第一次碳化时的温度优选为20～30℃，最后一次碳化时的温度优选为60～90℃。本发明通过控制碳化的温度，可以减小由于碳化过程中放出的热量对碳化速率的影响，进一步提高碳化程度。

在本发明中，每次碳化时，所述碳化的湿度随碳化次数的增加而降低。在本发明中，所述碳化的湿度优选为20～95％RH，更优选为50～95％RH。在本发明中，第一次碳化时的湿度优选为90～95％RH，最后一次碳化时的湿度优选为65～75％RH。本发明通过控制碳化的湿度，可以调节碳化过程中的反应速率，进一步提高碳化程度。

在本发明中，进行碳化的过程中，由于温度高时，碳化速率会加快，因此碳化初期为控制碳化速率使其碳化速率较低，此时温度和二氧化碳浓度需在较低的范围内；随着碳化时间增长，碳化程度增加，预制件变得致密且反应活性降低，需要增加温度和二氧化碳浓度以增加反应速率，使碳化持续进行。前期碳化增大湿度是为了保证碳化反应活性而必须尽量避免水的蒸发，在后期时孔隙率降低，为保证二氧化碳能继续侵入内部，需要适当降低湿度，避免CO₂通道被孔隙水堵塞导致CO₂无法进入预制件内部的问题。

在本发明中，每次碳化时，所述碳化的时间随碳化次数的增加而增加或保持不变。在本发明中，所述碳化的总时间优选为10～24h。在本发明中，第一次碳化的时间优选为2～5h，最后一次碳化的时间优选为7～10h。本发明将碳化的时间控制在上述范围内，可以使预制件进行充分碳化。

本发明的碳化方法简单容易操作，且对于预制件的碳化效果提升明显。

本发明还提供了一种含硅酸钙矿物预制件的碳化装置，包括腔体、设置于所述腔体中的碳化间和缓冲间、以及设置于所述碳化间和缓冲间的下方的传送带；

所述腔体的顶部的一端设置有初级气体入口，所述腔体的顶部的另一端设置有气体出口；

所述碳化间的数量为3～5个；多个碳化间依次排列于初级气体入口和气体出口之间；

所述缓冲间相邻设置于每两个碳化间之间；所述缓冲间的顶部设有调节单元；

所述传送带的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

本发明提供的碳化装置包括腔体。本发明对所述腔体的尺寸、形状和外壁材料没有特殊的限定，能够保证腔体与外界的气体分隔即可。

在本发明中，所述腔体的顶部的一端设置有初级气体入口，所述腔体顶部的另一端设置有气体出口。本发明通过设置初级气体入口和气体出口，可以通入二氧化碳和水蒸气，同时控制气体的传输方向。

本发明提供的碳化装置还包括设置于所述腔体中的碳化间，所述碳化间的数量为3～5个。本发明通过设置多个碳化间，可以在不同的碳化间中设置不同的温度、湿度和二氧化碳浓度，从而有利于进行碳化。

在本发明中，所述多个碳化间依次排列于初级气体入口和气体出口之间。本发明通过在初级气体入口和气体出口之间设置多个碳化间，有利于控制每个碳化间中的二氧化碳浓度和湿度的依次变化。

在本发明的一个实施例中，每个碳化间的顶部设置有温湿度传感器和CO₂浓度传感器。本发明通过设置温湿度传感器和CO₂浓度传感器，可以随时监测碳化过程中二氧化碳的浓度、温度和湿度。

本发明提供的碳化装置还包括设置于所述腔体中的缓冲间，所述缓冲间相邻设置于每两个碳化间之间。本发明通过设置缓冲间，可以克服两个碳化间直接相连造成碳化间的二氧化碳浓度、温度和湿度等条件不易控制的问题。

在本发明的一个实施例中，所述缓冲间与碳化间通过隔板分隔。在本发明的一个实施例中，所述隔板设置于所述腔体的顶部，隔板的两侧和腔体的侧壁相连，将缓冲间和碳化间分隔成底部呈开放式的空间垂直。本发明对所述隔板的底端与传送带之间的距离没有特殊的限定，能够使预制件通过即可。

在本发明中，所述缓冲间的顶部设有调节单元。本发明通过设置调节单元，能够对碳化间中的温湿度和二氧化碳浓度进行调节。在本发明的一个实施例中，所述调节单元与气体出口连通。在本发明中，所述调节单元与气体出口连通可以将由气体出口排出的二氧化碳等气体收集，然后利用调节单元通入到缓冲间，在碳化间中的环境不符合相应的碳化条件时，对碳化环境进行调节，从而保证碳化效果。

本发明提供的碳化装置还包括设置于所述碳化间和缓冲间下方的传送带，所述传送带的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。本发明通过设置传送带可以使含硅酸盐矿物预制件依次通过每个碳化间进行碳化，同时控制每次碳化的参数，从而保证碳化效果。

在本发明的一个实施例中，所述传送带为U型传送带；所述U型传送带的起点至拐弯处的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。本发明通过采用U型传送带，可以使碳化完成的碳化预制件旋转180°后，从U型传送带的终点处抵达碳化装置的外部。

在本发明的一个实施例中，所述U型传送带的起点和终点设置于所述腔体的外部。在本发明的一个实施例中，所述腔体上设置有空气幕墙。本发明通过在腔体上设置空气幕墙，既可以使含硅酸钙矿物预制件通过传送带进入到装置内部进行碳化，同时可以防止外部的空气对腔体内碳化间的碳化环境造成影响。

本发明通过初级气体入口向所述装置内通入二氧化碳和水蒸气，二氧化碳和水蒸气，通过温湿度传感器和CO₂浓度传感器测定每个碳化间的二氧化碳浓度、温度和湿度，并将从气体出口排出的二氧化碳和水蒸气收集后通过调节单元通入到缓冲间中，对碳化间的浓度和湿度进行调节，然后当碳化间的温度、湿度以及二氧化碳的浓度符合要求后，将所述预制件通过U型传送带的一个传送端口穿过空气幕墙进入装置的内部，然后到第一个碳化间中进行碳化，碳化结束后通过缓冲间进入第二个碳化间，继续进行碳化，直至最后一次碳化结束后，通过U型传送带旋转180°后，从U型传送带的另一个传送端口处穿过空气幕墙达到装置外。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化装置，包括腔体、设置于所述腔体中的碳化间和缓冲间、以及设置于所述碳化间和缓冲间的下方的传送带；

所述腔体的顶部的一端设置有初级气体入口，所述腔体的顶部的另一端设置有气体出口；

所述碳化间的数量为3～5个；多个碳化间依次排列于初级气体入口和气体出口之间；

所述缓冲间相邻设置于每两个碳化间之间；所述缓冲间的顶部设有调节单元；

所述传送带的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

实施例2

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化装置，如图1所示，包括腔体11、设置于所述腔体11中的碳化间9和缓冲间10、以及设置于所述碳化间9和缓冲间10的下方的传送带8；

所述腔体11的顶部的一端设置有初级气体入口1，所述腔体11的顶部的另一端设置有气体出口6；

所述碳化间9的数量为3～5个；多个碳化间9依次排列于初级气体入口1和气体出口6之间；每个碳化间9的顶部设置有温湿度传感器2和CO₂浓度传感器3；

所述缓冲间10相邻设置于每两个碳化间9之间；所述缓冲间10的顶部设有调节单元5；所述调节单元5与气体出口6连通；

所述缓冲间与碳化间通过隔板分隔，所述隔板设置于所述腔体的顶部，隔板的两侧和腔体的侧壁相连，将缓冲间和碳化间分隔成底部呈开放式的空间垂直；

所述传送带8的传动方向为沿气体出口6向初级气体入口1方向；

所述传送带8设置于所述碳化间9和缓冲间10的下方；所述传送带8的传动方向为沿气体出口6向初级气体入口方向1；

所述传送带8为U型传送带；所述U型传送带的起点至拐弯处的传动方向为沿气体出口6向初级气体入口1方向；所述U型传送带的起点和终点通过腔体一侧的空气幕墙7延伸至腔体的外部。

实施例3

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，对含硅酸盐矿物预制件进行三次碳化，由以下步骤组成：

(1)对含硅酸盐矿物预制件进行第一次碳化，得到第一碳化预制件；所述第一次碳化时二氧化碳的浓度为20％，第一次碳化的温度为30℃，第一次碳化的湿度为95％RH，第一次碳化的时间为3h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法为：将钢渣和水按照水固比0.15拌合，然后在20MPa的压力下进行压制成型，得到5*5*5cm试块，其中为检测碳化程度用硅胶套将4个试块的四周和底部封住，并在缝隙中注满环氧树脂胶，使试块单面碳化5cm深度；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法为：4个试块为一排的长方形阵列，其中试块之间间隔为1～2cm，每排试块之间间隔10cm；

(2)对所述步骤(1)得到的第一碳化预制件进行第二次碳化，得到第二碳化预制件；所述第二次碳化时二氧化碳的浓度为40％，第二次碳化的温度为50℃，第二次碳化的湿度为85％RH，第二次碳化的时间为8h；

(3)对所述步骤(2)得到的第二碳化预制件进行第三次碳化，得到碳化预制件；所述第三次碳化时二氧化碳的浓度为50％，第三次碳化的温度为80℃，第三次碳化的湿度为65％RH，第三次碳化的时间为8h；

所述碳化的气压为1Bar，碳化过程中二氧化碳的气体流量为13m³/h。

实施例4

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，对含硅酸盐矿物预制件进行三次碳化，由以下步骤组成：

(1)对含硅酸盐矿物预制件进行第一次碳化，得到第一碳化预制件；所述第一次碳化时二氧化碳的浓度为25％，第一次碳化的温度为30℃，第一次碳化的湿度为95％RH，第一次碳化的时间为3h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法为：将γ型硅酸二钙(γ-C₂S)和水按照水固比0.15拌合，然后在20MPa的压力下进行压制成型，得到5*5*5cm试块，其中为检测碳化程度用硅胶套将4个试块的四周和底部封住，并在缝隙中注满环氧树脂胶，使试块单面碳化5cm深度；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法为：4个试块为一排的长方形阵列，其中试块之间间隔为1～2cm，每排试块之间间隔10cm；

(2)对所述步骤(1)得到的第一碳化预制件进行第二次碳化，得到第二碳化预制件；所述第二次碳化时二氧化碳的浓度为35％，第二次碳化的温度为50℃，第二次碳化的湿度为80％RH，第二次碳化的时间为8h；

(3)对所述步骤(2)得到的第二碳化预制件进行第三次碳化，得到碳化预制件；所述第三次碳化时二氧化碳的浓度为50％，第三次碳化的温度为80℃，第三次碳化的湿度为65％RH，第三次碳化的时间为8h；

所述碳化的气压为1Bar，碳化过程中二氧化碳的气体流量为15m³/h。

实施例5

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，对含硅酸盐矿物预制件进行四次碳化，由以下步骤组成：

(1)对含硅酸盐矿物预制件进行第一次碳化，得到第一碳化预制件；所述第一次碳化时二氧化碳的浓度为15％，第一次碳化的温度为27℃，第一次碳化的湿度为90％RH，第一次碳化的时间为3h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法和排列方式与实施例4相同；

(2)对所述步骤(1)得到的第一碳化预制件进行第二次碳化，得到第二碳化预制件；所述第二次碳化时二氧化碳的浓度为27％，第二次碳化的温度为40℃，第二次碳化的湿度为90％RH，第二次碳化的时间为5h；

(3)对所述步骤(2)得到的第二碳化预制件进行第三次碳化，得到第三碳化预制件；所述第三次碳化时二氧化碳的浓度为30％，第三次碳化的温度为76℃，第三次碳化的湿度为70％RH，第三次碳化的时间为8h；

(4)对所述步骤(3)得到的第三碳化预制件进行第四次碳化，得到碳化预制件；所述第四次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第四次碳化的温度为82℃，第四次碳化的湿度为70％RH，第四次碳化的时间为8h；

所述碳化的气压为1Bar，碳化过程中二氧化碳的气体流量为16m³/h。

实施例6

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，对含硅酸盐矿物预制件进行五次碳化，由以下步骤组成：

(1)对含硅酸盐矿物预制件进行第一次碳化，得到第一碳化预制件；所述第一次碳化时二氧化碳的浓度为8％，第一次碳化的温度为25℃，第一次碳化的湿度为90％RH，第一次碳化的时间为2h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法和排列方式与实施例4相同；

(2)对所述步骤(1)得到的第一碳化预制件进行第二次碳化，得到第二碳化预制件；所述第二次碳化时二氧化碳的浓度为15％，第二次碳化的温度为25℃，第二次碳化的湿度为95％RH，第二次碳化的时间为3h；

(3)对所述步骤(2)得到的第二碳化预制件进行第三次碳化，得到第三碳化预制件；所述第三次碳化时二氧化碳的浓度为25％，第三次碳化的温度为42℃，第三次碳化的湿度为87％RH，第三次碳化的时间为5h；

(4)对所述步骤(3)得到的第三碳化预制件进行第四次碳化，得到第四碳化预制件；所述第四次碳化时二氧化碳的浓度为34％，第四次碳化的温度为56℃，第四次碳化的湿度为71％RH，第四次碳化的时间为5h；

(5)对所述步骤(4)得到的第四碳化预制件进行第五次碳化，得到碳化预制件；所述第五次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第五次碳化的温度为66℃，第五次碳化的湿度为71％RH，第五次碳化的时间为8h；

所述碳化的气压为1Bar，碳化过程中二氧化碳的气体流量为16m³/h。

对比例1

对含硅酸盐矿物预制件进行碳化，得到碳化预制件；所述碳化时二氧化碳的浓度为56％，碳化的温度为30℃，碳化的湿度为91％RH，碳化的时间为21H，碳化的气压为1Bar；碳化过程中二氧化碳的气体流量为15m³/h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法和排列方式与实施例4相同。

对比例2

对含硅酸盐矿物预制件进行碳化，得到碳化预制件；所述碳化时二氧化碳的浓度为57％，碳化的温度为30℃，碳化的湿度为95％RH，碳化的时间为21H，碳化的气压为1Bar；碳化过程中二氧化碳的气体流量为16m³/h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法和排列方式与实施例4相同。

对比例3

一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，对含硅酸盐矿物预制件进行五次碳化，由以下步骤组成：

(1)对含硅酸盐矿物预制件进行第一次碳化，得到第一碳化预制件；所述第一次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第一次碳化的温度为27℃，第一次碳化的湿度为92％RH，第一次碳化的时间为2h；所述含硅酸盐矿物预制件的制备方法和排列方式与实施例4相同；

(2)对所述步骤(1)得到的第一碳化预制件进行第二次碳化，得到第二碳化预制件；所述第二次碳化时二氧化碳的浓度为60％，第二次碳化的温度为30℃，第二次碳化的湿度为95％RH，第二次碳化的时间为3h；

(3)对所述步骤(2)得到的第二碳化预制件进行第三次碳化，得到第三碳化预制件；所述第三次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第三次碳化的温度为50℃，第三次碳化的湿度为87％RH，第三次碳化的时间为5h；

(4)对所述步骤(3)得到的第三碳化预制件进行第四次碳化，得到第四碳化预制件；所述第四次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第四次碳化的温度为60℃，第四次碳化的湿度为75％RH，第四次碳化的时间为5h；

(5)对所述步骤(4)得到的第四碳化预制件进行第五次碳化，得到碳化预制件；所述第五次碳化时二氧化碳的浓度为55％，第五次碳化的温度为66℃，第五次碳化的湿度为70％RH，第五次碳化的时间为8h；

所述碳化的气压为1Bar，碳化过程中二氧化碳的气体流量为15m³/h。

对实施例3～6和对比例1～3制备的碳化预制件的碳化程度进行测试，所述测试方法为将碳化预制件沿碳化垂直方向切成三等份，并利用烧失法测试块不同深度下的碳化程度，其结果如表1所示：

表1实施例3～6和对比例1～3制备的碳化预制件的碳化程度

通过表1中实施例3～6和对比例1～3的对比可以看出，与现有技术中在恒温、恒湿且二氧化碳浓度温度的环境中进行碳化相比，本发明的碳化方法能够大幅度的提高碳化预制件的碳化程度。

通过表1中实施例6和对比例3的对比可以看出，在其他条件相同的情况下，前期碳化时二氧化碳的浓度低时，碳化预制件的整体碳化程度、外部、中部和内部的碳化程度都得到了较大的提升，前期进行碳化时，二氧化碳浓度较低可以降低前期外部的碳化速率，可有效避免预制件前期碳化迅速，外部致密，导致后期碳化反应停滞的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含硅酸钙矿物预制件的碳化方法，包括以下步骤：

对含硅酸盐矿物预制件进行多次碳化，得到碳化预制件；所述碳化的次数为3～5次；

每次碳化时，二氧化碳的浓度随碳化次数的增加而升高，碳化的温度随碳化次数的增加而升高，碳化的湿度随碳化次数的增加而降低。

2.根据权利要求1所述的碳化方法，其特征在于，按体积百分含量计，所述碳化时二氧化碳的浓度为5～90％。

3.根据权利要求2所述的碳化方法，其特征在于，所述碳化时，第一次碳化时二氧化碳的浓度为5～30％，最后一次碳化时二氧化碳的浓度为50～60％。

4.根据权利要求2所述的碳化方法，其特征在于，所述二氧化碳的气体流量为10～20m³/h。

5.根据权利要求1所述的碳化方法，其特征在于，所述碳化的温度为20～90℃。

6.根据权利要求1所述的碳化方法，其特征在于，所述碳化的湿度为20～95％RH。

7.根据权利要求1所述的碳化方法，其特征在于，所述碳化的总时间为10～24h。

8.一种含硅酸钙矿物预制件的碳化装置，包括腔体、设置于所述腔体中的碳化间和缓冲间、以及设置于所述碳化间和缓冲间的下方的传送带；

所述腔体的顶部的一端设置有初级气体入口，所述腔体的顶部的另一端设置有气体出口；

所述碳化间的数量为3～5个；多个碳化间依次排列于初级气体入口和气体出口之间；

所述缓冲间相邻设置于每两个碳化间之间；所述缓冲间的顶部设有调节单元；

所述传送带的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

9.根据权利要求8所述的碳化装置，其特征在于，所述传送带为U型传送带；所述U型传送带的起点至拐弯处的传动方向为沿气体出口向初级气体入口方向。

10.根据权利要求8所述的碳化装置，其特征在于，每个碳化间的顶部设置有温湿度传感器和CO₂浓度传感器。

Images