一种混凝土实心砌块的制备方法及养护系统与流程

本发明涉及建材加工，尤其是涉及一种混凝土实心砌块的制备方法及养护系统。

背景技术：

1、粉煤灰是燃煤电站的重要副产物之一，直接利用粉煤灰制备实心砌块，可以降低生产成本，实现资源再利用。目前，粉煤灰实心砌块主要通过自硬化法、水硬性法和活性掺合法来获得强度。例如，自硬化法主要利用粉煤灰本身的水化特性来获得强度；水硬性法通过添加水分与粉煤灰发生水化反应生成水化产物提高结合力；活性掺合法则是加入其他矿物掺合材料，利用其反应活性来增强材料强度。

2、随着社会经济的快速发展，混凝土用实心砌块的需求量急剧增加。直接利用粉煤灰制备实心砌块作为水泥实心砌块的替代，可以缓解需求压力。但是现有技术中直接利用粉煤灰制备的实心砌块，其力学性能较差，抗侵蚀性能不佳，质量参差不齐，难以满足混凝土用实心砌块的技术要求。同时在煤炭开采和利用过程中也产生了大量的炉底渣等其他煤基固废，直接堆存会占用土地并造成环境污染。另一方面，工业生产过程中排放的废气中含有大量co2，是重要的温室气体之一。

3、目前，利用co2处理固废制备实心砌块的方法主要集中在直接矿化技术。该方法主要是在一定温度和压力下，co2直接与固废反应生成碳酸盐，利用其增强实心砌块强度。但是该方法存在反应时间长、设备耐压要求高、预处理步骤复杂等问题。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种混凝土实心砌块的制备方法，该方法可显著提高混凝土实心砌块的抗压强度。

2、第一方面，本发明提供一种混凝土实心砌块的制备方法，包括以下步骤：

3、将炉底渣、粉煤灰、石灰石和水混合，并压制成固废实心砌块，将固废实心砌块依次置于二氧化碳矿化养护机构中，先在含水蒸气的二氧化碳氛围中进行预养护，再进行矿化处理，得到混凝土实心砌块。

4、本发明混凝土实心砌块的制备方法，主要利用水蒸气使固废中的氧化硅和氧化铝发生湿式反应，生成硅酸盐和铝酸盐水解产物，随后与二氧化碳进行矿化反应，生成稳定的碳酸盐矿物，提高产品强度。因此，在二氧化碳矿化养护机构中，可先在含水蒸气的低二氧化碳氛围中进行预养护，再在高二氧化碳纯度的氛围中进行矿化处理，也可直接在含有水蒸气的高二氧化碳氛围中进行养护。

5、本发明通过二氧化碳矿化与蒸汽耦合渐进式养护可以减少蒸汽与二氧化碳气体的使用量，减少尾气的排放，在降低能耗的同时，显著提高了二氧化碳养护的生产效率和二氧化碳气体的利用效率，以及混凝土实心砌块产品的固碳能力和矿化深度，同时可以避免升温过快造成的混凝土实心砌块产品内部分层现象，降低温室气体排放，易于大规模推广。

6、作为本技术方案优选地，在二氧化碳矿化养护机构中，所述固废实心砌块依次进行一级预养护处理、二级矿化处理和三级保温矿化处理；或所述固废实心砌块依次进行一级预养护处理、二级矿化处理，

7、其中，所述一级预养护处理时，在相对湿度大于95％的含水蒸气的二氧化碳气氛中进行，以利用水蒸气使固废中的氧化硅和氧化铝发生湿式反应，生成硅酸盐和铝酸盐水解产物；所述二级矿化处理时，在浓度大于等于99％的二氧化碳气氛中进行，以使硅酸盐和铝酸盐水解产物与二氧化碳反应，生成稳定的碳酸盐矿物，进而提高产品强度。

8、作为本技术方案优选地，所述一级预养护处理时，本发明对于压力、温度和养护时间不做严格限定，具体地，可控制压力为0.5-2mpa，并优选为1-2mpa，温度为50-150℃，并优选为100-150℃，二氧化碳浓度大于等于30％，反应时间为4-6h。

9、作为本技术方案优选地，所述二级矿化处理时，采用多级升温加压的模式，以0.5-1.0mpa/h的加压速率加压至0.5-2mpa，以30-50℃/h的升温速率升温至50-150℃，反应4-10h，采用渐进式增压升温养护方法，不仅可以避免升温过快造成的混凝土实心砌块产品内部分层现象，降低温室气体排放，而且可以充分利用余热，降低矿化养护成本。

10、作为本技术方案优选地，所述三级保温矿化处理时，继续保持二级矿化处理时的压力和温度进行保温养护，具体地，矿化反应的压力为0.5-2.0mpa，温度为50-150℃，时间为4-10h。

11、作为本技术方案优选地，所述混凝土实心砌块包括以下重量份数的原料：粉煤灰60-80份、炉底渣20-30份、石灰石5-15份、电石渣0-5份和水10-15份。

12、本发明利用粉煤灰和炉底渣替代水泥制备实心砌块，不仅可以缓解需求压力，而且通过掺杂电石渣，可进一步利用其反应活性增强材料的强度。研究表明，以该组分的原料压制成固废实心砌块，并采用本发明的养护方法进行间接矿化处理，可生成稳定的碳酸盐矿物，提高产品的抗压强度。

13、作为本技术方案优选地，本发明对于炉底渣和粉煤灰的粒径不做严格限定，优选为5-30mm。

14、作为本技术方案优选地，在进行养护处理之前，将粉煤灰、炉底渣和石灰石按比例混合，并加入水和电石渣，湿磨至全部成分通过0.06-0.09mm方孔筛，然后将湿磨料装入模具中压制成固废实心砌块。

15、第二方面，本发明还提供了一种混凝土实心砌块养护系统，也理应属于本发明的保护范围，具体包括依次首尾连通的原料预处理机构、混合机构、压砖机构、混凝土实心砌块养护装置和产品收集机构，其中，所述混凝土实心砌块养护装置包括蒸汽发生器、二氧化碳气源和二氧化碳矿化养护机构，所述蒸汽发生器和所述二氧化碳气源均与所述二氧化碳矿化养护机构连通。

16、其中，原料预处理机构可对煤基固废进行粉碎、配比等预处理，包含破碎机、筛分机、输送机、混合机、压砖机等设备；混凝土实心砌块养护装置可在一定温度和压力下，用含co2的工业废气对预处理料进行养护反应，具体包括反应釜、加热装置、搅拌装置、co2供给装置、温度控制器、压力计等；产品收集机构则主要用于对养护后的实心砌块产品进行筛分、包装。

17、本发明的养护系统采用了先进的参数自动控制装置，可以精确调控反应过程中的温度、压力、co2浓度等参数，利用co2的矿化作用，促进煤基固废中的活性组分发生矿化反应，从而获得强度更高的混凝土实心砌块产品。

18、作为本技术方案优选地，还包括乏气回收机构，所述乏气回收机构与所述二氧化碳矿化养护机构连通，乏气回收机构可及时对二氧化碳矿化养护机构中的乏气和余热进行回收利用。

19、有益效果：

20、本发明混凝土实心砌块的制备方法，主要利用水蒸气使固废中的氧化硅和氧化铝发生湿式反应，生成硅酸盐和铝酸盐水解产物，随后与二氧化碳进行矿化反应，生成稳定的碳酸盐矿物，提高产品强度。本发明通过二氧化碳矿化与蒸汽耦合渐进式养护可以减少蒸汽与二氧化碳气体的使用量，减少尾气的排放，在降低能耗的同时，显著提高了二氧化碳养护的生产效率和二氧化碳气体的利用效率，以及混凝土实心砌块产品的固碳能力和矿化深度，同时可以避免升温过快造成的混凝土实心砌块产品内部分层的现象，降低温室气体排放，易于大规模推广。

21、本发明混凝土实心砌块养护系统无需高温高压设备，反应条件温和，避免了预处理工序，总体过程简单快速，与现有技术相比，不仅降低了成本，而且提高了单位能耗下二氧化碳的固定量，具有显著的技术经济优势。