【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固碳胶凝材料，尤其涉及一种固废基低钙固碳胶凝材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、传统的硅酸盐水泥生产排放大量co2，由此加剧了地球温室效应，并进一步引起气候变化。低钙固碳胶凝材料可实现生产过程减碳、应用过程固碳，且可以协同利用大量钙质、硅质固体废弃物，是实现建材行业低碳转型发展的重要举措之一。
2、我国西部及北部地区具有丰富的风积沙储量，我国每年产生大量尾矿，其综合利用率仍然在较低水平。广泛分布的铁尾矿、钼尾矿、金尾矿均可用于低钙固碳胶凝材料的生料配料。但各类工业固废掺量较大时，所引入的al、fe、mg、k、na等杂质离子含量也相应增多，虽然可以依据最低共熔点原理降低烧结温度，但也导致了β-c2s、γ-c2s、c3s2、cs四种低钙可碳化硅酸盐矿物含量的降低，从而影响制品的碳化程度和力学性能。因此急需开发一种技术，在高固废配料比例的同时，制品仍具有较高的力学性能和固碳量。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出固废基低钙固碳胶凝材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种固废基低钙固碳胶凝材料。根据本专利技术的实施例，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料包括钙质原料和硅质原料，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基化学成分包括：37.2~56.7重量份cao，27.1~42.2重量份sio2，4.5~8.9重量份al2o3，1.0~
3、cao与sio2的摩尔比为0.9~2.3，al2o3与sio2的质量比为0.10~0.22。
4、根据本专利技术上述实施例的固废基低钙固碳胶凝材料，制备原料采用钙质原料和硅质原料，钙质原料和硅质原料可均来自于固废料，因而可显著提高固废的利用率，降低资源负荷。通过控制固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基化学成分在上述范围内，低钙固碳胶凝材料的高碳化矿物含量较高，凝胶材料具有优异的碳化性能和力学性能。特别是，控制cao与sio2的摩尔比在上述范围内，可以设计不同硅酸钙组成的配料，al2o3与sio2的质量比在上述范围内，可以在保障液相含量、促进烧结的同时，避免产生更多不具水化、碳化活性的矿物，必要的mg、fe含量也可以起到对矿物改性的效果。由此，该固废基低钙固碳胶凝材料具有优异的力学性能和碳化性能，具体地，固废基低钙固碳胶凝材料碳化24h强度最高可达158mpa，固碳量最高可达230kgco2/t。
5、需要说明的是，固废基低钙固碳胶凝材料的碳化是本领域常规操作，例如，碳化样品采用0.1~0.3的水固比、在1.0~3.0t的压力下成型；碳化条件为co2浓度为60%~100%、压力为0.1~0.3bar。同时，固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基是指原料通过灼烧去除烧失量后的组成比例，灼烧条件本领域技术人员可根据实际进行选择，例如，灼烧温度为925℃~975℃，在上述灼烧温度下至恒重，例如灼烧的时间约为1小时左右至恒重。
6、在本专利技术的一些实施例中，所述钙质原料包括电石渣、镁渣、硅钙渣中的至少一种。由此，可以充分利用固体废料，降低资源负荷。
7、在本专利技术的一些实施例中，所述硅质原料包括铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、风积沙中的至少一种。由此，可以充分利用固体废料，降低资源负荷。
8、本领域技术人员可以理解的是，钙质原料和硅质原料来源不同，其具体的组成成分也会存在差异，本领域技术人员可根据实际对具体的钙质原料和硅质原料进行选择，只需要固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基化学成分满足上述条件即可。
9、本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种制备上述固废基低钙固碳胶凝材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：
10、（1）将钙质原料和硅质原料的混合粉碾磨，得生粉料；
11、（2）将所述生粉料压坯成型，得生坯；
12、（3）将所述生坯煅烧粉磨，得固废基低钙固碳胶凝材料。
13、在本专利技术的一些实施例中，步骤（1）中，所述生粉料在0.080mm方孔筛筛余量小于15%。专利技术人发现，所述生粉料在0.080mm方孔筛筛余量小于15%，可以确保原材料充分混匀、提升烧结效果。
14、在本专利技术的一些实施例中，步骤（2）中，所述生坯形状包括片状、球状或柱状。
15、在本专利技术的一些实施例中，所述片状生坯厚度小于15mm。
16、在本专利技术的一些实施例中，所述球状生坯和所述柱状生坯的直径分别不大于15mm。
17、在本专利技术的一些实施例中，步骤（3）中，所述煅烧的温度为1150℃~1300℃，时间为30min~120min。专利技术人发现，控制煅烧的温度和时间在上述范围内，可以达到充分烧结，减少游离态cao、sio2，并避免出现过多液相。
18、在本专利技术的一些实施例中，步骤（3）中，固废基低钙固碳胶凝材料的比表面积为320m2/kg~450m2/kg。专利技术人发现，固废基低钙固碳胶凝材料的比表面积在上述范围内，可以提升碳化效果。
19、本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了上述固废基低钙固碳胶凝材料或上述方法制备的固废基低钙固碳胶凝材料在建材领域中的应用。
20、本专利技术具有至少如下技术效果：
21、（1）本专利技术提供的固废基低钙固碳胶凝材料，采用的铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、风积沙及电石渣、镁渣、硅钙渣等，固废掺配比高，也可使用全固废配料方案，因此显著提高了固废的利用率，降低了资源负荷低。
22、（2）本专利技术提供的固废基低钙固碳胶凝材料具有较高的可碳化矿物含量。虽然含有al及k、na杂质元素时，熟料易烧性更好，但其含量较高时，易在熟料矿相体系中形成钙铝黄长石相，通常被认为是一种不具有水化活性的矿物，也很难通过碳化而获取强度。本专利技术经过合理的mg、fe调控后，可形成mg（fe）掺杂的一系列改性钙铝黄长石，该矿物具有水化活性，并为碳化过程提供ca、mg等离子。本专利技术形成以cs、c3s2、β-c2s、γ-c2s及mg改性钙铝黄长石的一种或几种矿物为主的组合，提高了碳化后的制品强度。同时本专利技术的k、na离子在矿物相中可以起到平衡电荷、增加位错缺陷的作用。因而本专利技术的固废基低钙固碳胶凝材料经碳化后，其强度和固碳量均有较大水平的提升。
23、（3）本专利技术的低钙固碳胶凝材料具有优异的碳化性能和力学性能，碳化24h强度最高可达158mpa，固碳量最高可达230kgco2/t。
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1.一种固废基低钙固碳胶凝材料，其特征在于，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料包括钙质原料和硅质原料，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基化学成分包括：37.2~56.7重量份CaO，27.1~42.2重量份SiO2，4.5~8.9重量份Al2O3，1.0~5.0重量份MgO，1.5~6.0重量份Fe2O3，0.5~3.0重量份K2O，0.8~2.0重量份Na2O；
2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述钙质原料包括电石渣、镁渣、硅钙渣中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述材料，其特征在于，所述硅质原料包括铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、风积沙中的至少一种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述固废基低钙固碳胶凝材料的方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（1）中，所述生粉料在0.080mm方孔筛筛余量小于15%。
6.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（2）中，所述生坯形状包括片状、球状或柱状。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述片状生坯厚度小于
8.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤（3）中，所述煅烧的温度为1150℃~1300℃，时间为30min~120min。
9.根据权利要求4或8所述方法，其特征在于，步骤（3）中，固废基低钙固碳胶凝材料的比表面积为320m2/kg~450m2/kg。
10.权利要求1-3中任一项所述固废基低钙固碳胶凝材料或权利要求4-9中任一项所述方法制备的固废基低钙固碳胶凝材料在建材领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种固废基低钙固碳胶凝材料，其特征在于，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料包括钙质原料和硅质原料，所述固废基低钙固碳胶凝材料的制备原料的灼烧基化学成分包括：37.2~56.7重量份cao，27.1~42.2重量份sio2，4.5~8.9重量份al2o3，1.0~5.0重量份mgo，1.5~6.0重量份fe2o3，0.5~3.0重量份k2o，0.8~2.0重量份na2o；
2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述钙质原料包括电石渣、镁渣、硅钙渣中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述材料，其特征在于，所述硅质原料包括铁尾矿、钼尾矿、金尾矿、风积沙中的至少一种。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述固废基低钙固碳胶凝材料的方法，其特征在于，包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑永超，杨凤鸣，芮雅峰，赵思雪，张政，张吉秀，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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