CN115231836A - 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法 - Google Patents

一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115231836A
CN115231836A CN202210878245.9A CN202210878245A CN115231836A CN 115231836 A CN115231836 A CN 115231836A CN 202210878245 A CN202210878245 A CN 202210878245A CN 115231836 A CN115231836 A CN 115231836A
Authority
CN
China
Prior art keywords
white carbon
temperature
raw material
preparing
carbon absorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210878245.9A
Other languages
English (en)
Inventor
周凤娇
黎帅
张宾
谭新宇
林永权
陶从喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Resources Cement Technology R&D Co Ltd
Original Assignee
China Resources Cement Technology R&D Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Resources Cement Technology R&D Co Ltd filed Critical China Resources Cement Technology R&D Co Ltd
Priority to CN202210878245.9A priority Critical patent/CN115231836A/zh
Publication of CN115231836A publication Critical patent/CN115231836A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/02—Portland cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00025—Aspects relating to the protection of the health, e.g. materials containing special additives to afford skin protection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法，包括以下步骤制成：将钙质原料和硅质原料按摩尔比为1.5‑3.0：1进行配料，置于球磨机中混料，得到混合原料后压制成坯体；然后升温至最高烧结温度下保温一定时间；最后按照一定的降温速率冷却至室温，即得所述白色碳吸收胶凝材料。本发明采用工业原料制备白色碳吸收胶凝材料，所制备的白色碳吸收胶凝材料具有自粉化特性，平均粒径小于15μm，无需粉磨，能有效降低粉磨能耗，与其他工业原料制备的碳化硬化制品相比，其强度和固碳等性能优异，值得推广。

Description

一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法。
背景技术
为早日实现“碳达峰、碳中和”的目标，水泥行业朝着节能减排的方向转变。普通硅酸盐水泥中的硅酸盐矿物均可进行碳化反应，其碳化活性与矿物相结构相关，非水硬性的硅酸钙矿物可通过CO2激发其活性。非水硬性胶凝材料在碳化硬化过程中可吸收一定量的CO2，永久固定CO2的同时产生一定的强度。随着社会的发展，石材材料应用广泛，人造石市场需求量逐年递增，而由于自然资源有限，采用碳吸收胶凝材料制备一种新型人造石是未来发展的方向之一。因此，作为一种新型低碳材料，非水硬性胶凝材料的研究引起了广泛的关注。
专利CN 111393050公开了一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法，采用工业原料制备γ-C2S，在一定程度上降低了成产成本，但是降低了胶凝材料的抗压强度，碳化性能还有待提升；CN 111393051公开了一种免粉磨碳化硬化型水泥熟料及其制备方法，主要是通过控制熟料中游离氧化钙的含量，使得熟料实现自粉化，达到免粉磨的效果。碳吸收胶凝材料作为一种新型绿色建材在许多国家得到大力的发展，可广泛应用于人造石、预制品等工业生产中，对于实现“碳中和”目标具有重要意义。
目前制备的高碳化活性的白色碳吸收胶凝材料大多采用分析纯化学试剂作为原料进行制备的，较高的成本导致工业化生产应用难以实现；以工业原料进行制备的碳化硬化型水泥，碳化后固碳量和强度均偏低，且铁含量相对较高，对于水泥的白度有一定的影响，限制了其在人造石材的应用。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有自粉化特性，平均粒径小于15μm，降低粉磨能耗，强度和固碳性能更优异的白色碳吸收胶凝材料的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法，包括以下步骤制成：将钙质原料和硅质原料按摩尔比为1.5-3.0：1进行配料，置于球磨机中混料，得到混合原料后压制成坯体；然后先升温至900-1000℃，保温25-35min，再升温至最高烧结温度下保温一定时间；最后按照一定的降温速率冷却至室温，即得所述白色碳吸收胶凝材料。
较佳地，所述钙质原料为石灰石，其中石灰石中氧化钙含量大于50％，氧化铝含量不高于1％。
较佳地，所述硅质原料为高硅土、页岩或砂岩中的一种，其中硅质原料中氧化硅含量大于60％，氧化铝含量小于10％。
较佳地，所述球磨机中混料的时长为2-4h，所述混合原料在3-10MPa成型压力下压制成坯体。
较佳地，所述混合原料的粒度小于75μm，所述混合原料的铁含量小于0.5％。
较佳地，所述最高烧结温度为1300-1350℃，所述保温的时长为2-4h。
较佳地，在升温至最高烧结温度保温前，还包括将坯体放入工业烧结炉中以10-20℃/min的升温速率升至900-1000℃，保温25-35min。
较佳地，所述升温的速率为10-30℃/min，所述降温速率为2-100℃/min。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用工业原料制备白色碳吸收胶凝材料，所制备的白色碳吸收胶凝材料具有自粉化特性，平均粒径小于15μm，无需粉磨，能有效降低粉磨能耗，与其他工业原料制备的碳化硬化制品相比，其强度和固碳等性能更加优异；
(2)本发明为解决工业原料条件下碳吸收胶凝材料固碳量和强度偏低的问题，实现了白色碳吸收胶凝材料的制备，同时顺应时代发展，缓解现有水泥生产过程中高碳排量、高能耗的问题，对于水泥行业实现碳中和具有重要意义；
(3)采用本发明的白色碳吸收胶凝材料制备的人造石，可大大缩短养护周期，采用碳化硬化的养护工艺，可有效避免人造石“泛碱”的问题，对于人造石、预制品等的工业生产应用具有重要的意义。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
使用工业原料制备的白色碳吸收胶凝材料实施步骤为：
首先石灰石和高硅土进行脱水烘干，经球磨工艺磨细、过筛；按照一定的摩尔钙硅比，将石灰石和高硅土放入球磨机中球磨混合4h，得到烧成原料。烧成原料置于6MPa的成型压力下压制成坯体，将坯体放入工业烧结炉中以10℃/min的升温速率升至900℃，保温30min，使得原料中的CaCO3充分分解，再以10℃/min的升温速率升至最高烧结温度，保温2h，按规定降温速率冷却至室温，得到白色的自粉化水泥。
实施例1
一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法，按照1.5的钙硅摩尔比，将氧化钙含量为54％、氧化铝含量为0.18％的石灰石和氧化硅含量为95％、氧化铝含量为1.72％的高硅土进行混料处理2h，原材料粒径小于75微米，最高烧结温度为1350℃，保温2h，按照2℃/min的降温方式冷却至室温，按照上述实施步骤进行烧结得到白色碳吸收胶凝材料。将实施例中的水泥在0.10水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPaCO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度91.0MPa，吸碳量达到9.46wt.％。
实施例2
一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法，按照2.0的钙硅摩尔比，将氧化钙含量为55％、氧化铝含量为0.6％的石灰石和氧化硅含量为83％、氧化铝含量为8％的高硅土进行混料处理，原材料粒径小于75微米，最高烧结温度为1300℃，保温4h，按照70℃/min的降温方式冷却至室温，按照上述实施步骤进行烧结得到白色碳吸收胶凝材料。将实施例中的水泥在0.125水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPa CO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度93.6MPa，吸碳量达到14.42wt.％。
实施例3
按照2.0的钙硅摩尔比，将氧化钙含量为52％的石灰石和硅含量为95％的高硅土进行混料处理，原材料粒径小于75微米，将原料置于6MPa的成型压力下压制成坯体，将坯体放入工业烧结炉中以10℃/min的升温速率升至900℃，保温30min，使得原料中的CaCO3充分分解，再以10℃/min的升温速率升至最高烧结温度为1350℃，保温2h，按照2℃/min的降温方式冷却至室温，按照上述实施步骤进行烧结得到白色碳吸收胶凝材料。将实施例中的水泥在0.10水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPa CO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度121.4MPa，吸碳量达到16.8wt.％。
实施例4
将实施例1中的氧化硅含量为95％、氧化铝含量为1.72％的高硅土调整为氧化硅含量为80％、氧化铝含量为5％的砂岩。
对比例1
将实施例1中的原材料粒径调整为90微米，其他制备条件与实施例1保持一致，制备得到白色碳吸收胶凝材料。将对比例中的水泥在0.10水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPa CO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度78.9MPa，固碳量为8.13wt.％。
对比例2
将实施例2中的最高烧结温度调整为1200℃，其他制备条件与实施例2保持一致，制备得到白色碳吸收胶凝材料。将对比例2中的水泥在0.125水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPa CO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度75.9MPa，吸碳量达到13.21wt.％。
对比例3
将实施例3中的降温速率调整为400℃/min，其他制备条件与实施例3保持一致，制备得到白色碳吸收胶凝材料。将实施例中的水泥在0.10水胶比和3MPa压力下成型得到2×2×2cm的样品，在75％养护湿度，0.2MPa CO2分压条件下进行碳化养护，碳化8h后抗压强度75.6MPa，固碳量达到11.14wt.％。
将实施例1-3及对比例1-3采用热分析对水泥碳吸收量进行测试，并检测其抗压强度，测试数据如表1所示。
表1
类别 抗压强度/MPa 吸碳量/wt.％
实施例1 91.0 9.46
实施例2 93.6 14.42
实施例3 121.4 16.80
对比例1 78.9 8.13
对比例2 75.9 13.21
对比例3 75.6 11.14
由表1中，实施例1与对比例1数据可知，混合原料粒径小于75微米时，抗压强度及吸碳量均优于混合原料粒径90微米；由实施例2及对比例2数据可知，最高烧结温度为1300℃时，抗压强度及吸碳量优于1200℃；由实施例3及对比例3数据可知，降温速率由2℃/min调整为400℃/min时，抗压强度变差，而吸碳量变大。
本发明采用工业原料制备白色碳吸收胶凝材料，所制备的白色碳吸收胶凝材料具有自粉化特性，平均粒径小于15μm，无需粉磨，能有效降低粉磨能耗，与其他工业原料制备的碳化硬化制品相比，其强度和固碳等性能更加优异，值得推广。
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤制成：将钙质原料和硅质原料按摩尔比为1.5-3.0：1进行配料，置于球磨机中混料，得到混合原料后压制成坯体；然后升温至最高烧结温度下保温一定时间；最后按照一定的降温速率冷却至室温，即得所述白色碳吸收胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述钙质原料为石灰石，其中石灰石中氧化钙含量大于50％，氧化铝含量不高于1％。
3.根据权利要求1所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述硅质原料为高硅土、页岩或砂岩中的一种，其中硅质原料中氧化硅含量大于60％，氧化铝含量小于10％。
4.根据权利要求1至3任一项所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述球磨机中混料的时长为2-4h，所述混合原料在3-10MPa成型压力下压制成坯体。
5.根据权利要求4所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述混合原料的粒度小于75μm，所述混合原料的铁含量小于0.5％。
6.根据权利要求1所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述最高烧结温度为1300-1350℃，所述保温的时长为2-4h。
7.根据权利要求1所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：在升温至最高烧结温度保温前，还包括将坯体放入工业烧结炉中以10-20℃/min的升温速率升至900-1000℃，保温25-35min。
8.根据权利要求1或7所述的白色碳吸收胶凝材料的制备方法，其特征在于：所述升温的速率为10-20℃/min，所述降温速率为2-100℃/min。
CN202210878245.9A 2022-07-25 2022-07-25 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法 Pending CN115231836A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210878245.9A CN115231836A (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210878245.9A CN115231836A (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115231836A true CN115231836A (zh) 2022-10-25

Family

ID=83674563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210878245.9A Pending CN115231836A (zh) 2022-07-25 2022-07-25 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115231836A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113684A (en) * 1999-04-16 2000-09-05 Kunbargi; Hassan Rapid hardening, ultra-high early strength Portland-type cement compositions, novel clinkers and methods for their manufacture which reduce harmful gaseous emissions
CN111393051A (zh) * 2020-03-30 2020-07-10 河南理工大学 一种免粉磨碳化硬化型水泥熟料及其制备方法
CN113880466A (zh) * 2021-11-04 2022-01-04 山东汉博昱洲新材料有限公司 一种利用工业废渣制备高碳化活性胶凝材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6113684A (en) * 1999-04-16 2000-09-05 Kunbargi; Hassan Rapid hardening, ultra-high early strength Portland-type cement compositions, novel clinkers and methods for their manufacture which reduce harmful gaseous emissions
CN111393051A (zh) * 2020-03-30 2020-07-10 河南理工大学 一种免粉磨碳化硬化型水泥熟料及其制备方法
CN113880466A (zh) * 2021-11-04 2022-01-04 山东汉博昱洲新材料有限公司 一种利用工业废渣制备高碳化活性胶凝材料的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏红姗: "碳化硬化型低钙硅酸盐胶凝材料的研究", 《工程科技I辑》, no. 7, pages 105 - 362 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113880466B (zh) 一种利用工业废渣制备高碳化活性胶凝材料的方法
CN102219415B (zh) 一种免烧轻质砂及其制备方法
CN111393050A (zh) 一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法
CN112608104B (zh) 一种轻质高强抗开裂自修复凝灰岩混凝土及其制备方法
CN112266193A (zh) 人造钢渣骨料及其制备方法和应用
CN111393051B (zh) 一种免粉磨碳化硬化型水泥熟料及其制备方法
CN108046824B (zh) 钢纤维增韧内养护高强硅酸盐陶粒及其制备方法
CN115650606A (zh) 一种气硬性胶凝材料及其制备无机人造石的方法
CN113816640B (zh) 一种凝灰岩基复合矿物掺合料及其制备方法
CN112794683B (zh) 一种废弃混凝土基再生胶凝材料及其制备方法
CN114772956A (zh) 一种基于再生混凝土粉与生物炭的高吸碳早强胶凝材料及其应用
CN114634337A (zh) 一种高韧性改性骨料无机人造石及其制备方法
CN111253130A (zh) 一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法
CN101148335A (zh) 一种免烧增韧陶粒及其制备方法
CN115231836A (zh) 一种白色碳吸收胶凝材料的制备方法
CN115745447A (zh) 废弃混凝土再生制备混凝土及其制备方法
CN105439609A (zh) 一种长效抗菌砂基透水砖及其制作方法
CN111116090A (zh) 一种耐磨增强彩色水泥的制备方法
CN115893880B (zh) 一种低碳胶凝材料及其制备方法和应用
CN114751663B (zh) 一种再生胶凝材料及其制备方法、混凝土材料及其制备方法
CN114014619B (zh) 一种空气碳化砂浆及其制备方法
CN113024203B (zh) 一种以裂隙粘土为主要原料的免烧砖及其制备方法
CN115557716B (zh) 一种全固废路面基层胶凝材料及其制备方法
CN117843315A (zh) 一种以锂云母提锂渣作矿化剂烧制三相硅酸钙矿化制品的方法
CN117024055A (zh) 一种低碳排的赤泥基固碳胶凝材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination