【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳固碳。具体地说是一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法和装置。
技术介绍
1、随着温室气体co2的排放逐渐增多，碳减排策略已被提上日程。大多研究学者利用建筑材料来进行碳养护以实现碳减排的目的。碳养护是一种co2从外部进入水泥基材料内部发生碳固化反应实现碳封存的方法。近年来co2直接拌和水泥基材料成为一种备受关注的内部固碳技术，其技术核心是在混凝土、砂浆等搅拌过程中将从工业端捕获的co2注入到混合物中，使co2与硅酸盐水泥熟料矿物及其水化产物产生碳矿化反应，达到提升产品性能和减少产品碳足迹的效果。然而，碳养护技术与co2直接拌和水泥基材料技术单一使用并不能达到可观的固碳效果，两种方法都联合使用可以一定程度的提高固碳率，因此使用co2直接拌和水泥基材料的方法与碳养护协同使用更有利于固碳。在前期采用co2拌和水泥基材料的方法进行内部固碳，在前期co2与水泥基材料内的水化产物ca(oh)2进行反应生成caco3，caco3为细小颗粒作为晶种存在，促进了在后期的碳养护过程中碳固化反应的进行。因此，研发一种新型的co2拌和水泥基材料的固碳方法具有重要意义。
2、电石渣是工业废渣的一种，是电石(cac2)水解制取乙炔的副产物，主要成分是ca(oh)2(含量>80%)，具有极大的矿化固定co2的潜力，我国又是电石渣固废排放大国，因此，对电石渣进行无害化处理和资源化高效利用是解决电石行业环境污染问题的必由之路。
3、专利cn115215586a公开了一种由电石渣湿磨固碳制备免蒸压加气混凝
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法和装置，以解决现有的电石渣固碳不能直接利用工业化回收的低浓度二氧化碳烟气的技术问题。本专利技术利用电石渣进行前期预碳-后期碳养护不仅解决了碳减排的问题，而且也有效利用了工业固废电石渣，若将其在实际中大量应用将会产生很好的经济效益。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，包括如下步骤：
4、步骤（1）、将电石渣与水混合并密封静置，得到电石渣悬浮液；
5、步骤（2）、在密封状态下，边搅拌边向电石渣悬浮液中通入含二氧化碳的固碳气体进行固碳反应，固碳反应结束后，得到预碳电石渣浆液；
6、步骤（3）、将预碳电石渣浆液与水泥浆干料混合搅拌，得到电石渣水泥浆；
7、步骤（4）、将电石渣水泥浆注入到模具中成型，脱模后得到电石渣水泥坯料；
8、步骤（5）、将电石渣水泥坯料置于碳养护箱中进行碳养护，碳养护结束后，得到水泥基建材成品。
9、本专利技术利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，在预拌电石渣过程中通入二氧化碳制备预碳电石渣浆液，避免了直接添加电石渣导致的其与水泥不相容的问题，然后将制备的预碳电石渣浆液与水泥浆体混合后用于制备电石渣水泥坯料，最后对电石渣水泥坯料进行碳养护得到水泥基建材成品。在预拌电石渣过程中生成的caco3作为晶种会促进碳养护过程中碳固化反应的进行。在整个过程中，通过电石渣废弃物的利用以及内、外固碳的两种技术手段，实现了固废固碳绿色理念，对保护环境、提高经济效益、提升力学性能和缓解温室效应做出了重大贡献。
10、上述利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为5～75μm；电石渣与水的质量之比为1：（1.5～5）；密封静置时间为10～20min。该粒径范围的电石渣与水按照1：（1.5～5）的质量比混合后能够形成浓度适中的电石渣悬浮液，经过10～20min的密封静置，可使电石渣中的氢氧化钙（ch）尽可能多的溶解分散到水中，有利于后续碳化反应的进行。
11、如果电石渣粒径过大，则在固碳过程中电石渣悬浮液中以“石灰乳”形式存在的氢氧化钙不能及时的补充溶解到水中参与固碳反应而影响固碳效果，若电石渣粒径过小，则生成的碳酸钙颗粒会将氢氧化钙包裹而影响其参与固碳反应。
12、如果电石渣悬浮液中电石渣与水的用量之比超出上述范围，比如，电石渣用量过大，则形成的电石渣悬浮液中“石灰乳”更密实，在固碳反应过程中，“石灰乳”中的氢氧化钙不容易被快速释放，从而影响固碳反应效率；并且，电石渣用量过大也会影响最终形成的水泥基建材的强度；但若电石渣用量过小，则通入的二氧化碳气体难以捕获到充足的氢氧化钙而得不到充分反应，进而影响固碳气体中二氧化碳的利用率。
13、本专利技术将电石渣悬浮液中特定粒径范围的电石渣与水的比例控制在上述范围内，能够使得电石渣中的一部分氢氧化钙充分溶解到水中，另一部分与水结合暂时形成密实度适中的“石灰乳”，在固碳反应过程中，“石灰乳”中的氢氧化钙能够随着水中氢氧化钙的消耗而不断地快速释放到水中参与固碳，这不仅能够显著提高电石渣的固碳效率，而且能够使通入的固碳气体有充足的固碳反应机会，从而使得低二氧化碳浓度的固碳气体中二氧化碳也能得到充分利用，直接利用水泥厂或钢铁厂回收的烟道气，避免使用高浓度二氧化碳。
14、上述利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为10～40μm；电石渣与水的质量之比为1：2.5；密封静置时间为10min。密封静置目的为了使电石渣中的氢氧化钙能够尽可能多溶解，从而使电石渣悬浮液的ph升高，这时再通入二氧化碳更容易发生反应，有利于提高固碳效率和固碳气体中的二氧化碳的利用率；如果不进行静置密封，立刻通入含co2气体的固碳气体进行固碳反应，会导致固碳气体中的co2比氢氧化钙更易溶于水，从而使电石渣悬浮液的ph值迅速降低，这样形成的酸性环境更不利于碳化反应的进行，从而不利于低浓度二氧化碳固碳气体的充分利用。
15、上述利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，步骤（2）中，固碳反应过程中：搅拌速率为600～800rpm；固碳气体的流量为1.5～2.5l/min；固碳反应在常温环境下进行；固碳反应时间为10～30min；固碳气体中二氧化碳的体积浓度大于或等于20%。
16、固碳反应过程中，若搅拌速率过低，将导致co2气体无法均匀分布在电石渣悬浮液中，影响电石渣与co2的接触效果，导致caco3生成不足，不仅影响固碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为5～75μm；电石渣与水的质量之比为1：（1.5～5）；密封静置时间为10～20min。
3.根据权利要求2所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为10～40μm；电石渣与水的质量之比为1：2.5；密封静置时间为10min。
4.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（2）中，固碳反应过程中：搅拌速率为600～800rpm；固碳气体的流量为1.5～2.5L/min；固碳反应在常温下进行；固碳反应时间为10～30min；固碳气体中二氧化碳的体积浓度大于或等于20%。
5.根据权利要求4所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（2）中，固碳反应过程中：搅拌速率为600rpm；固碳气体的流量为2.0L/min；固碳反应时间为20m
6.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（3）中，预碳电石渣浆液与水泥浆干料的质量之比为1：（0.8～1.5）；混合搅拌时间为3～10min；水泥浆干料为以水泥作为胶凝材料的复合材料；水泥浆干料的制备方法为：将水泥浆干料各原料组分按照设计配比混合搅拌3～5min。
7.根据权利要求6所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（3）中，预碳电石渣浆液与水泥浆干料的质量之比为1：1.14；混合搅拌时间为3min；水泥浆干料为水泥、水泥砂浆干料或混凝土干料；制备水泥浆干料时混合搅拌时间为3min；水泥为强度等级为42.5普通硅酸盐水泥。
8.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（4）中，电石渣水泥浆成型条件为：常温常压下静置24h后脱模；步骤（5）中，碳养护的条件为：二氧化碳的体积浓度为20±3%，相对湿度为70±5%，温度为20±3℃；碳养护时间为7～28天。
9.根据权利要求1-8任一所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为10～40μm；电石渣与水的质量之比为1：2.5；密封静置时间为10min；
10.一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的装置，其特征在于，包括二氧化碳储存容器、一次混合容器、废气吸收池、二次混合容器、建材成型模具和碳养护箱，一次混合容器为密闭容器；二氧化碳储存容器的气体出口端与一次混合容器的气体入口端流体导通，一次混合容器的气体出口端与废气吸收池的气体入口端流体导通；一次混合容器的浆体出口端与二次混合容器的浆体入口端流体导通；二次混合容器的浆体出口端与建材成型模具的浆体入口端流体导通；建材成型模具脱模后的电石渣水泥坯料转移至碳养护箱中进行碳养护；
...【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为5～75μm；电石渣与水的质量之比为1：（1.5～5）；密封静置时间为10～20min。
3.根据权利要求2所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（1）中，电石渣的粒径范围为10～40μm；电石渣与水的质量之比为1：2.5；密封静置时间为10min。
4.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（2）中，固碳反应过程中：搅拌速率为600～800rpm；固碳气体的流量为1.5～2.5l/min；固碳反应在常温下进行；固碳反应时间为10～30min；固碳气体中二氧化碳的体积浓度大于或等于20%。
5.根据权利要求4所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（2）中，固碳反应过程中：搅拌速率为600rpm；固碳气体的流量为2.0l/min；固碳反应时间为20min；固碳气体为经过液化提纯的纯度为体积分数为99.99%的二氧化碳气体；或者，固碳气体为经过液化提纯的纯度为体积分数为99.99%的二氧化碳气体与空气混合后的气体；或者，固碳气体为水泥厂和/或钢铁厂回收的烟道气。
6.根据权利要求1所述的利用二氧化碳预碳电石渣制备水泥基建材的方法，其特征在于，步骤（3）中，预碳电石渣浆液与水泥浆干料的质量之比为1：（0.8～1.5）；混合搅拌时间为3～10min；水泥浆...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵燕茹，李龙，关鹤，白建文，时金娜，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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