一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法，所述制备方法包括步骤：提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；将生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5):7:1:(1.5～1.9)的质量比例混合，得到混合料；将混合料进行冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料。本发明专利技术将生物炭加入到骨料中可以减少水化过程中二氧化碳的排放、增强骨料的固碳能力；生物炭能通过内养护作用促进水泥水化和水化产物的形成，并通过外部的碳化养护产生内外协同作用，加强碳化程度，从而增强骨料的力学性能和机械强度。强骨料的力学性能和机械强度。强骨料的力学性能和机械强度。

【技术实现步骤摘要】
一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法。

技术介绍

[0002]骨料是制备混凝土的基本原料，大约占混凝土总质量的三分之二左右，随着混凝土每年的使用量急剧上升，骨料的需求量也逐渐扩大。现有的骨料一般是天然骨料，如卵石、碎石和河砂等等，但是随着矿山河流等过度开采，骨料的自然资源越来越匮乏，导致天然骨料的使用成本升高。因此，找到代替天然砂石的人造骨料具有重要意义。
[0003]目前，由于二氧化碳的排放量的增加，使得全球变暖日益严重，出现了严重干旱、降雨模式变化、极端热浪、冰川融化和海平面上升等问题。建筑业是二氧化碳排放严重的行业之一，水泥行业的总排放量预计将占全球二氧化碳排放量的近8％。
[0004]城市垃圾随着城市化进程的不断推进而日益增多，垃圾焚烧过后剩余的灰渣中约80％为底灰，20％为飞灰。目前垃圾焚烧底灰的主要处理方式是填埋，但填埋需要占用大量的土地资源；且由于焚烧垃圾组成复杂，底灰中可能含有多种重金属、无机盐类物质，在垃圾焚烧底灰填埋或利用过程中，有害成分可能会在酸雨等因素作用下浸出从而导致土地环境污染。
[0005]所以，亟需提出一种二氧化碳捕捉和封存技术来减少大气中二氧化碳的浓度，并且寻找一种合理的垃圾焚烧底灰处理方式来减少土地污染和全球变暖等环境问题，并使得废物资源能够得到有效的重复利用。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法，旨在将生物炭和垃圾焚烧底灰作为制备成可用于混凝土原料的高强轻粗碳捕捉骨料来代替天然骨料，同时实现骨料力学性能的提升、二氧化碳的捕捉和封存及垃圾焚烧底灰的有效处理，保护环境且节约资源。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术的第一方面，提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其中，包括步骤：
[0009]提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；
[0010]提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；
[0011]将所述生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5):7:1:(1.5～1.9)的质量比例混合，得到混合料；
[0012]将所述混合料进行冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料。
[0013]可选地，所述废弃生物质原料包括废木屑、作物残渣、生物粪便中的至少一种。
[0014]可选地，所述提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒的步骤具体包
括：提供废弃生物质原料，进行磨碎和筛分处理，使得所述废弃生物质原料的粒径为0.063～2mm，经热解后得到生物炭灰烬颗粒。
[0015]可选地，所述热解的温度为500～700℃，时间为2h。
[0016]可选地，所述生物炭灰烬颗粒的粒径小于2.36mm，所述垃圾焚烧底灰颗粒的粒径小于2.36mm。
[0017]可选地，所述提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒的具体步骤包括：
[0018]提供垃圾焚烧底灰，进行磁选，然后经自然风化和风干28～35天、破碎、筛选后得到垃圾焚烧底灰颗粒。
[0019]可选地，所述水泥为硅酸盐水泥。
[0020]可选地，所述混合料经冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料的步骤具体包括：
[0021]将所述混合料投入圆盘造粒机中进行冷粘结造粒后，得到粗骨料坯体，所述粗骨料坯体的粒径范围为4.75～16mm；
[0022]将所述粗骨料坯体在温度20
±
2℃，相对湿度大于95％的条件下养护至少28天后，得到所述碳捕捉骨料。
[0023]可选地，所述圆盘造粒机的圆盘倾角为45
°
～60
°
，圆盘直径为1m，边缘高为1.5cm，转速为35～55rpm。
[0024]本专利技术的第二方面，提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料，其中，所述碳捕捉骨料采用本专利技术如上所述的制备方法制备而成。
[0025]有益效果：本专利技术提供了一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，本专利技术将生物炭替代部分胶凝材料加入到骨料中，可以增强骨料的碳捕捉能力，并且减少骨料水化过程中的二氧化碳排放量，增强骨料的固碳能力；通过生物炭对垃圾焚烧底灰中有机和无机污染物的高吸附能力，能够大量的处理和稳定垃圾焚烧底灰，减少环境污染和土地资源使用压力；同时，生物炭能通过内养护作用促进水泥水化和水化产物的形成，并通过外部的碳化养护产生内外协同作用，加强碳化程度，从而增强骨料的力学性能和机械强度。利用生物炭和垃圾焚烧底灰颗粒多孔轻质的特点，使得制备得到的骨料的质量较轻，可以作为轻粗骨料使用。通过矿物掺合料与水泥水化形成的C
‑
S
‑
H凝胶、钙矾石等水化产物，能够很好的固定底灰中的Cu、Pb、Cr等重金属和无机盐，绿色环保。利用矿物掺合料火山灰活性强的特点，与生物炭和垃圾焚烧底灰结合，并通过水泥作为粘接剂，使得制备得到的骨料具有较高的强度与较低的吸水率。通过本专利技术的制备方法制备得到的骨料，完全符合高强轻粗骨料的各项性能要求，能够替代天然轻骨料(浮石、页岩等)和烧结轻骨料(钢渣粉烧结骨料、陶粒等)作为轻骨料混凝土的原料，一方面减少了天然轻骨料的开采，能够有效的节约资源；另一方面，相较于需要上千摄氏度的烧结陶粒所消耗的能量，本专利技术通过冷粘结法制作骨料，耗能极低，污染少，在节约能源、环境保护等方面有着巨大的优势。本专利技术提供了一种新型的具有高经济效益和环保效益的碳捕捉骨料的生产方法、同时实现骨料力学性能的提升、二氧化碳的捕捉和封存及垃圾焚烧底灰的有效处理，保护环境且节约资源。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0029]本专利技术实施例提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，如图1所示，包括步骤：
[0030]S1、提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；
[0031]S2、提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；
[0032]S3、将所述生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5)：7:1：(1.5～1.9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；将所述生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5):7:1:(1.5～1.9)的质量比例混合，得到混合料；将所述混合料进行冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料。2.根据权利要求1所述的以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其特征在于，所述废弃生物质原料包括废木屑、作物残渣、生物粪便中的至少一种。3.根据权利要求1所述的以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其特征在于，所述提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒的步骤具体包括：提供废弃生物质原料，进行磨碎和筛分处理，使得所述废弃生物质原料的粒径为0.063～2mm，经热解后得到生物炭灰烬颗粒。4.根据权利要求1或3所述的以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其特征在于，所述热解的温度为500～700℃，时间为2h。5.根据权利要求1所述的以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其特征在于，所述生物炭灰烬颗粒的粒径小于2.36mm，所述垃圾焚烧底灰颗粒的粒径小于2.36mm。6.根据权利要求1所述的以生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，刘广，邢锋，李振林，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：