CN116553895A - 一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 - Google Patents
一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116553895A CN116553895A CN202310375937.6A CN202310375937A CN116553895A CN 116553895 A CN116553895 A CN 116553895A CN 202310375937 A CN202310375937 A CN 202310375937A CN 116553895 A CN116553895 A CN 116553895A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium slag
- magnesium
- ash
- slag
- biomass ash
- 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
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 100
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 99
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 99
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000010803 wood ash Substances 0.000 claims description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 23
- 230000036571 hydration Effects 0.000 abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 235000010891 Ptelea trifoliata Nutrition 0.000 description 2
- 244000097592 Ptelea trifoliata Species 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
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
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/10—Lime cements or magnesium oxide cements
-
- 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
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00767—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for waste stabilisation purposes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于固体废弃物资源化回收利用技术领域，尤其公开了一种镁渣固碳胶凝材料以及其制备方法。该镁渣固碳胶凝材料采用还原镁渣微粉和生物质灰为主要组分，借助生物质灰中的高活性SiO2和镁渣微粉中溶出的Ca2+发生火山灰反应生成C‑S‑H凝胶，而加速镁渣中主要矿物相β‑C2S和γ‑C2S的水化；产生的C‑S‑H凝胶能够胶结镁渣微粉中几乎没有水化活性的γ‑C2S晶粒，通过改变化学平衡促使更多的Ca2+浸出参与反应，从而提高碳化反应过程中对CO2的吸收量。该镁渣固碳胶凝材料利用镁渣和生物质灰之间的协同效应克服了现有技术中利用镁渣时水化活性低的应用难题，且实现了对工业炼镁还原渣固废、生物质灰固废和CO2气废进行资源化利用，具有良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化回收利用技术领域，具体来讲，涉及一种基于生物质灰强化水化和碳化作用的镁渣固碳胶凝材料、以及其制备方法。
背景技术
镁还原渣是工业皮江法炼制原镁时所排放的固体废弃物，其吸水性高，大量堆积，不仅占用土地，还容易造成土壤盐碱化和板结，污染环境。中国是原镁生产大国，每年生产的原镁占世界原镁总产量的80％～90％，而每冶炼1t原镁会产出8t左右的镁还原渣。镁渣年排放量高、综合利用率低的问题一直没有得到有效解决。
目前，对镁渣的回收再利用途径之一是将其用于制备镁渣基胶凝材料。但是，对镁渣的研究及应用尚未成熟，受限于其早期水化活性低、反应速率慢等因素，镁渣通常作为矿物掺合料而非主要原材料制备胶凝材料。而现有的、大体量应用镁渣的技术多以化学药剂进行酸、碱激发为主，其制得的镁渣基胶凝材料普遍存在制品强度低、生产周期长、质量不稳定等缺陷。
另外，生物质灰是生物质经过燃烧产生热量或者经过热化学转化技术后的残留物质，每年在世界各国都会有大量的生物质灰产生。目前对这些生物质灰的处理方式主要是填埋，生物质灰中含Cd、Pb、As、Hg等有害元素，如若处理不当将会污染环境、破环土壤、占用农田，破环当地的生态环境。同时，作为能源消费和水泥生产大国，我国现阶段工业发展主要还是依靠传统化石能源。
因此，如何大体量地运用固体废弃物—镁渣和生物质灰，构建绿色环保的“全废”胶凝体系，实现固废和固碳的双重应用，仍需持续进行研究和技术改进。
发明内容
针对现有技术中以镁渣来制备胶凝材料时所存在的诸多问题，以及当前对生物质灰处理工艺存在的问题，本发明的发明人在对镁渣水化和碳化反应机理的长期研究基础上，提供了一种基于生物质灰促进镁渣水化和碳化行为的镁渣固碳胶凝材料及其制备方法。该镁渣固碳胶凝材料采用还原镁渣微粉和生物质灰为主要组分，借助生物质灰中的高活性SiO2加速镁渣中主要矿物相β-C2S和γ-C2S的水化，同时提高碳化反应过程中对CO2的吸收量，来制备镁渣固碳胶凝材料。
本发明具体提供了下述技术方案：
一种镁渣固碳胶凝材料，其为镁渣微粉与生物质灰的均匀浆体先后经自然养护和碳化养护而形成的胶凝材料。
具体地，上述浆体为由镁渣微粉与生物质灰的混合粉体与水按照10:3～4.5的质量比混合而获得的浆体。
进一步地，在上述混合粉体中，镁渣微粉与生物质灰的质量之比为8～9:1～2。
更进一步地，上述镁渣微粉为由工业炼镁还原渣经过球磨处理所得到的粒径小于0.15mm的粉末；而生物质灰为草木燃烧残留物过筛后得到的粒径小于0.15mm的粉末，包括但不限于以高活性SiO2为主要成分的灌木灰、稻草灰、秸秆灰等。
本发明提供的上述镁渣固碳胶凝材料，生物质灰中的高活性SiO2会和镁渣微粉中溶出的Ca2+发生火山灰反应，生成C-S-H凝胶，提高浆体早期水化程度。而C-S-H凝胶的产生，能够胶结镁渣微粉中几乎没有水化活性的γ-C2S晶粒，通过改变化学平衡促使更多的Ca2+浸出参与反应，从而提高碳化反应过程中对CO2的吸收量。
另外，C-S-H凝胶的碳化活性(即与CO3 2-结合的能力)远远高于Ca2+，这同时也促进了后续的碳化进程。因此，在碳化养护阶段，镁渣-生物质灰浆体中的C-S-H凝胶会与CO2溶于水生成的CO3 2-反应，进而形成具有高强度的碳酸钙；而这部分生成的碳酸钙维持着C-S-H凝胶的胶结能力和网状结构，比纯镁渣浆体中Ca2+直接碳化形成的碳酸钙生成量更多、结构更致密，因而所得到的胶凝材料制品也具有更高的强度。
本发明采用下述方法来制备上述镁渣固碳胶凝材料，具体包括下述步骤：
S1、将镁渣微粉和生物质灰用水混合，搅拌成均匀浆体；
S2、将浆体于模具中成型获得试样，使试样在25±2℃的温度、40％～60％的湿度下自然养护12h～16h后脱模；
S3、对脱模后的试样进行碳化养护4h～6h，获得镁渣固碳胶凝材料。
进一步地，在步骤S1中，镁渣微粉与生物质灰的质量之比为8～9:1～2；二者的总质量与水的质量之比为10:3～4.5。
进一步地，在步骤S3中，碳化养护时CO2浓度至少为99％，养护压力为0.10MPa～0.15MPa。
本发明的有益效果：
本发明是一项将工业炼镁还原渣固废、生物质灰固废和CO2气废进行资源化利用的先进技术，利用镁渣和生物质灰之间的协同效应克服了现有技术中利用镁渣时水化活性低的应用难题；利用碳化养护缩短生产周期，进一步提高了镁渣胶凝材料的性能，实现了对CO2气废的固定和应用。该技术创新性的提出了镁渣固废-生物质灰固废及固废-气废协同治理、利用的新思路，制备得到的镁渣固碳胶凝材料强度合格，可广泛应用于建筑、路面材料领域，具有良好的社会效益和经济效益。具体而言，
1、本发明以工业炼镁产生的还原渣和获取生物质能残留的生物质灰为主要原料制备镁渣固碳胶凝材料，利用生物质灰与镁渣的协同增效作用，克服了镁渣早期水化活性低、水化速度慢的难题；利用碳化养护进一步提高胶凝材料的性能，实现对CO2气废的固定。
2、本发明中的主要组分只有镁渣微粉和生物质灰，无需外掺其它活性激发物质，无需压制成型和长期养护，成本低廉，能源消耗低。
3、本发明提供的制备方法具有工艺简单，生产周期短，固废利用率高、环境友好等优点。
附图说明
图1是根据本发明各实施例和对比例中所使用的镁渣微粉的XRD图；
图2是根据本发明各实施例和对比例中所使用的镁渣微粉的SEM图；
图3是根据本发明各实施例和对比例中所使用的生物质灰的XRD图；
图4是根据本发明各实施例和对比例中所使用的生物质灰的SEM图；
图5是根据本发明的实施例1提供的镁渣固碳胶凝材料制备过程中不同部位水化产物结构的SEM图；
图6是根据本发明的实施例1提供的镁渣固碳胶凝材料中碳化产物结构的SEM图；
图7是根据本发明的实施例2提供的镁渣固碳胶凝材料制备过程中水化产物结构的SEM图；
图8是根据本发明的实施例2提供的镁渣固碳胶凝材料中碳化产物结构的SEM图；
图9是根据本发明的对比例1提供的第一对比胶凝材料制备过程中水化产物结构的SEM图；
图10是根据本发明的对比例1提供的第一对比胶凝材料中碳化产物结构的SEM图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部。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，均属于本发明保护的范围。
在下述各实施例及对比例中，所使用的原材料—镁渣微粉和生物质灰(秸秆灰)，其XRD图片及SEM图片如图1～图4所示。
从图1中可以看出，镁渣微粉中的主要矿物相包括β-C2S和γ-C2S，且以γ-C2S为主。
从图2中可以看出，镁渣微粉的晶粒粗大、自密实性差，因此几乎不发生水化反应，在无外力的作用下不容易胶结。其中条状结构是γ-C2S的特征晶型之一，也说明其是镁渣微粉的主要成分。
从图3中可以看出，生物质灰中的主要矿物相包括SiO2和有机碳，而在各实施例中参与反应的即是此部分具有高活性的SiO2。
从图4中可以看出，生物质灰中的SiO2晶型以板结状为主，与常规的球状晶型不同，其具有更高的反应活性，更容易参与镁渣的水化反应。
以下将是对各实施例的具体描述。
实施例1
本实施例提供的一种镁渣固碳胶凝材料，其采用下述制备方法获得：
(1)将镁渣和生物质灰球磨成粒径为0.15mm以下的微粉，按照镁渣微粉、生物质灰、水三者为8:2:4.5的质量比备料。
(2)将各组分混合，搅拌均匀，并于模具中成型。
(3)使模具中的浆体在25±2℃的温度、40％～60％的湿度下自然养护12后脱模，获得试样。
(4)将脱模获得的试样放入碳化反应压力釜，再将压力釜抽真空，通入99％浓度的CO2至0.10MPa～0.15MPa的碳化压力，进行碳化养护6h，得到镁渣固碳胶凝材料。
需要说明的是，在该步骤中，一般向碳化反应压力釜中充气至0.15MPa后即关闭阀门和通气孔，以防止气体泄漏，而随着碳化反应的进行，其压力会逐渐降低，降至不低于0.10MPa时，即需要再次开阀充气至不超过0.15MPa，如此反复，直至达到总的碳化养护时间。因此其整个碳化养护的过程，是在0.10MPa～0.15MPa的压力变化过程中进行的，而并非始终保持一个固定的反应压力。
实施例2
在实施例2的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。实施例2与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)中，按照镁渣微粉、生物质灰、水三者为9:1:3的质量比备料；在步骤(2)中，自然养护时间为16h；在步骤(3)中，碳化养护时间为4h；其余参照实施例1中所述，提供了另一种镁渣固碳胶凝材料。
为了验证本发明上述镁渣固碳胶凝材料中生物质灰及其用量的重要性，进行了下述若干对比实验。
对比例1
在本对比例的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。本对比例与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)中，未使用生物质灰，仅仅按照镁渣微粉与水二者为10:4.5的质量比备料；其余参照实施例1中所述，提供了第一对比胶凝材料。
对比例2
在本对比例的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。本对比例与实施例1的不同之处在于：
在步骤(1)中，首先按照镁渣微粉、生物质灰、水三者为7:3:4.5的质量比备料，因生物质灰400kg/m3～500kg/m3的密度，远远小于镁渣微粉3000kg/m3的密度，发现因生物质灰中高活性SiO2和有机碳的强吸水性而导致步骤(2)中三者混合时浆体流动度下降，无法形成正常流动并成型的浆体。
遂调整水灰比(即水与镁渣微粉与生物质灰的总质量的比例)至5～6:10，此时虽然保证了浆体的流动度呈现正常，然而却又出现试样表面泌水的现象，阻碍CO2的传输路径，会导致后续碳化效果的急剧下降。并且，过高的水灰比也导致生物质灰中吸收的水分使得试样孔隙率过高，而造成试样强度降低。
因此，本对比例最终未能获得满足测试条件的胶凝材料试样。
对比例3
在本对比例的描述中，与实施例1的相同之处在此不再赘述，只描述与实施例1的不同之处。本对比例与实施例1的不同之处在于，在步骤(4)中，未进行碳化养护，取而代之的是在步骤(3)的自然养护条件下继续进行自然养护7d；其余参照实施例1中所述，提供了第二对比胶凝材料。
分别对上述实施例1～2、及对比例1中自然养护后获得的试样、以及碳化养护后获得的镁渣固碳胶凝材料进行SEM测试，分别如图5～图10所示。
从图5～图8中可以看出，本发明提供的该镁渣固碳胶凝材料中，其水化产物中生成了大量的晶须状的C-S-H凝胶，并且展现出良好的胶结性能；继而在碳化养护的作用之下，转化成大量的CaCO3，且继承了C-S-H凝胶的胶结性。由对其微观结构的观察，可推知该镁渣固碳胶凝材料必然能够表现出优异的力学性能。
对比图5和图9，可以看出，当体系中不存在生物质灰时，水化产物中生成的C-S-H凝胶明显很少，且胶结性能较差。继续对比图6和图10，可以看出，在水化产物中生成较少C-S-H凝胶的基础上，经碳化养护后生成的CaCO3的量也更少，且不能良好继承C-S-H凝胶的胶结性，可推知获得的该胶凝材料必然力学强度会出现明显不足。
根据GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法》，对上述实施例1～2、及对比例1、3获得的各胶凝材料的抗压强度进行了测试，结果如表1所示。
表1各胶凝材料的抗压强度对比
表1中各胶凝材料的抗压强度数据，也论证了上述SEM图中微观产物种类及含量所推知的结论。
与此同时，分别对上述实施例1、及对比例1、3中主要反应物和产物的质量变化进行了测试，测试结果如表2所示。
表2各胶凝材料中主要反应物和产物的质量变化
通过对比对比例1与实施例1中主要反应物γ-C2S的含量变化，可以看出，当体系中使用了生物质灰后，可以大幅提升水化能力很弱的γ-C2S的水化程度，促使其转化生成大量的C-S-H凝胶，继而在碳化养护的过程中，转化为大量的CaCO3而表现出优异的力学强度。
通过对比对比例3和实施例1中产物CaCO3的含量变化，可以看出，当不进行碳化养护时，即便在生物质灰的作用下，促进了γ-C2S的水化程度而生成大量的C-S-H凝胶，但也无法将其大量转化成最终胶凝材料的主要强度相CaCO3，必然呈现较差的力学性能。
综上可见，在本发明的技术方案中，特定掺量的生物质灰对于以γ-C2S为主要成分的镁渣来说，能够大幅提升其水化性能，且其作用贯穿水化和碳化的全过程，为最终获得高强度的胶凝材料(更多由C-S-H凝胶经碳化而转化成CaCO3)发挥重要作用。
Claims (10)
1.一种镁渣固碳胶凝材料，其特征在于，为镁渣微粉与生物质灰的均匀浆体先后经自然养护和碳化养护而形成的胶凝材料；
其中，所述镁渣微粉与所述生物质灰的质量之比为8～9:1～2。
2.根据权利要求1所述的镁渣固碳胶凝材料，其特征在于，在所述浆体中，水灰比为3～4.5:10。
3.根据权利要求1或2所述的镁渣固碳胶凝材料，其特征在于，所述镁渣微粉为由工业炼镁还原渣经过球磨处理所得到的粒径小于0.15mm的粉末。
4.根据权利要求1或2所述的镁渣固碳胶凝材料，其特征在于，所述生物质灰为草木燃烧残留物过筛后得到的粒径小于0.15mm的粉末。
5.根据权利要求4所述的镁渣固碳胶凝材料，其特征在于，所述生物质灰选自灌木灰、稻草灰、秸秆灰中的至少一种。
6.一种镁渣固碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、将镁渣微粉和生物质灰用水混合，搅拌成均匀浆体；
S2、将所述浆体于模具中成型获得试样，并进行自然养护；
S3、对自然养护后的试样进行碳化养护，获得所述镁渣固碳胶凝材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述镁渣微粉与所述生物质灰的质量之比为8～9:1～2；所述浆体的水灰比为3～4.5:10。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镁渣微粉为由工业炼镁还原渣经过球磨处理所得到的粒径小于0.15mm的粉末，所述生物质灰为草木燃烧残留物过筛后得到的粒径小于0.15mm的粉末。
9.根据权利要求6～8任一所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，自然养护的条件为：温度为25±2℃、湿度为40％～60％、养护时间为12h～16h。
10.根据权利要求6～8任一所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，碳化养护的条件为：CO2浓度至少为99％，养护压力为0.10MPa～0.15MPa，养护时间为4h～6h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310375937.6A CN116553895A (zh) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | 一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310375937.6A CN116553895A (zh) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | 一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116553895A true CN116553895A (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=87497372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310375937.6A Pending CN116553895A (zh) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | 一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116553895A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1401605A (zh) * | 2002-09-07 | 2003-03-12 | 朱广东 | 皮江法炼镁渣制砖制备方法 |
| CN104164269A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-11-26 | 山东大学 | 一种生物质固体成型燃料添加剂及掺配方法 |
| CN109020449A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-18 | 马鞍山十七冶工程科技有限责任公司 | 一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用 |
| CN110183194A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-30 | 东南大学 | 一种微生物-钢渣固碳透水砖的制备方法 |
| CN111101002A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-05 | 山西宝盛远华新材料股份有限公司 | 一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺 |
| CN111704946A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-25 | 陕西省石油化工研究设计院 | 一种基于镁冶炼废渣和油泥的型煤及其制造方法 |
| CN113200764A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-03 | 陕西省建筑科学研究院有限公司 | 一种硅热法炼镁镁渣胶凝材料的匀质性碳化制备方法 |
| CN115028394A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-09 | 武汉理工大学 | 一种镁渣3d打印材料及其制备和应用 |
-
2023
- 2023-04-10 CN CN202310375937.6A patent/CN116553895A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1401605A (zh) * | 2002-09-07 | 2003-03-12 | 朱广东 | 皮江法炼镁渣制砖制备方法 |
| CN104164269A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-11-26 | 山东大学 | 一种生物质固体成型燃料添加剂及掺配方法 |
| CN109020449A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-12-18 | 马鞍山十七冶工程科技有限责任公司 | 一种秸秆纤维增强的喷涂式磷石膏基防火砂浆及其制备方法和应用 |
| CN110183194A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-08-30 | 东南大学 | 一种微生物-钢渣固碳透水砖的制备方法 |
| CN111101002A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-05 | 山西宝盛远华新材料股份有限公司 | 一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺 |
| CN111704946A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-25 | 陕西省石油化工研究设计院 | 一种基于镁冶炼废渣和油泥的型煤及其制造方法 |
| CN113200764A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-03 | 陕西省建筑科学研究院有限公司 | 一种硅热法炼镁镁渣胶凝材料的匀质性碳化制备方法 |
| CN115028394A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-09 | 武汉理工大学 | 一种镁渣3d打印材料及其制备和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张延大;张续坤;: "工业废渣制备硅灰石的工艺研究", 中国非金属矿工业导刊, no. 06, 25 December 2015 (2015-12-25), pages 24 - 26 * |
| 陈均等: "生物质灰的特性及综合利用", 《科学技术与创新》, 29 February 2020 (2020-02-29), pages 50 - 51 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mallikarjuna Rao et al. | Final setting time and compressive strength of fly ash and GGBS-based geopolymer paste and mortar | |
| CN111875332B (zh) | 一种湿磨电石渣制备碳化砖的方法 | |
| EP4129949A1 (en) | Unfired construction material using original state shielding soil and preparation method therefor | |
| CN101691047B (zh) | 一种电解锰渣蒸压砖的制备方法 | |
| CN105541384B (zh) | 一种超轻泡沫混凝土及其制备方法 | |
| CN113429141B (zh) | 一种胶凝材料及其制备方法和应用 | |
| CN109942235B (zh) | 常温养护高强高抗碳化性能的地聚物混凝土及其制备方法 | |
| CN101774790A (zh) | 一种水泥掺合料及其用于促进二氧化碳养护混凝土的方法 | |
| CN101863072A (zh) | 一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺 | |
| CN110041035B (zh) | 一种低胶材用量的c30高抗渗混凝土及其制备方法 | |
| CN103693916A (zh) | 一种轻骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN114605121B (zh) | 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法 | |
| CN116143485A (zh) | 一种多源激发固废基淤泥固化剂及其制备方法 | |
| CN111410508A (zh) | 一种基于电厂固废和二氧化碳的建筑制品的制备方法和用途 | |
| CN108706944B (zh) | 一种利用钡渣制备的磷石膏轻质板材及其制备方法 | |
| WO2024077901A1 (zh) | 一种工业固废碳化固化免烧砌块及制备方法 | |
| CN114394774A (zh) | 一种地质聚合物及其制备前驱体、制备方法和应用 | |
| CN114716193B (zh) | 一种再生渣土砖的制备方法 | |
| CN113912370B (zh) | 一种钢渣砖的制备方法 | |
| CN116553895A (zh) | 一种镁渣固碳胶凝材料及其制备方法 | |
| CN113024142B (zh) | 高韧高粘结性c210超高强混杂纤维混凝土及制备方法 | |
| CN113185209B (zh) | 高韧高粘结性c220超高强混杂纤维混凝土及制备方法 | |
| CN109734411B (zh) | 一种耐水性镁基胶凝材料的制备方法 | |
| CN111635244A (zh) | 一种高强度透水型生态混凝土及其制备工艺 | |
| CN114956686B (zh) | 一种改良型膨胀土及其制备方法与应用 |
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 |