CN116282992A - 一种烟气co2封存和微纤维增强水泥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及烟气CO2封存和微纤维增强水泥的制备方法。提供了一种烟气固碳方法，包括将烟气与水泥熟料进行反应的步骤。还提供了一种制备微纤维增强水泥的方法，其包括采用本公开的烟气固碳方法获得的纤维状固体制备水泥，从而获得所述微纤维增强水泥。本公开的方法能够以低成本且高效地捕获和封存烟气例如水泥窑烟气中的二氧化碳并由此制备纤维增强水泥。
Description
技术领域
本公开涉及捕获和封存烟气例如水泥窑烟气中二氧化碳的方法，以及由此方法制备的纤维增强水泥。
背景技术
随着温室气体的排放，造成全球不断变暖，严重影响人类的生存与发展，因此降低温室气体排放，尤其是降低二氧化碳的排放已成国际社会的重要共识。基于此，中国于2020年提出碳达峰和碳中和的战略，力争于2060年实现碳中和。然而，双碳问题是以能源为主的系统性问题，关系到国民经济的各行各业。据统计中国每年二氧化碳排放量可达100亿吨以上，占据全世界28％以上的份额，其中水泥行业作为第二大二氧化碳排放行业，年排放量可达12.3亿吨，约占建材工业的84.3％，约占中国总排放量的13.5％。由于建设活动不可避免，水泥在将来仍是重要的建筑材料。要实现碳中和仅仅依靠提高效率、改变能源结构是难以实现的，且难以满足水泥行业低碳发展的迫切需求。为实现碳中和的目标，二氧化碳封存和利用技术有望实现二氧化碳的有效捕获，因此封存和利用水泥行业排放的二氧化碳对于实现碳达峰和碳中和目标具有现实意义。
二氧化碳捕集、利用与封存技术(Carbon Dioxide Capture，Utilization andStorage(CCS))有望实现化石能源利用的净零排放，逐渐受到世界的重视。目前常用的CCS技术主要有深部咸水层封存、地质封存(二氧化碳驱提高石油采收率、二氧化碳驱替煤层气)、燃烧前后化学法捕集等技术，截止2019年底，在国内已经形成了9个捕集示范项目、12个地质利用与封存项目，累计二氧化碳的封存量约为200万吨。然而由于CCS存在捕集、输送、利用与封存等环节，能耗和成本高，仅捕集环节成本可高达300-900元/吨，严重限制了封存技术的推广和应用。同时，根据《全球升温1.5℃特别报告》(2018年)在实现控制温升不高于1.5℃的4种情景中，CCS要在2100年实现3480亿吨的减排量。根据《气候变化与土地特别报告》(2019年)认为2050年CCS减排潜力需113亿吨/年。
本领域常忽视化学反应往往是可逆的过程。硅酸盐水泥以C3S、C2S、C3A、C4AF等为主要组分，这些组分在CO2、SO2和NOx等酸性气体环境中可以重新跟CO2、SO2和NOx发生化学反应，变为加工过程或者提取过程之前的原材料组成，如碳酸钙、二氧化硅、硫酸钙等。这些固体废弃物中钙和硅往往来源于碳酸钙和石英砂，经过碳化可以重新变为碳酸钙和二氧化硅等产物。据统计，我国每年的水泥产量为23.58亿吨，水泥行业CO2年排放量可达12.3亿吨，水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸盐分解。按照水泥单位产品能源消耗限额的现行国家标准先进值计算，可比水泥的CO2排放约为675kg/t。其中，生产电耗间接排放的CO2占10.82％，燃料燃烧直接排放的CO2占31.45％，原材料碳酸盐分解直接排放的CO2占57.73％。针对水泥工业的主要CO2排放来源，国内外开展了大量研究，主要有提高工艺水平和能源效率，使用低碳排放的燃料和低碳酸盐原材料等。当前我国水泥生产技术处于世界先进水平，通过降低水泥综合能耗来降低水泥CO2排放的空间不大。虽然降低原材料碳酸盐分解的CO2排放，使用钙质替代原料是重要方向，但是目前常采用的电石渣、高炉矿渣、钢渣及粉煤灰等掺量受到限制，同时存在钙质替代原料存在来源不足，成分不稳定等问题，相关排放潜能逐渐遇到瓶颈。综上所述，充分利用水泥熟料具有高碳化活性的特点，开发低成本水泥工业CO2捕集、利用和封存技术是最有效的碳减排技术路径，理论上水泥熟料可以固定超过碳酸盐分解产生的CO2，是未来水泥工业低碳发展的重要方向。
目前水泥工业CO2捕集、利用和封存技术主要包括使用碳酸钙和碳酸镁等钙/镁循环煅烧来捕获和提纯二氧化碳，以及乙醇胺吸收法和氧气/二氧化碳循环燃烧法等(中国专利申请CN102233224A和CN110227337A)。但是由于水泥窑废气成分复杂，且需经过除尘、净化去除有害成分等复杂工序才得到高纯度的CO2，生产成本较高，可达1500-2000元/t，且应用方向主要为食品、实验等方向，需求量有限，因此该技术仍处于小规模示范生产阶段，未实现规模化工业生产和推广。另外，中国专利申请CN201910358573.4公开了一种水泥窑富氧燃烧尾气养护水泥混凝土制品的方法及装置，将水泥窑富氧燃烧产生的尾气直接通入碳化养护室内对水泥混凝土制品进行养护，提高水泥混凝土制品的强度，也同样实现了水泥工业CO2的捕集和利用，但是其速度较慢。
因此，急需开发能够以低成本且高效地捕集和利用水泥行业低浓度二氧化碳的技术和装置。
发明内容
以下描述仅仅是对一个或多个实施方案的示例性说明，而不是为了限制本发明。
本发明基于目前研究的基础，根据水泥熟料与CO2、SO2和NOx反应活性高的特点，提出一种烟气例如水泥窑烟气中的CO2封存和制造微纤维增强水泥的方法。
一方面，通过使用水泥熟料和例如水泥窑烟气，固化烟气中CO2、SO2和NOx，实现脱硫脱硝的目的，降低污染物排放。另一方面，本发明可充分利用水泥厂现存的资源，可实现碳化产物的资源化利用，制备出高性能的微纤维增强水泥，具有重要环境效益，有助于碳达峰和碳中和目标的顺利实现。
本发明通过水泥窑产品(熟料)固化CO2制备的微米级碳酸钙纤维，同时产生高活性非晶态凝胶，可增强水泥的力学性能和耐久性。
本发明的有益效果
·本发明工艺过程简单、成本低，可通过在水泥工厂增设二氧化碳固化系统，合成微纤维，制备微纤维增强水泥。
·本发明的方法中，水泥熟料封存CO2的能力不小于0.3g CO2/g熟料。所制备的微纤维增强水泥具有低碳的特点，与普通水泥相比，可降低CO2排放8％至75％；所制备的微纤维增强水泥具有高强、低收缩的特点，与普通硅酸盐水泥相比，干燥收缩和自收缩降低10％-80％，抗折和抗压强度提升最高可达40％，抗拉强度、韧性和抗冲击性能提升不小于10％。
·依据本发明的方法制备得到的微纤维增强水泥与水、细骨料和粗骨料组成，按照常规水泥混凝土设计和制备方法制备得到水泥混凝土及制品相比，其具有优异力学性能和降低收缩性能，干燥收缩和自收缩降低10％-80％，抗拉强度、韧性和抗冲击性能提升不小于10％，抗折和抗压强度维持不变或者最高提升40％。
·本发明的固碳的方法和设备简单，不仅可以用于水泥窑烟气固碳，也可以用于其他排放二氧化碳的企业固碳。
附图说明
图1是本发明的示例性工艺流程图。
如图1所示，本发明的装置任选包含余热发电系统1，与其连接的低温烟气分离装置或低温蒸汽系统2，多个碳化反应池3与低温烟气分离装置2连接，多个沉淀分离池4与碳化反应池连接，鼓风干燥装置5与沉淀分离池连接，碳化干燥装置的下游是混料系统装置6，最后得到微纤维增强水泥7。
图2是本实施例中制备的碳酸钙微纤维扫描电子显微镜图。(A)(B)(C)分别是实施例1、2和3中制备的碳酸钙微纤维扫描电子显微镜图。
具体实施方式
水泥熟料是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。在水泥工业中，最常用的硅酸盐水泥熟料的主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁。主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。硅酸盐水泥熟料加适量石膏共同磨细后，即成硅酸盐水泥。
在一些实施方案中，本发明涉及一种烟气固碳方法，包括将烟气与水泥熟料进行反应的步骤。所述烟气可以是各种含二氧化碳的工业或生活产生的烟气。在优选的实施方案中，烟气是水泥窑烟气，例如包括下列的一种或多种：分解炉烟气、回转窑烟气、旋风筒预热器烟气、或富氧燃烧的烟气。
在一些实施方案中，水泥窑烟气中CO2的浓度不低于总烟气的5％；优选地，水泥窑烟气中NOx和SO2的浓度分别不高于400mg/m3和200mg/m3。在一些实施方案中，烟气可以是经余热发电降低温度后的烟气。在另外一些实施方案中，含二氧化碳的烟气也可以来自其他行业，例如石油化工产业。
在一些实施方案中，水泥熟料呈粉体形式。所述粉体的粒径小于0.075mm，和/或比表面积不小于200m2/kg。熟料的粉体可采用本领域常规的研磨设备，例如辊磨机和球磨机，研磨所需要的电能可来自余热发电系统制造的电。冷却熟料的机器可以是篦冷机。
在一些实施方案中，其中烟气和熟料粉体的反应体系中还包括反应促进剂和/或表面活性剂。大规模CO2吸收应用中常用伯胺、仲胺和叔胺等反应促进剂。伯胺和仲胺都能直接与CO2发生快速连续的化学反应并产生氨基甲酸酯，提高了其碳吸收的动力学速率。可用于本发明的反应促进剂包括乙二胺四乙酸钠、聚乙烯醇和三乙醇胺、或其任何组合。
表面活性剂，是指能使目标溶液表面张力显著下降的物质。表面活性剂可具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。表面活性剂的分子结构可具有两性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而疏水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。表面活性剂可分为离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。可用于本发明的表面活性剂优选包括羧甲基纤维素钠、磷酸氨基酸、可溶性镁盐、氢氧化镁、磷酸、可溶性磷酸盐、可溶性铝盐、或其任何组合。
在一些实施方案中，反应促进剂、表面活性剂以及水泥熟料粉体被混合制备成固-液悬浮浆体。其中所述固-液悬浮浆体可在碳化反应池中通过混合水泥熟料与包括反应促进剂和表面活性剂的溶液得到。
可根据实际生产需要设计本发明的碳化反应池，对其没有特殊限制，但应包含可将CO2烟气通入的管道，尾气排除通道，材料进入口以及出口，加热装置，搅拌装置以及压力调节装置等。碳化反应池中的反应体系可被容易运输到与之相连接的固液分离池。
碳化反应池中的反应促进剂和表面活性剂的浓度根据悬浮浆体的固体含量进行调整。在一些实施方案中，反应促进剂占水溶液质量约0.01％-2％，例如0.02％-2％，0.04％-2％，0.08％-2％，0.1％-2％，0.2％-2％，0.4％-2％，1.0％-2％，1.5％-2％等范围。表面活性剂的摩尔浓度为0.01-5摩尔/升，例如0.02-5，0.04-5，0.06-5，0.08-5，0.1-5，0.2-5，0.2-4，0.2-3，0.4-3，1-3摩尔/升等。
在一些实施方案中，固-液悬浮浆体中水泥熟料与溶液的质量比可根据实际调控，例如范围可在约1∶5至1∶100，1∶6至1∶100，1∶8至1∶100，1∶10至1∶100，2∶15至1∶100，3∶20至1∶100，1∶25至1∶90，1∶30至1∶80等。
优选将温度降低后的水泥窑烟气从底部通入碳化反应池中，持续控制反应池的温度和压力，使得烟气与反应池中的悬浮浆体充分反应。未参加反应的尾气可从反应池的排气孔中排除。
在一些实施方案中，其中所述固-液悬浮浆体被加热至45℃至100℃，例如45℃-90℃，45℃-80℃，45℃-70℃，45℃-60℃，50℃，55℃，65℃等。所述碳化反应池的压力被调整为0、1或2个大气压，或0-2个大气压中的任意值。加热步骤可用余热发电系统发电后的余热进行。将水泥熟料和溶液混合的供电可来自余热发电系统。
所述烟气通入固-液悬浮浆体的通气速率根据悬浮浆体的固体含量、温度和压力进行调整。在一些实施方案中，其中按纯二氧化碳计算所述烟气的通气速率被控制在0.01-2L CO2/min/g，例如，0.02-2L，0.04-2L，0.08-2L，0.1-2L，0.2-2L，0.4-2L，0.8-2L，1-2L，1.2-2L CO2/min/g。通气时间介于30min-360min之间，例如40min-360min，50min-360min，60min-360min，70min-360min，80min-360min，100min-360min，1.5小时、2小时或3小时。通气时间由技术人员确定，以保证反应充分进行。
在一些实施方案中，其中在碳化反应池中，烟气中的二氧化碳被固-液悬浮浆体吸收和固化，从而生成碳酸钙微纤维、硅胶、铝胶和硅铝胶反应产物。固-液悬浮浆体还与烟气中SO2和/或NOx发生反应，从而生成包括石膏和/或硝酸钙的反应产物。
在一些实施方案中，还包括在烟气和所述固-液悬浮浆体反应完成后，将反应体系输入固液分离池，进行固液分离的步骤。固液分离池应设计为容易进行固液分离的操作。可采用常规的固液分离法，例如离心法、沉降法和加压过滤法中的一种或几种。任选将剩余的液体回收，重新用于制备悬浮浆体。
本发明的方法还可以包括将固液分离得到的固体干燥，得到分离的纤维状固体。干燥可采用常规的干燥方法。在一些实施方案中，纤维状固体可输入旋风干燥装置，使用水泥窑烟气或经过余热发电降温后的烟气进行干燥，以获得富含碳酸钙微纤维的材料。
在一些实施方案中，还包括将干燥得到的纤维状固体与水泥熟料、石膏和矿物掺合料混合制备得到微纤维增强水泥。其中所述水泥熟料可以是硅酸盐水泥熟料。矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣、偏高岭土、磨细石灰石粉中的一种或几种。可使用余热发电供能，充分将材料搅拌均匀。
根据本发明的方法制备的微纤维增强水泥，基于所述微纤维增强水泥的质量计，所述微纤维的质量含量大于60％，例如大于62％，65％，67％，70％，72％，75％，80％，直径为0.2-2μm，例如0.3-2，0.4-2，0，6-2，0，8-2，1.0-2，1.2-2μm，和/或长径比为5-30，例如长径比为6-30，8-30，10-30，10-25，12-25，15-30，或为6，7，8，9，10，12，14，16，18，20，22，24，25，27，28等。
本发明的微纤维增强水泥的组分按重量计包括微纤维材料2-20％、熟料50-90％、石膏1-3％、矿物掺合料5-40％。
经过全寿命周期碳足迹计算和按照国标GB/T 17671-2020、GBT29417-2012、GB/T50081-2002和ACI 544-2R-89方法测试，本发明的微纤维增强水泥与普通硅酸盐水泥相比，干燥收缩和自收缩降低10％-80％，抗折和抗压强度提升最高可达40％，和/或抗拉强度、韧性和抗冲击性能提升不小于10％。国标GB/T 17671-2020、GBT29417-2012、GB/T50081-2002和ACl 544-2R-89方法是本领域公知的方法。
本发明的水泥可用于各行各业建设工程，例如高铁工程、海洋工程、地下工程或道路工程。
本发明的装置可如附图1所示，将熟料粉体与水溶液混合，加入反应促进剂和表面活性剂，制备固-液悬浮浆体，输入碳反应池3中充分搅拌，随后加热，并进行调控。水泥窑废气任选经过余热发电系统1发电，发电产生的电力可用于本发明的各个步骤。发电后的烟气进入低温烟气分流装置2，将降低温度后的水泥窑烟气从底部通入碳化反应池3中，持续控制温度和压力，与反应池中的悬浮浆体发生反应，其中未参加反应的尾气从反应池中的排气孔中排除。将反应池3中得到的反应完成的固-液悬浮浆体，通入沉淀分离池4中进行固液分离。任选将沉淀分离池4中剩余的液体回收利用，重新用于制备悬浮浆体。将沉淀分离池4中得到的纤维状固体，输入干燥装置5中，使用水泥窑烟气加热干燥。干燥得到的纤维状固体与熟料、石膏和矿物掺合料输入混料系统装置6混合制备微纤维增强水泥7。
本发明提供了一种水泥窑烟气CO2封存和微纤维增强水泥的制备方法，所述熟料封存CO2的能力不小于0.3g CO2/g熟料；所制备的微纤维增强水泥具有低碳的特点，与普通水泥相比，可降低CO2排放8％至75％；所制备的微纤维增强水泥具有高强度、低收缩的特点，与普通硅酸盐水泥相比，干燥收缩和自收缩降低10％-80％，抗折和抗压强度提升最高可达40％，抗拉强度、韧性和抗冲击性能提升不小于10％。
一个实施方案中，本发明还提供了一种纤维增强混凝土或混凝土制品，其包含根据前述任一方案所述的水泥。所述纤维增强混凝土或混凝土制品，可通过将本发明的纤维增强水泥与水、细骨料和粗骨料混合而形成。该纤维增强混凝土或混凝土制品与按照常规水泥混凝土设计和制备方法制备得到的水泥混凝土相比具有下列的一个或多个或全部：提高的力学性能；降低的收缩性能；干燥收缩和自收缩降低10％-80％；抗拉强度、韧性和/或抗冲击性能提升不小于10％；以及抗折和/或抗压强度维持不变或提升高达40％。在一些实施方案中，所制备的微纤维水泥混凝土及制品可以被用于但不限于高铁工程、海洋工程、地下工程、道路工程等各类大型工程领域。
实施例1
首先，将水泥熟料磨细(＜0.075mm)至比表面积480m2/kg，按照固液质量比为1∶10的比例与溶液在碳化反应池中充分混合。所用的溶液为质量分数为0.5％的三乙醇胺反应促进剂和0.05mol/L的羧甲基纤维素钠表面活性剂组成。将搅拌完成后的悬浮浆体加热至80℃。然后通入经余热发电系统降温后的水泥窑烟气，烟气二氧化碳浓度占总烟气15％VOL，速率控制按纯二氧化碳计算为0.5LCO2/min/g，控制压力为1个大气压，通气60min后进入沉淀分离池，使用离心法快速获得固体产品，然后将该固体产品输入旋风干燥装置快速干燥得到微米级富碳酸钙纤维。使用X射线衍射分析和扫描电子显微镜确定碳酸钙微纤维的比例和形貌特征(图2A)，其主要指标如表1所示。然后将其按照10％的比例输入混料机，与70％熟料、2％石膏和18％粉煤灰制备得到微纤维增强水泥。经计算，二氧化碳封存能力为0.41g CO2/g熟料，与香港青洲英坭有限公司生产的PI 52.5普通硅酸盐水泥相比，经过全寿命周期碳足迹计算和按照国标GB/T 17671-2020、GBT29417-2012、GB/T50081-2002和ACI 544-2R-89方法测试，所制备的微纤维增强水泥降低CO2排放34.1％，抗压强度提高15.0％，抗折强度提升22.5％，干燥收缩降低35.6％，抗拉强度提高16.7％，韧性提高21.0％。
实施例2
首先，将水泥熟料磨细(＜0.075mm)至比表面积612m2/kg，按照固液质量比为1∶50的比例与溶液在反应池中充分混合。所用的溶液为质量分数为0.03％的乙二胺四乙酸钠反应促进剂和0.2mol/L的硝酸镁表面活性剂组成。将搅拌完成后的悬浮浆体加热至60℃。然后通入经余热发电系统降温后的水泥窑烟气，烟气二氧化碳浓度为9％VOL，速率控制按纯二氧化碳计算为0.05LCO2/min/g，控制压力为2个大气压，通气120min后进入沉淀分离池，使用加压过滤法快速获得固体产品，然后进入旋风干燥装置快速干燥得到微米级富碳酸钙纤维，使用X射线衍射分析和扫描电子显微镜确定碳酸钙微纤维的比例和形貌特征(图2B)，其主要指标如表1所示。然后将其按照5％的比例进入混料机，与78.5％熟料、1.5％石膏和15％石灰石粉制备得到微纤维增强水泥。经计算，二氧化碳封存能力为0.52gCO2/g熟料，与香港青洲英坭有限公司生产的PI 52.5普通硅酸盐水泥相比，经过全寿命周期碳足迹计算和按照国标GB/T 17671-2020、GBT29417-2012、GB/T50081-2002和ACI 544-2R-89方法测试，所制备的微纤维增强水泥降低CO2排放23.9％，抗压强度提高16.2％，抗折强度提升15.3％，干燥收缩降低34.5％，抗拉强度提高15.6％，韧性提高18.0％。
实施例3
首先，将熟料磨细(＜0.075mm)至比表面积395m2/kg，按照固液质量比为1∶100的比例与溶液在碳化反应池中充分混合。所用的溶液为质量分数为0.01％的聚乙烯醇反应促进剂和0.05mol/L的磷酸镁表面活性剂组成。将搅拌完成后的悬浮浆体加热至45℃。然后通入经余热发电系统降温后的水泥窑烟气，烟气二氧化碳浓度为25％VOL，速率控制按纯二氧化碳计算为0.8LCO2/min/g，控制压力为0，通气30min后进入沈淀池，使用离心法快速获得固体产品，然后进入旋风干燥装置快速干燥得到微米级富碳酸钙纤维，使用X射线衍射分析和扫描电子显微镜确定碳酸钙微纤维的比例和形貌特征(图2C)，其主要指标如表1所示。然后将其按照20％的比例进入混料机，与68％熟料、2％石膏和10％矿粉制备得到微纤维增强水泥。经计算，二氧化碳封存能力为0.43gCO2/g熟料，与香港青洲英坭有限公司生产的PI52.5普通硅酸盐水泥相比，经过全寿命周期碳足迹计算和按照国标GB/T 17671-2020、GBT29417-2012、GB/T50081-2002和ACI 544-2R-89方法测试，所制备的微纤维增强水泥降低CO2排放42.7％，28d抗压强度提高10.2％，28d抗折强度提升13.5％，干燥收缩降低56.6％，抗拉强度提高21.7％，韧性提高22.0％。
表1：实施例1-3得到碳酸钙微纤维及微纤维增强水泥的性能指标
Claims (33)
1.一种烟气固碳方法，包括将烟气与水泥熟料进行反应的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水泥熟料呈粉体形式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中反应体系中还包括反应促进剂和/或表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反应促进剂、所述表面活性剂以及所述熟料粉体被混合制备成固-液悬浮浆体。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述烟气和所述固-液悬浮浆体反应完成后，进行固液分离。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将固液分离得到的固体干燥，得到分离的纤维状固体。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括将干燥得到的纤维状固体与所述水泥熟料、石膏和矿物掺合料混合制备得到微纤维增强水泥。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述反应促进剂包括乙二胺四乙酸钠、聚乙烯醇和三乙醇胺、或其任何组合。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述表面活性剂包括羧甲基纤维素钠、磷酸氨基酸、可溶性镁盐、氢氧化镁、磷酸、可溶性磷酸盐、可溶性铝盐、或其任何组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述水泥熟料的化学成分包括C3S、C2S、C3A和C4AF。
12.根据权利要求3所述的方法，其中所述粉体的粒度分布小于0.075mm，和/或比表面积不小于200m2/kg。
13.根据权利要求4所述的方法，其中所述固-液悬浮浆体是在碳化反应池中通过混合所述水泥熟料与包括反应促进剂和表面活性剂的溶液得到。
14.根据权利要求11所述的方法，其中在所述固-液悬浮浆体中所述水泥熟料与所述溶液的质量比为1∶5至1∶100。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述固-液悬浮浆体被加热至45℃-100℃；和/或所述碳化反应池的压力被调整为0-2个大气压。
16.据权利要求1所述的方法，其中所述烟气包括水泥窑中的分解炉烟气、回转窑烟气、旋风筒预热器烟气、或富氧燃烧的烟气。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述烟气中的CO2的浓度不低于5％；任选地，NOx和SO2的浓度分别不高于400mg/m3和200mg/m3。
18.根据权利要求2所述的方法，其中所述烟气通入所述固-液悬浮浆体的通气速率根据悬浮浆体的固体含量、温度和压力进行调整。
19.根据权利要求16所述的方法，其中按纯二氧化碳计算所述烟气的通气速率被控制在0.01L CO2/min/g-2L CO2/min/g，并且通气时间介于30min-360min之间。
20.根据权利要求11所述的方法，其中在所述碳化反应池中，所述烟气中的二氧化碳被所述固-液悬浮浆体吸收和固化，从而生成碳酸钙微纤维、硅胶、铝胶和硅铝胶反应产物。
21.根据权利要求11所述的方法，其中所述固-液悬浮浆体与所述烟气中SO2和/或NOx发生反应，从而生成包括石膏和/或硝酸钙的反应产物。
22.根据权利要求4所述的方法，其中进行所述固液分离的方法包括离心法、沉降法和加压过滤法中的一种或几种，任选将经固液分离得到的液体重新用于制备固-液悬浮浆体。
23.根据权利要求5所述的方法，其中分离得到的固体任选使用烟气或经过余热发电降温后的烟气进行干燥，以获得富含碳酸钙微纤维的材料。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括将富含碳酸钙微纤维的材料与矿物掺合料混合的步骤，所述矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、矿渣、偏高岭土、磨细石灰石粉中的一种或几种。
25.一种制备微纤维增强水泥的方法，其包括采用权利要求1-23中任一项所述的方法获得的纤维状固体制备水泥，从而获得所述微纤维增强水泥。
26.一种根据权利要求25中的方法制备的微纤维增强水泥。
27.根据权利要求26所述的水泥，其中基于所述微纤维增强水泥的质量计，所述微纤维的质量含量大于60％，直径为0.2-2μm，和/或长径比为5-30。
28.根据权利要求26所述的水泥，其中所述微纤维增强水泥的组分按重量包括微纤维材料2-20％、熟料50-90％、石膏1-3％、矿物掺合料5-40％。
29.根据权利要求26所述的水泥，其中所述微纤维增强水泥与普通硅酸盐水泥相比，干燥收缩和自收缩降低10％-80％，抗折和抗压强度提升最高可达40％，和/或抗拉强度、韧性和抗冲击性能提升不小于10％。
30.根据权利要求24-27中任一项所述的水泥，其中所述水泥用于高铁工程、海洋工程、地下工程或道路工程。
31.一种纤维增强混凝土或混凝土制品，其包含根据权利要求26-30中任一项所述的水泥。
32.根据权利要求31所述的纤维增强混凝土或混凝土制品，其通过将根据权利要求26-30中任一项所述的水泥与水、细骨料和粗骨料混合而形成。
33.权利要求31或32所述的纤维增强混凝土或混凝土制品，其中所述混凝土或混凝土制品与普通混凝土或混凝土制品相比具有下列的一个或多个或全部：提高的力学性能；降低的收缩性能；干燥收缩和自收缩降低10％-80％；抗拉强度、韧性和/或抗冲击性能提升不小于10％；以及抗折和/或抗压强度维持不变或提升高达40％。
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