CN115321890A - 一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法 - Google Patents
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法 Download PDFInfo
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- 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
Abstract
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，该粘结剂按质量份计，包括以下组分：无机胶凝材料；固废材料；功能助剂；制备步骤：将功能助剂和部分固废材料经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工至400或600目以下，再与无机胶凝材料等经多功能搅拌机搅拌混合均匀即得到粘结剂粉体；封存工艺有两种，第一种：使用粘结剂粉体、砂和水经多功能搅拌机混合均匀后制样(240mm×115mm×53mm)、烟气养护即可封存烟气中的二氧化碳；第二种：将粘结剂、骨料和水在可密封搅拌罐中混合搅拌均匀，通入烟气，继续搅拌30min～60min，然后将拌合物直接用于矿坑、矿洞、油井和矿井的回填，即可将烟气中的二氧化碳封存。
Description
技术领域
本发明属于粘结剂技术领域，具体涉及一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法。
背景技术
二氧化碳封存技术，就是将工业生产过程中排放的二氧化碳捕捉后，加以利用或封存，以实现工业过程的碳减排，变废为宝。使用固废基粘结剂主要是因为固废中含有大量的钙、镁元素，能够和二氧化碳在一定条件下发生化学反应，生成碳酸钙、碳酸镁等具有稳定结构的物质，达到永久封存二氧化碳的目的。
可以将固废基粘结剂用于建材、建筑、工艺品等产品的制备，然后使用工业烟气对这些建筑制品进行养护，从而达到封存二氧化碳的目的；也可将粘结剂、骨料和水置于密封搅拌罐内，通入工业烟气，搅拌30min～60min，然后将封存了二氧化碳的拌合物直接用于矿坑、矿洞、油井、矿井的回填，实现固废的资源化利用。
近几十年来，随着全球工业化的不断发展，化石能源的开采、加工和使用都产生了大量的CO2，导致全球气候变暖，对生态环境和人类生存造成了显著威胁。为了缓解全球变暖问题，除了积极研发生产新能源之外，对CO2的捕集、利用和封存也不可或缺。利用固废封存CO2，能达到“以废治废”的效果，是一个具有很大发展前景的方向。
中国专利文献(CN106131158A)公开了一种利用无熟料钢渣胶凝结合多重CO2吸收技术制备建筑材料制品的方法，其将磨细钢渣作为无熟料胶凝材料与适量水混合，经碳化搅拌和常规搅拌后压缩成型，制成40mm×40mm×20mm试件再经碳化养护辅以标准养护后制得建筑材料制品，成型压力5～12MPa，CO2养护浓度10％，养护压力2bar。由于该专利制样尺寸较小，碳化完全，强度提高较大，当制件尺寸大时，制件只能表层碳化，内部碳化不完全，强度会较低，吸收CO2较少。
中国专利文献(CN113880498A)公开了一种高强度镁渣建筑制品的液态碳化制备方法，其将硅热法炼镁镁渣、壳聚糖和标准砂用磨机粉磨后与水混合搅拌，然后置于模具中成型3～7天制得试件，再将试件置于CO2体积含量20％以上，温度130～160℃条件下养护30～60min，制出的试件抗压强度高。其制样成型时间过长，不利于生产放大，且利用烟气直接养护，养护时间太短，在批量生产中烟气温度损失较快，会导致镁渣碳化不完全，只有试件表层与CO2反应，吸收的CO2较少，试件强度不能发挥到最大。
中国专利文献(CN 107879704 A)公开一种复合钢渣碳化砖的制备方法，该专利首先将钢渣、煤油和助磨剂混合球磨后点燃，并冷却，得燃烧渣，经过一系列过程制成砖坯，随后将砖坯进行蒸压氧化，并用食醋熏蒸，再将熏蒸砖坯转入碳化箱中，才能得到钢渣碳化砖。该专利采用煤油占钢渣质量的10～25％，虽然粉磨效率高，能提高钢渣的活性，考虑到煤油燃烧产生的CO2及钢渣中碳酸盐分解产生的CO2要大于封存的CO2，实际效果并不低碳和节能。加之煤油和食醋成本高，生产的钢渣砖经济效益并不高。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，该粘结剂的特点：以固废为基础，添加无机胶凝材料、功能助剂、标准砂、骨料和适量的水，混合搅拌均匀后，制样或者直接经过工业烟气养护，较短时间内能达到高性能、高强度的要求，并且可以吸收封存大量CO2，工艺简便，适合大批量应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，按质量份计，包括以下组份：无机胶凝材料5.0～35份；固废材料55～90份；功能助剂0.3～10份；在用作制备建筑制品时，将粘结剂粉体与标准砂按照一定比例混合均匀，加入适量水(加水量控制在8％～20％)，搅拌均匀，经过模具加压成型，然后置于标准养护室中养护，脱模后得到试件制品，将试件放置于碳化箱中，使用收集的工业烟气进行碳化养护，养护时间为4～12h，碳化结束后得到的建筑制品抗压强度在24MPa～55MPa；吸收CO2量为粘结剂质量的8％～26％。在用作矿坑、矿洞、油井、矿井的回填时，将粘结剂粉体与骨料按照一定比例混合均匀，加入适量水(水灰比0.5～0.8)在可密封搅拌罐中搅拌，搅拌过程中通入收集来的工业烟气，搅拌时间30～60min，直接泵入回填位置，待完全硬化后，取样测试，测得抗压强度为1.5～12MPa，吸收CO2量为粘结剂质量的3％～5％，将样品浸泡在10倍样品质量的水中24h，测得浸泡液PH在6.5～7.5。
所述的无机胶凝材料采用铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、油井水泥中的一种或几种。
所述的固废材料采用转炉钢渣、高炉矿渣粉、粉煤灰、电石渣、镁渣、钼尾矿渣、赤泥、煤气化渣、磷石膏、脱硫石膏、煤矸石中的一种或几种。
所述的功能助剂采用短纤维、比重调节剂、碳化增强剂、早强剂、激发剂、缓凝剂中的一种或多种。
所述的短纤维采用石棉绒、玻璃短纤维、玄武岩短纤维、聚丙烯短纤维、聚乙烯短纤维、尼龙短纤维中的一种或几种组成，其质量份0.1～6.0份。
所述的比重调节剂采用漂珠、空心玻璃微珠、硫酸钡、碳酸钡、硫酸钙中的一种或多种组成，其质量份0.1～5.0份。
所述的碳化增强剂采用聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙二醇、碳酸钙粉的一种或多种组成，其质量份0.1～2.0份。
所述的早强剂采用硫酸钠、硫酸铝、硫酸铝钾、碳酸钠、亚硝酸钠、三乙醇胺中的一种或者多种组成，其质量份0.01～2.0份。
所述的激发剂采用氢氧化钠、氢氧化钙、硅酸钠、硅酸钙、石膏中的一种或多种组成，其质量份0.1～3.0份。
所述的缓凝剂采用木质素磺酸钠，没食子酸、酒石酸、葡萄糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、三亚甲基膦酸、六偏磷酸钠、聚羧酸型减水剂中的一种或几种组成，其质量份0.1～3.0份。
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：分别将无机胶凝材料和固废材料经机械粉碎机加工成两种不同粒径级配400目以下或600目以下的粉剂；
步骤二：为防止功能助剂中的有机高分子材料与无机材料因比重和极性相差较大在混料或配浆工序中出现混合不均匀现象，本发明制备封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂提供的方法包括:首先将功能助剂中比重和极性相差大的有机高分子材料和无机材料混合均匀后经双螺杆挤出机加热制备成固体颗粒，再将固体颗粒粉碎到粒径600目以下的粉剂；
步骤三：用步骤一、二制备的粉剂、步骤二中未混合的功能助剂在多功能搅拌机中搅拌混合均匀，即可获得封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂。
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂封存二氧化碳方法：包括制备建筑材料制品封存二氧化碳，建筑材料制品按照《GB/T 11945-2019》执行；另一种是直接用于矿坑、矿洞、油井和矿井的回填封存二氧化碳；
所述制备建筑材料制品封存二氧化碳方法：包括混料、制件、养护和测试；具体步骤如下：
步骤1，将封存二氧化碳用固废基粘结剂与标准砂按预设比例搅拌混合均匀，在混合物中加入适量水，搅拌均匀制得砂浆；
步骤2，将砂浆倒入制件模具，放在振实台上振实，放入养护室(20℃，90％湿度)中养护8～24h，脱模得到制件；
步骤3，将制件放入养护釜，通入收集的工业烟气(CO2浓度10％左右)，根据试件不同调整釜内压力，碳化养护4～8h后，取出试件；
步骤4，对碳化养护后的试件进行力学测试，测得建筑制品抗压强度为24MPa～55MPa，吸收CO2量为粘结剂质量的8％～26％；
步骤5，固碳量计算：
所述直接用于矿坑、矿洞、油井、矿井的回填封存二氧化碳，包括混料、吸收二氧化碳、回填和测试；具体步骤如下：
步骤1，将封存二氧化碳用固废基粘结剂与骨料、水在可密封搅拌罐内搅拌均匀；
步骤2，往搅拌罐内通入工业烟气，边通烟气边搅拌，搅拌30～60min，制得封存了二氧化碳的拌合物；
步骤3，将封存了二氧化碳的拌合物直接用于矿坑、矿洞、油井、矿井的回填；
步骤4，待回填了的拌合物完全硬化后，取样测试，测得抗压强度为1.5～12MPa，吸收CO2量为粘结剂质量的3％～5％，将样品浸泡在10倍样品质量的水中24h，测得浸泡液的PH值在6.5～7.5。
利用烟气养护固废基粘结剂制备的建筑材料制品，烟气养护固废基粘结剂砂浆用来回填矿坑、矿洞、油井、矿井等，既可以吸收封存二氧化碳，又可以资源化利用固废，具有非常重要的绿色环保意义。
本发明的有益效果：根据建筑材料制品的类型，回填矿坑、矿洞、油井、矿井等工况条件和技术施工方案，确定封存二氧化碳用固废基粘结剂的配比，再按照确定好的配比加工制备出封存二氧化碳用固废基粘结剂。在粘结剂拌合物可操作试件内，第一种，利用模具、振实台等设备仪器制备成建筑材料制品，置于标准养护室中养护，在水化反应和激发剂的作用下，制件很快具有一定强度；然后脱模，使用工业烟气直接养护，在烟气作用下，固废基粘结剂中的钙、镁成分和二氧化碳发生碳化反应，由于制件中含有少量的水分，在水化反应进行的同时，也会促进碳化反应的进行，加上碳化增强剂的作用，碳化反应封存了更多的二氧化碳；在碳化反应和水化反应的持续进行中，试件内部形成高强度的三维网状立体结构，这种三维网状立体结构有效的增强了制件的密实性和柔韧性，从而保证了该封存二氧化碳用固废基粘结剂制品具有良好的力学性能和长久的使用周期。第二种，利用在可密封搅拌罐中通入工业烟气，对混合均匀固废基粘结剂与水的拌合物进行养护，由于搅拌罐不断的搅拌，使烟气能够很充分的和拌合物接触，内部的碳化反应更加完全；反应生成的碳酸钙、碳酸镁能够在拌合物后续硬化过程中起到“晶核”的作用，有效提高了回填后的力学强度，从而达到回填相关技术要求和封存二氧化碳的两个目的。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：
实施例1
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目M325硅酸盐水泥30份；固废材料：经球磨机粉磨后300目转炉钢渣50份、200目电石渣8份，磷石膏3份；功能助剂：100目聚丙烯短纤维3份，比重调节剂硫酸钡3份，碳化增强剂碳酸钙1份，早强剂100目硫酸铝1份，激发剂硅酸钙1份。
步骤一、将磷石膏3份、100目聚丙烯短纤维3份、比重调节剂硫酸钡3份、碳化增强剂碳酸钙1份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工600目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂10份；无机胶凝材料：300目M325硅酸盐水泥30份；固废材料：经球磨机粉磨后300目转炉钢渣50份、200目电石渣8份；早强剂100目硫酸铝1份，激发剂硅酸钙1份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与砂1：3经多功能搅拌机混合均匀，再加入灰砂总量10％的水，在多功能搅拌机50r/min～80r/min转速下搅拌5min，得到拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物放置于模具中，经振实台振荡均匀，放置在20℃，90％湿度条件下的恒温恒湿箱中养护24h，脱模后得到制件；
步骤五、将步骤四中制得的制件放入养护釜，通入收集的工业烟气，养护压力3bar，养护12h，取出制件，得到封存了二氧化碳的制件。
实施例1检测结果：抗折强度为6.8MPa，抗压强度为28.8MPa，固碳量为18.8％。
实施例2
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目425硅酸盐水泥25份，硫铝酸盐水泥5份；固废材料：300目S105高炉矿渣粉30份、180目赤泥25份，200目脱硫石膏5份；功能助剂：100目玻璃短纤维6份，碳化增强剂聚乙二醇0.5份，激发剂氢氧化钙2.5份、缓凝剂三亚甲基膦酸1份。
步骤一、将固废材料：180目赤泥25份，200目脱硫石膏5份；功能助剂：100目玻璃短纤维6份，碳化增强剂聚乙二醇0.5份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工600目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂36.5份；无机胶凝材料：300目425硅酸盐水泥25份，硫铝酸盐水泥5份；固废材料：300目S105高炉矿渣粉30份；功能助剂：激发剂氢氧化钙2.5份、缓凝剂三亚甲基膦酸1份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与砂1：2.5经多功能搅拌机混合均匀，再加入灰砂总量12％的水，在多功能搅拌机50r/min～80r/min转速下搅拌5min，得到拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物放置于模具中，经振实台振荡均匀，放置在20℃，90％湿度条件下的恒温恒湿箱中养护24h，脱模后得到制件；
步骤五、将步骤四中制得的制件放入养护釜，通入收集的工业烟气，养护压力3bar，养护10h，取出制件，得到封存了二氧化碳的制件。
实施例2检测结果：抗折强度为7.6MPa，抗压强度为26.7MPa，固碳量为15.4％。
实施例3
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目M325硅酸盐水泥8份；固废材料：经球磨机粉磨后300目镁渣50份、100目煤气化渣20份，100目钼尾矿渣15份；功能助剂：100目玄武岩短纤维2份，碳化增强剂壳聚糖1份、碳酸钙1份，早强剂碳酸钠0.5份，激发剂氢氧化钠2.5份。
步骤一、将固废材料：100目煤气化渣20份，100目钼尾矿渣15份；功能助剂：100目玄武岩短纤维2份，碳化增强剂壳聚糖1份、碳酸钙1份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工600目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂39份；无机胶凝材料：300目M325硅酸盐水泥8份；固废材料：经球磨机粉磨后300目镁渣50份；功能助剂：早强剂碳酸钠0.5份，激发剂氢氧化钠2.5份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与砂1：1经多功能搅拌机混合均匀，再加入灰砂总量13％的水，在多功能搅拌机50r/min～80r/min转速下搅拌5min，得到拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物放置于模具中，经振实台振荡均匀，放置在20℃，90％湿度条件下的恒温恒湿箱中养护24h，脱模后得到制件；
步骤五、将步骤四中制得的制件放入养护釜，通入收集的工业烟气，养护压力3bar，养护8h，取出制件，得到封存了二氧化碳的制件。
实施例3检测结果：抗折强度为15.6MPa，抗压强度为48.9MPa，固碳量为19.7％。
实施例4
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目铝酸盐水泥10份、300目525硅酸盐水泥15份；固废材料：经球磨机粉磨后300目镁渣10份、80目国标一级粉煤灰30份、80目煤矸石25份；功能助剂：100目聚乙烯短纤维2.5份，比重调节剂硫酸钙2份，碳化增强剂壳聚糖1份、聚乙烯醇1份，激发剂石膏2.5份、缓凝剂六偏磷酸钠1份。
步骤一、将固废材料：80目国标一级粉煤灰30份、80目煤矸石25份；功能助剂：100目聚乙烯短纤维2.5份，比重调节剂硫酸钙2份，碳化增强剂壳聚糖1份、聚乙烯醇1份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工600目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂61.5份；无机胶凝材料：300目铝酸盐水泥10份、300目525硅酸盐水泥15份；固废材料：经球磨机粉磨后300目镁渣10份；功能助剂：激发剂石膏2.5份、缓凝剂六偏磷酸钠1份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与砂1：2经多功能搅拌机混合均匀，再加入灰砂总量12％的水，在多功能搅拌机50r/min～80r/min转速下搅拌5min，得到拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物放置于模具中，经振实台振荡均匀，放置在20℃，90％湿度条件下的恒温恒湿箱中养护24h，脱模后得到制件；
步骤五、将步骤四中制得的制件放入养护釜，通入收集的工业烟气，养护压力4bar，养护6h，取出制件，得到封存了二氧化碳的制件。
实施例4检测结果：抗折强度为9.8MPa，抗压强度为31.5MPa，固碳量为17.68％。
实施例5
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目G级高抗硫油井水泥30份；固废材料：经球磨机粉磨后300目钢渣35份、180目赤泥20份、200目电石渣6份；功能助剂：100目石棉绒3份，碳化增强剂碳酸钙3份，激发剂氢氧化钠2份、缓凝剂聚羧酸型减水剂1份。
步骤一、将固废材料：180目赤泥20份、200目电石渣6份；功能助剂：100目石棉绒3份，碳化增强剂碳酸钙3份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工400目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂32份；无机胶凝材料：300目G级高抗硫油井水泥30份；固废材料：经球磨机粉磨后300目钢渣35份；激发剂氢氧化钠2份、缓凝剂聚羧酸型减水剂1份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与骨料1：3倒入可密封搅拌罐中，加入灰砂总量10％的水，通入工业烟气，在搅拌罐30r/min～50r/min转速下搅拌30min，再加入灰砂总量40％的水，搅拌5min，得到封存了二氧化碳的拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物直接用于油井、矿井回填；
实施例5检测结果：稠化时间5h，硬化时间22h，抗压强度8.7MPa，固碳量为4.9％，回填后取样浸泡，测得浸泡液PH值为7.4。
实施例6
一种封存二氧化碳用固废基粘结剂、制备方法及其封存二氧化碳方法，包括以下组份和步骤：
无机胶凝材料：300目G级高抗硫油井水泥30份、硫铝酸盐水泥5份；固废材料：80目国标一级粉煤灰30份、180目赤泥15份、200目脱硫石膏10份；功能助剂：100目玻璃短纤维3份、尼龙短纤维3份；碳化增强剂壳聚糖1份，激发剂氢氧化钠1.5份、缓凝剂聚羧酸型减水剂1份、柠檬酸0.5份。
步骤一、将固废材料：80目国标一级粉煤灰30份；功能助剂：100目玻璃短纤维3份、尼龙短纤维3份；碳化增强剂壳聚糖1份，在多功能搅拌机中混合均匀，经双螺杆挤出机加热挤出，再经机械粉碎机加工400目以下备用；
步骤二、将步骤一中制备的粉剂37份；无机胶凝材料：300目G级高抗硫油井水泥30份、硫铝酸盐水泥5份；固废材料：180目赤泥15份、200目脱硫石膏10份；功能助剂：激发剂氢氧化钠1.5份、缓凝剂聚羧酸型减水剂1份、柠檬酸0.5份称量完毕后倒入多功能搅拌机中搅拌混合均匀后,即获得一种封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂，按重量计包装；
步骤三、将步骤二中制备的封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂与骨料1：3倒入可密封搅拌罐中，加入灰砂总量15％的水，通入工业烟气，在搅拌罐30r/min～50r/min转速下搅拌30min，再加入灰砂总量45％的水，搅拌5min，得到封存了二氧化碳的拌合物；
步骤四、将步骤三中制得的拌合物直接用于矿坑、矿洞回填；
实施例6检测结果：稠化时间4h，硬化时间20h，抗压强度12MPa，固碳量为4.7％，回填后取样浸泡，测得浸泡液PH值为7.2。
应用实例1：XXXX制砖厂制砖(使用实施例2封存二氧化碳用固废基粘结剂100t)
2022年5月，XXXX制砖厂使用实施例2封存二氧化碳用固废基粘结剂100t，采用胶砂比1：2.5制砖，用水量8％，成型压力15MPa，保压10s，制备出标砖；将标砖置于养护室，通入工业烟气养护6h，对养护后的标砖进行力学测试，抗折强度11.7MPa，抗压强度35.1MPa，固碳量8.4％；符合《GB/T 11945-2019》相关标准。
应用实例2：XX制砖厂制空心砖(使用实施例3封存二氧化碳用固废基粘结剂80t)
2022年6月XX制砖厂使用实施例3封存二氧化碳用固废基粘结剂80t，采用胶砂比1：1制备空心砖，用水量10％，成型压力15MPa，保压15s，制备出空心砖；将空心砖置于养护室，通入工业烟气养护4h，对养护后的空心砖进行力学测试，抗压强度14.9MPa，固碳量15.7％；符合《GB/T 24492-2009》相关标准。
应用实例3：XX油井—回填(使用实施例6封存二氧化碳用固废基粘结剂40t)
2022年6月对XX油井进行了回填施工，XX油井井深2338.4m，人工井底2281.7m，地层矿化度1.0×105mg/L，由于资源枯竭对油井进行回填，采用对井眼分段回填方式；在可密封搅拌罐内将封存二氧化碳用固废基粘结剂与水按水灰比0.7进行搅拌，通入工业烟气，持续搅拌30min，装入5辆水泥罐车，运往施工油井，运输时长30min，现场施工2h，候凝48h，验收合格。测得回填后抗压强度10.9MPa，固碳率3.4％，样品浸泡液PH值为7.4。
本发明实例中使用的镁渣来自于陕西府谷县镁厂；钢渣来自于山东莱钢尾渣；电石渣采用南京地区电石渣；聚羧酸型减水剂来自于山东高创恒达新型建材科技有限公司。
Claims (10)
1.一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述粘结剂按质量份计，包括以下组份：无机胶凝材料5.0～35份；固废材料55～90份；功能助剂0.3～10份；
所述的无机胶凝材料采用铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、油井水泥中的一种或几种；
所述的固废材料采用转炉钢渣、高炉矿渣粉、粉煤灰、电石渣、镁渣、钼尾矿渣、赤泥、煤气化渣、磷石膏、脱硫石膏、煤矸石中的一种或几种；
所述的功能助剂采用短纤维、比重调节剂、碳化增强剂、早强剂、激发剂、缓凝剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述短纤维采用石棉绒、玻璃短纤维、玄武岩短纤维、聚丙烯短纤维、聚乙烯短纤维、尼龙短纤维中的一种或几种组成，其质量份0.1～6.0份。
3.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述比重调节剂采用漂珠、空心玻璃微珠、硫酸钡、碳酸钡、硫酸钙中的一种或多种组成，其质量份0.1～5.0份。
4.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述碳化增强剂采用聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙二醇、碳酸钙粉的一种或多种组成，其质量份0.1～2.0份。
5.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述早强剂采用硫酸钠、硫酸铝、硫酸铝钾、碳酸钠、亚硝酸钠、三乙醇胺中的一种或者多种组成，其质量份0.01～2.0份。
6.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述激发剂采用氢氧化钠、氢氧化钙、硅酸钠、硅酸钙、石膏中的一种或多种组成，其质量份0.1～3.0份。
7.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂，其特征在于：所述缓凝剂采用木质素磺酸钠，没食子酸、酒石酸、葡萄糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、三亚甲基膦酸、六偏磷酸钠、聚羧酸型减水剂中的一种或几种组成，其质量份0.1～3.0份。
8.权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：分别将无机胶凝材料和固废材料经机械粉碎机加工成两种不同粒径级配400目以下或600目以下的粉剂；
步骤二：首先将功能助剂中比重和极性相差大的有机高分子材料和无机材料混合均匀后经双螺杆挤出机加热制备成固体颗粒，再将固体颗粒粉碎到粒径600目以下的粉剂；
步骤三：用步骤一、二制备的粉剂、步骤二中未混合的功能助剂在多功能搅拌机中搅拌混合均匀，即可获得封存二氧化碳用固废基粘结剂粉剂。
9.权利要求1所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂封存二氧化碳方法，其特征在于：包括制备建筑材料制品封存二氧化碳以及直接用于矿坑、矿洞、油井和矿井的回填封存二氧化碳；
所述制备建筑材料制品封存二氧化碳方法：包括混料、制件、养护和测试；具体步骤如下：
步骤1，将封存二氧化碳用固废基粘结剂与标准砂按预设比例搅拌混合均匀，在混合物中加入水，搅拌均匀制得砂浆；
步骤2，将砂浆倒入制件模具，放在振实台上振实，放入养护室中养护8～24h，脱模得到制件；
步骤3，将制件放入养护釜，通入收集的工业烟气，根据试件不同调整釜内压力，碳化养护4～12h后，取出试件；
步骤4，对碳化养护后的试件进行力学测试，测得建筑制品抗压强度为24MPa～55MPa，吸收CO2量为粘结剂质量的8％～26％；
步骤5，固碳量计算：
所述直接用于矿坑、矿洞、油井、矿井的回填封存二氧化碳，包括混料、吸收二氧化碳、回填和测试；具体步骤如下：
步骤1，将封存二氧化碳用固废基粘结剂与骨料、水在可密封搅拌罐内搅拌均匀；
步骤2，往搅拌罐内通入工业烟气，边通烟气边搅拌，制得封存了二氧化碳的拌合物；
步骤3，将封存了二氧化碳的拌合物直接用于矿坑、矿洞、油井、矿井的回填；
步骤4，待回填了的拌合物完全硬化后，取样测试，测得抗压强度为1.5～12MPa，吸收CO2量为粘结剂质量的3％～5％，将样品浸泡在10倍样品质量的水中24h，测得浸泡液PH值在6.5～7.5。
10.根据权利要求9所述的一种封存二氧化碳用固废基粘结剂封存二氧化碳方法，其特征在于：所述封存二氧化碳用固废基粘结剂与标准砂按1：(1～3)的质量比例搅拌混合均匀，在混合物中加入占混合物质量比为8％～20％的水；
所述封存二氧化碳用固废基粘结剂与骨料的质量比为(0.3～2)：1，水与封存二氧化碳用固废基粘结剂和骨料的总质量比为1：(0.5～0.8)。
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