一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土技术领域，具体涉及一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法。本发明专利技术的镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，包括下述步骤：(1)向镁渣和石粉中加水搅拌均匀，得到混合料；(2)将所述混合料倒入圆盘造粒机内，启动所述圆盘造粒机，喷洒水，制备得到骨料坯体；(3)对所述骨料坯体进行预养护，降低所述骨料坯体的含水率；(4)使经步骤(3)处理所得的骨料坯体与CO2气体发生碳化反应，即得所述镁渣石粉常温固碳人造骨料。本发明专利技术的镁渣石粉常温固碳人造骨料符合标准GB

【技术实现步骤摘要】
一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法。

技术介绍

[0002]砂石骨料是国家基础设施建设用量最大、且不可或缺的材料，随着我国基础建设的迅猛发展，“砂石供应不足”问题也变得越来越紧迫。我国作为世界上最大的砂石生产国与消费国，据统计，每年基础建设需要约100亿吨的砂石骨料。如此大规模的需求，仅靠矿山开采来满足，必将造成有限自然资源的过度消耗，破坏生态环境的可持续发展。寻求绿色可替代砂石骨料迫在眉睫。
[0003]此外，全球变暖带来了一系列气候灾害，二氧化碳气体是温室气体的主要来源，二氧化碳的捕集与封存技术(CCS)被认为是减少二氧化碳排放、减缓全球变暖最经济、可行的技术途径。二氧化碳封存技术包括地质封存、海洋封存、矿物碳化封存等，而矿物碳化封存被认为是最安全的封存途径。
[0004]我国炼镁企业规模较大，占据世界金属镁产量70％以上。皮江法炼镁技术设备投入少、成本低，但生产1t镁产生镁渣6.5～8.0t，目前企业镁处理渣主要以填埋和堆积为主，污染土地并阻碍农作物生长，并造成资源浪费和生态环境的破坏。2019、2020、2021年中国金属镁产量分别为96.85万吨、96.1、96.0万吨，按照生产1t镁产渣6.5～8.0t来计算，近三年每年产生镁渣624～768万吨，但目前目前镁冶炼行业镁渣综合利用率整体上只有30％左右，目前累计堆存的镁渣至少有6000万吨，并且还在逐年累加。机制砂石粉是在生产机制砂过程中被收集储存的粉尘，但是这些粉尘的储存堆放不仅占据了大量空间,还会造成空气污染与水污染，同时也浪费了资源。对镁渣以及石粉的综合利用已成为重点研发方向。
[0005]若将上述固废经处理后使用圆盘造粒机制备成骨料，部分或全部替代天然砂石骨料，则不仅可以实现镁渣及石粉的资源化利用，从源头解决镁渣占用耕地、污染环境问题，并且能补充基础建设工程当中对天然砂石的巨量需求，符合国家可持续发展战略的需求。
[0006]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种镁渣石粉常温固碳人造骨料及其制备方法，以解决或改善现有技术中镁渣和石粉造成的占用耕地、污染环境和天然砂石不能满足实际需求中的至少一种问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，包括下述步骤：(1)向镁渣和石粉中加水搅拌均匀，得到混合料；(2)将所述混合料倒入圆盘造粒机内，启动所述圆盘造粒机，喷洒水，制备得到骨料坯体；(3)对所述骨料坯体进行预养护，降低所述骨料坯体的含水率；(4)使经步骤(3)处理所得的骨料坯体与CO2气体发生碳化反应，即得所述镁渣石粉常温固碳人造骨料。
[0009]优选地，所述镁渣为皮江法炼镁产生的镁渣，所述石粉为机制砂生产过程中产生的粉末；步骤(1)之前还包括对所述镁渣进行干燥的步骤；所述干燥的温度为90
‑
105℃，干燥的时间为3
‑
5h。
[0010]优选地，所述镁渣粒度为：过200目筛且筛余量＜10％；所述石粉的粒度≤200目。
[0011]优选地，步骤(1)中，所述镁渣和石粉的质量比为1:1；所述混合料中，水料比为5％
‑
10％。
[0012]优选地，步骤(2)中：所述圆盘造粒机的角度设定在40
°‑
45
°
；所述喷洒的水的用量为所述混合料的10％
‑
15％；所述骨料坯体的粒径为4.75
‑
15mm。
[0013]优选地，步骤(3)之前，还包括步骤A：向所述圆盘造粒机中加入镁渣的步骤；步骤A中，所述镁渣的加入量为所述混合料的5％
‑
10％。
[0014]优选地，所述预养护的温度为35
‑
50℃；所述预养护结束后所得骨料坯体的含水率为9％
‑
11％。
[0015]优选地，所述碳化反应时，所述CO2气体中CO2的体积分数为50％
‑
99％，所述碳化反应的时间为8
‑
24h。
[0016]优选地，所述CO2气体的气压为0.1
‑
0.3MPa；所述碳化反应在蒸压釜中进行。
[0017]本专利技术还提供了一种镁渣石粉常温固碳人造骨料，其采用下述技术方案：一种镁渣石粉常温固碳人造骨料，采用如上所述的方法制备得到；所述镁渣石粉常温固碳人造骨料筒压强度14
‑
16MPa，吸水率为7％
‑
9％，堆积密度为1100
‑
1200kg/m3，表观密度为1950
‑
2000kg/m3。
[0018]有益效果：
[0019]本专利技术充分利用了皮江法镁渣中含有的β
‑
2CaO
·
SiO2、γ
‑
2CaO
·
SiO2、CaO、MgO等具备碳化活性的成分，使得人造骨料坯体具备了高强度；利用石粉达成CaCO3晶种作用并完善了原料颗粒级配；通过碳化使得镁渣当中的CaO、MgO转变为CaCO3，MgCO3，避免了与水反应生成Ca(OH)2，Mg(OH)2，使镁渣避免了安定性缺陷的发生；利用CO2的捕捉与利用技术将温室气体CO2通过骨料碳化的方式达到固碳的效果，在生产产品的同时，降低了自然环境中CO2的浓度，助力双碳目标的完成。
[0020]本专利技术制备的利用镁渣及石粉高强度碳化人造骨料，筒压强度在14
‑
16MPa，吸水率为7％
‑
9％，堆积密度为1100
‑
1200kg/m3，表观密度为1950
‑
2000kg/m3，强度高，吸水率低，完全符合标准GB
‑
T
‑
17431.1
‑
2010中对高强度骨料的各种性能要求，能够替代天然骨料如砂、石等作为混凝土的原料使用，大幅度减少了天然砂石骨料的开采使用，可以有效保护矿山、节约自然资源，为混凝土建筑行业提供了一种可持续发展的方法。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0022]图1为本专利技术实施例采用的过200目筛的镁渣的XRD图；
[0023]图2为对比例采用的过100目筛的镁渣的XRD图；
[0024]图3为本专利技术实施例采用的过200目筛的石粉的XRD图；
[0025]图4为制备人造骨料的过程中，碳化反应时间与制得的人造骨料的筒压强度关系
图；
[0026]图5为预养护结束后骨料坯体含水率与制得的人造骨料的固碳率的关系图；
[0027]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)向镁渣和石粉中加水搅拌均匀，得到混合料；(2)将所述混合料倒入圆盘造粒机内，启动所述圆盘造粒机，喷洒水，制备得到骨料坯体；(3)对所述骨料坯体进行预养护，降低所述骨料坯体的含水率；(4)使经步骤(3)处理所得的骨料坯体与CO2气体发生碳化反应，即得所述镁渣石粉常温固碳人造骨料。2.根据权利要求1所述的镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，其特征在于，所述镁渣为皮江法炼镁产生的镁渣，所述石粉为机制砂生产过程中产生的粉末；步骤(1)之前还包括对所述镁渣进行干燥的步骤；所述干燥的温度为90
‑
105℃，干燥的时间为3
‑
5h。3.根据权利要求1所述的镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，其特征在于，所述镁渣粒度为：过200目筛且筛余量＜10％；所述石粉的粒度≤200目。4.根据权利要求1所述的镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镁渣和石粉的质量比为1:1；所述混合料中，水料比为5％
‑
10％。5.根据权利要求1所述的镁渣石粉常温固碳人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述圆盘造粒机的角度设定在40
°‑
45
°
；所述喷洒的水的用量为所述混合料的10％
‑
15％；所述骨料坯体的粒径为4.75<...

【专利技术属性】
技术研发人员：管学茂，刘明强，刘松辉，赵瑞奇，张海波，朱建平，罗树琼，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：