CN116041010A - 一种促进水泥基材料固碳进程的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种促进水泥基材料固碳进程的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、在含铁固体废弃物表面吸附纳米多孔材料，形成含铁固体废弃物的表面改性材料；步骤二、准备两个条形磁铁，在其表面吸附表面改性材料，然后将条形磁铁固定在模具的左右侧内壁上；步骤三、将水泥基浆体材料从模具下底面浇筑入口向上浇筑至模具顶部，硬化后脱模形成水泥基材料；步骤四、将温度传感器收集的环境温度信号传递给通电装置，通电装置根据接收到的温度值与碳化目标值需要的温度进行比较，给步骤三脱模后的水泥基材料通电，补充温度差值，为促进水泥基材料碳化创造有利的微环境条件。本发明可以促进水泥基材料碳化固碳进程，减少水泥产业碳中和所用时间。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种促进水泥基材料固碳进程的方法。
背景技术
水泥基材料的碳化是一种重要的矿物固碳方式，其本质是CO2与水泥熟料颗粒及水化产物反应，生成稳定的碳酸盐存储在材料中。作为一种CO2封存技术，水泥基材料的固碳养护能在水泥使用阶段吸收固化CO2。通过固碳养护，水泥基材料不仅吸收固化了CO2，其性能也得到提高。然而，水泥基材料通过其中水化产物氢氧化钙与二氧化碳生成碳酸盐的化学过程来实现碳封存，是一个比较漫长的过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种促进水泥基材料固碳进程的方法，通过控制加快碳化反应来促进固碳进程，对实现水泥产业碳中和具有重要意义。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种促进水泥基材料固碳进程的方法，包括如下步骤：
步骤一、对含铁固体废弃物进行改性，在含铁固体废弃物表面吸附纳米多孔材料，形成含铁固体废弃物的表面改性材料，其中：
所述含铁固体废弃物中含铁量为10~16%，粒度为80~120μm，掺量为水泥质量的20~30%；
所述纳米多孔材料为纳米生物炭等碳基纳米多孔材料；
所述纳米生物炭的粒径为230~300nm，孔容为0.04~0.08 cm3/g，掺量为模具体积的8~10%；
所述改性方法为球磨法或静电吸附法，采用球磨法对含铁固体废弃物进行改性时，球磨球选用等粒直径为3~5mm的氧化锆球，球磨时间为60~120分钟，球磨罐公转速度为200~220转/分，自转速度为350~400转/分，球料体积比2.1：1.1，球料与球磨罐体积比为4：5；采用静电吸附法对含铁固体废弃物进行改性时，使用静电发生器产生静电，电压为6.5~8kV，增压为1.2kV，放电模式为空气放电，放电方式为自动放电，间隔1s，总次数为6000次~8000次；
步骤二、用磁性材料控制改性材料：准备两个条形磁铁，在其表面吸附步骤一获得的含铁固体废弃物的表面改性材料，然后将两个条形磁铁分别固定在模具的左侧内壁和右侧内壁上；
步骤三、将水泥基浆体材料从模具下底面浇筑入口向上浇筑至模具顶部，硬化后脱模形成水泥基材料，其中：
所述模具的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，颜色为透明；
所述水泥基浆体材料由普通硅酸盐水泥、水、减水剂等组成，水泥细度为32~38μm、水灰比为0.25~0.19，减水剂为聚羧酸减水剂，掺量为水泥质量的0.5~2.5%；
所述水泥基浆体材料上升速度为1.5~2.5mm/s，脱模时间为60~90h；
步骤四、将温度传感器收集的环境温度信号传递给通电装置，通电装置根据接收到的温度值与碳化目标值需要的温度进行比较，给步骤三脱模后的水泥基材料通电，补充温度差值，为促进水泥基材料碳化创造有利的微环境条件。
相比于现有技术，本发明具有如下优点：
（1）本发明可以促进水泥基材料碳化固碳进程，减少水泥产业碳中和所用时间。
（2）本发明利用含铁固体废弃物矿物组成特征，充分发挥了固废功能，提升了含铁固体废弃物的应用价值。
（3）本发明中含铁固体废弃物的加入减少了水泥用量，间接降低了使用水泥产生的碳排放。
附图说明
图1为水泥基材料浇筑示意图；
图2为磁性材料控制改性材料示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例提供了一种促进水泥基材料固碳进程的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一、采用球磨法改性含铁固体废弃物，使含铁固体废弃物颗粒表面具有纳米生物炭，其中：
所述含铁固体废弃物中含铁量为12%，粒度为120μm，掺量为水泥质量的10%；
所述纳米生物炭的粒径为250nm，孔容为0.05 cm3/g，掺量为模具体积的10%；
所述球磨球选用等粒直径为4mm的氧化锆球，球磨时间为100分钟，球磨罐公转速度为200转/分，自转速度为400转/分，球料体积比2.1：1.1，球料与球磨罐体积比为4：5。
步骤二、用磁性材料控制改性材料：准备两个条形磁铁，在其表面吸附步骤一获得的含铁固体废弃物的表面改性材料，然后将两个条形磁铁分别固定在模具的左侧内壁和右侧内壁上，示意图如图2所示。
步骤三、浇筑成型时，如图1所示，将水泥基浆体材料从模具下底面浇筑入口向上进行浇筑至模具顶部，硬化后脱模形成水泥基材料，其中：
所述模具的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，颜色为透明；
所述水泥基浆体材料由普通硅酸盐水泥、水、减水剂等组成，水泥细度为35μm、水灰比为0.22，减水剂为聚羧酸减水剂，掺量为水泥质量的1.5%；
所述水泥基浆体材料上升速度为2.0mm/s，脱模时间为70h；
步骤四、促进固碳进程实现方式为：将温度传感器收集的环境温度信号传递给通电装置，通电装置根据接收到的温度值与碳化目标值需要的温度进行比较，给步骤三脱模后的水泥基材料通电，补充温度差值，为促进水泥基材料碳化创造有利的微环境条件。
实施例2
本实施例提供了一种促进水泥基材料固碳进程的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一、采用静电吸附法对含铁固体废弃物进行改性，使含铁固体废弃物颗粒表面具有纳米多孔材料，其中：
所述含铁固体废弃物中含铁量为15%，粒度为100μm，掺量为水泥质量的8%；
所述纳米多孔材料为纳米生物炭，纳米生物炭的粒径为280nm，孔容为0.06 cm3/g，掺量为模具体积的8%；
所述静电发生器的电压为7kV，增压为1.2kV，放电模式为空气放电，放电方式为自动放电，间隔1s，总次数为7000次。
步骤二、用磁性材料控制改性材料：准备两个条形磁铁，在其表面吸附步骤一获得的含铁固体废弃物的表面改性材料，然后将两个条形磁铁分别固定在模具的左侧内壁和右侧内壁上，示意图如图2所示。
步骤三、浇筑成型时，如图1所示，将水泥基浆体材料从模具下底面浇筑入口向上进行浇筑至模具顶部，硬化后脱模形成水泥基材料，其中：
所述模具的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，颜色为透明；
所述水泥基浆体材料由普通硅酸盐水泥、水、减水剂等组成，水泥细度为38μm、水灰比为0.20，减水剂为聚羧酸减水剂，掺量为水泥质量的2.0%；
所述水泥基浆体材料上升速度为2.5mm/s，脱模时间为80h；
步骤四、促进固碳进程实现方式为：将温度传感器收集的环境温度信号传递给通电装置，通电装置根据接收到的温度值与碳化目标值需要的温度进行比较，给步骤三脱模后的水泥基材料通电，补充温度差值，为促进水泥基材料碳化创造有利的微环境条件。
Claims (10)
1.一种促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤一、对含铁固体废弃物进行改性：在含铁固体废弃物表面吸附纳米多孔材料，形成含铁固体废弃物的表面改性材料，其中：含铁固体废弃物的掺量为水泥质量的20~30%，纳米多孔材料的掺量为模具体积的8~10%；
步骤二、用磁性材料控制改性材料：准备两个条形磁铁，在其表面吸附步骤一获得的含铁固体废弃物的表面改性材料，然后将两个条形磁铁分别固定在模具的左侧内壁和右侧内壁上；
步骤三、将水泥基浆体材料从模具下底面浇筑入口向上浇筑至模具顶部，硬化后脱模形成水泥基材料；
步骤四、将温度传感器收集的环境温度信号传递给通电装置，通电装置根据接收到的温度值与碳化目标值需要的温度进行比较，给步骤三脱模后的水泥基材料通电，补充温度差值，为促进水泥基材料碳化创造有利的微环境条件。
2.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述含铁固体废弃物中含铁量为10~16%，粒度为80~120μm。
3.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述纳米多孔材料为碳基纳米多孔材料。
4.根据权利要求3所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述碳基纳米多孔材料为纳米生物炭，粒径为230~300nm，孔容为0.04~0.08 cm3/g。
5.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述步骤一中，对含铁固体废弃物进行的改性方法为球磨法，球磨球选用等粒直径为3~5mm的氧化锆球，球磨时间为60~120分钟，球磨罐公转速度为200~220转/分，自转速度为350~400转/分，球料体积比2.1：1.1，球料与球磨罐体积比为4：5。
6.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述步骤一中，对含铁固体废弃物进行的改性方法为静电吸附法，使用静电发生器产生静电，电压为6.5~8kV，增压为1.2kV，放电模式为空气放电，放电方式为自动放电，间隔1s，总次数为6000~8000次。
7.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述模具的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述水泥基浆体材料由普通硅酸盐水泥、水、减水剂组成，水泥细度为32~38μm、水灰比为0.25~0.19，减水剂掺量为水泥质量的0.5~2.5%。
9.根据权利要求8所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于减水剂为聚羧酸减水剂。
10.根据权利要求1所述的促进水泥基材料固碳进程的方法，其特征在于所述水泥基浆体材料上升速度为1.5~2.5mm/s，脱模时间为60~90h。
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