碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法及用途

本发明涉及固废制备建筑制品，具体为碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法及用途。

背景技术：

1、co2是造成温室效应最主要的气体，约占温室气体的2/3，近年来，随着大量化石燃料的消耗，引起大气中co2迅速增加，由此引起的温室效应、全球变暖，逐渐引起国际社会的广泛关注，通过co2的源头减排和固定封存是减少大气中co2的重要途径，然而占人类co2总排放3/4的化石燃料在相当长得时期内是世界各国采取的首选燃料，至少持续至21世纪中叶，因而co2的固定封存是减少大气中co2浓度的重要途径之一。

2、其中一个重要途径是将固废通过有效处理并连同二氧化碳一起转化为新型建材产品，目前，水泥基材料是全球范围内的首要建筑材料，其全球年消耗量在300亿吨左右，绝大部分来自我国，由于巨大的使用量，水泥基材料的环境影响显著，目前，水泥产业的碳排放约占全球人类活动排放总量的8％。因此，建材行业十分注重开发绿色建材以降低资源消耗和环境成本，一些工业固废被用作常规混合材或掺合料生产绿色水泥基材料，如粉煤灰、矿粉、和钢渣等，但这些固废的利用率较低，如仅用于替代10-20％的水泥，难以实现大体积使用，因此不能有效解决工业领域的固废处理问题。

3、而目前关于co2固定技术主要有地址固定、海洋封存、生物固碳和co2矿物碳酸化固定等，相比于其他固定技术，co2矿物碳酸化固定技术的环境风险小、可实现co2的永久封存，截止目前，大家研究的co2矿物碳酸化固定是模仿自然界中ca/mg硅酸矿物质的风化过程，反应方程如下：

4、(ca，mg)xsiyh2z(s)+co2(g)＝x(ca，mg)co3(s)+ysio2(s)+zh2o(1/g)

5、co2矿物碳酸化固定工艺路线有直接路线和间接路线，分别为：

6、1)、直接工艺为碳酸化反应由co2与矿石颗粒直接一步进行，生成碳酸盐，包括直接干法气固碳酸化、直接湿法碳酸化。

7、2)间接工艺为首先用浸出剂媒质从矿物中浸出钙、镁离子，然后进行碳酸化反应生成碳酸盐及媒质，所用的媒质主要有盐酸、硫酸、氯化镁熔盐、乙酸、氢氧化钠等，媒质再循环利用。

8、在上述传统工艺路线中，直接干法工艺反应过程慢、反应条件苛刻、转化率低，直接湿法需采掘大量矿石，矿石处理能耗高，并会引起环境问题，间接路线存在媒质再利用能耗高、腐蚀性强等缺陷，总之现有的工艺技术存在经济成本高、难于工业化的问题；

9、现针对上述存在的问题，提出碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法及用途。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法及用途，具备固碳效率高、固碳时间短、能耗低和产品抗压强度高的优点。

3、(二)技术方案

4、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一：将粉煤灰作为主要原料与钢渣混合制成混合物；

6、步骤二：在步骤一得到的混合物中加入碱性激发剂混合得到浆料；

7、步骤三：将步骤二得到的浆料置入模具中，压制成型坯体；

8、步骤四：将步骤三得到的成型坯体经碳化后得到所述建筑制品。

9、进一步，所述碱性激发剂为氢氧化钠与水玻璃的混合物。

10、进一步，步骤一中制备混合物的具体操作如下：

11、按配比加入粉煤灰、钢渣、骨料和水混合搅拌均匀得到混合物；

12、步骤二中制备浆料的具体操作如下：

13、将碱性激发剂以水溶液形式掺入混合物内，经混合搅拌得到浆料。

14、进一步，在步骤三中，压制成型坯体的具体操作如下：

15、将置入浆料的模具在压力10mpa、保压30s的条件下，成型坯体。

16、进一步，在步骤四中，将成型坯体经碳化操作前，还包括：

17、将成型坯体在温度(20±2)℃、湿度不低于95％的室内环境中静置120min。

18、进一步，在步骤四中，将成型坯体经碳化的具体操作如下：

19、1)、将成型坯体置于碳化反应室中，所述碳化反应室中还设置吸水树脂，保持碳化反应室相对湿度为70±5％；

20、2)、设定碳化反应室的co2压力为0.1mpa～1.4mpa，保持纯co2(≥99.9％)，设定碳化时间为10min～7d；

21、3)、碳化反应室碳化结束后即得到所述建筑制品。

22、进一步，所述粉煤灰的平均粒度为1～50μm，骨料的平均粒径为3.6mm～7.6mm。

23、进一步，所述步骤二中碱性激发剂的制备过程如下：

24、1)、将水玻璃与去离子水混合均匀，并持续搅拌；

25、2)、称取固体氢氧化钠，然后缓慢倒入水玻璃与去离子水的混合溶液中，用保鲜膜密封烧杯口，保持搅拌、溶液变得澄清后停止搅拌；

26、3)、待溶液冷却到室温后，将溶液转移到容器中并密封保存，至少陈置24h。

27、进一步，所述粉煤灰、钢渣、骨料、水和激发剂的优选配比为2:2:1:1：0.032。

28、碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的用途，将所述建筑制品用于墙体材料、路面材料、屋面材料的制备。

29、本发明的有益效果是：

30、本发明以工业固废粉煤灰和钢渣为原料，通过碱激发粉煤灰和钢渣，产生易吸收二氧化碳的c-a-s-h凝胶，较现有的c3s、c2s等硅酸盐矿物更易发生碳化反应，有效提高co2在砖块中的扩散速率，大大提高了固碳效率和减少了固碳时间，从而降低能耗，提高固碳率和产品抗压强度，并且本发明原料为电厂运行过程中所产生的固废及二氧化碳，经处理后将其应用转化为新型建材制品，其工艺简单且成本低，从而大大提升了其绿色水平和商业价值。

技术特征：

1.碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：所述碱性激发剂为氢氧化钠与水玻璃的混合物。

3.根据权利要求1所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：步骤一中制备混合物的具体操作如下：

4.根据权利要求1所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：在步骤三中，压制成型坯体的具体操作如下：

5.根据权利要求1所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：在步骤四中，将成型坯体经碳化操作前，还包括：

6.根据权利要求1所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：在步骤四中，将成型坯体经碳化的具体操作如下：

7.根据权利要求3所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰的平均粒度为1～50μm，骨料的平均粒径为3.6mm～7.6mm。

8.根据权利要求2所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：所述步骤二中碱性激发剂的制备过程如下：

9.根据权利要求3所述的碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰、钢渣、骨料、水和激发剂的优选配比为2:2:1:1：0.032。

10.碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的用途，其特征在于：将所述建筑制品用于墙体材料、路面材料、屋面材料的制备。

技术总结本发明涉及固废制备建筑制品技术领域，且公开了碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将粉煤灰作为主要原料与钢渣混合制成混合物；步骤二：在步骤一得到的混合物中加入碱性激发剂混合得到浆料；步骤三：将步骤二得到的浆料置入模具中，压制成型坯体；步骤四：将步骤三得到的成型坯体经碳化后得到所述建筑制品。该碱激发固废固结二氧化碳的建筑制品的制备方法，具备固碳效率高、固碳时间短、能耗低和产品抗压强度高的优点。技术研发人员：卢浩,刘华臣,郑传啸,赵文君受保护的技术使用者：新疆大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19