一种水泥基二氧化碳固化剂及其制备方法
【专利说明】一种水泥基二氧化碳固化剂及其制备方法
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技术领域
[0002]本发明属于材料科学与工程领域，具体涉及一种水泥基二氧化碳固化剂及其制备方法。
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【背景技术】
[0004]工业生产中大型化石燃料及生物能源的燃烧，会向大气中排放大量二氧化碳而导致气候平衡的破坏。为了减少二氧化碳的对大气的影响，目前采取了各种二氧化碳封存技术。海洋封存可将二氧化碳注入水柱体或海底，但会降低海水PH值，影响深海生物的生长，同时，长远来看，贮藏在海洋中的二氧化碳会缓慢地逸出水面，回归大气；地质封存可将二氧化碳封闭于深层地下，但会破坏地质深层贮藏带的矿物质，改变深层地质结构，同时技术要求高，风险较大；矿石碳化可利用天然硅酸盐中的碱性和碱土氧化物将二氧化碳固化，但自然碳化过程十分缓慢。因此，目前迫切需要一种经济的二氧化碳固化剂，既能相对快速有效地吸收二氧化碳，同时又不对环境造成额外的危害。
[0005]磨细矿渣是冶铁工业的副产品，一般每生产I吨生铁，要排出0.3-1.0吨废渣，因此它也是一种量大面广的工业废渣。磨细矿渣在急冷时形成大量的无定形活性玻璃体结构或网络结构，具有较高的潜在活性，是水泥基材料活性掺合料的重要来源。
[0006]目前，我国水泥产能在不断扩大，但产能过剩问题日益凸显。虽然近几年在政府相关部门、行业协会及水泥企业的共同努力下，遏制水泥行业产能过剩工作初显成效，但全行业化解产能工作仍面临较大压力。如何化解产能过剩是我们应该深入思考的问题。
[0007]为减少二氧化碳的排放、保持生态平衡，大量利用磨细矿渣和水泥生产二氧化碳固化剂，既能充分利用磨细矿渣，减少工业废料堆积给环境造成的危害，又能促进水泥多样化使用，缓解水泥行业产能过剩的压力，这对于贯彻可持续发展战略、节能减排和保护环境具有重要意义。
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【发明内容】
[0009]本发明提供一种水泥基二氧化碳固化剂及其制备方法，制备的二氧化碳固化剂能够有效地吸收二氧化碳而不对环境产生额外的压力，同时取材便利，大量利用固体废弃物磨细矿渣和普通建筑材料水泥，促进磨细矿渣的资源化利用和水泥的多样化使用，维护生态环境。
[0010]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
一种水泥基二氧化碳固化剂，其特征在于:含有29.4%-46.7%的磨细矿渣、11.8%-26.7%的水泥、34.9%_44.1%的水、0.8%-1.8%的发泡剂、1.2%_3.3%的脱硫石膏和0.5%-2.7%的MgO ;所述百分比为质量分数。
[0011]上述水泥基二氧化碳固化剂的制备方法，该方法步骤如下:
步骤1，将磨细矿渣、水泥、脱硫石膏、MgO粉末和水按比例拌合成水泥浆体，其中拌合用水量为配比总水量扣除液体发泡剂稀释用水量；
步骤2，将液体发泡剂加入到10倍质量水中稀释为发泡剂溶液，在设定压力为0.3-0.4MPa条件下利用压缩空气将发泡剂溶液和压缩空气在混合室内混合，而后注入到之前拌合的水泥浆体中；
步骤3，将含发泡剂的水泥浆体注入为边长为2-3cm的立方体试模，硬化的浆体先在温度
60±2°C的饱和蒸汽环境下养护28天，再在温度20±2°C、湿度90%环境下养护62天。
[0012]本发明的有益效果:
二氧化碳的排放导致的环境问题越来越突出，现有二氧化碳固化措施并不完善。本发明提供的水泥基二氧化碳固化剂主要由磨细矿渣、水泥、水组成，此外还含有发泡剂、脱硫石膏和MgO，取材便利，成本低廉，可有效吸收二氧化碳，同时合理利用了工业废料，减少了环境污染，保护了生态环境，应用前景广阔。
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【具体实施方式】
[0014]实施例1
一种水泥基二氧化碳固化剂的配比为:磨细矿渣43.8%，水泥12.5%，水40.9% (其为配比总水量)，发泡剂1.0%、脱硫石膏1.25%，MgO 0.55%。所述百分比为质量分数，以下同。
[0015]制备方法如下:步骤1，将磨细矿渣43.8%、水泥12.5%、脱硫石膏1.25%、MgO粉末0.55%和30.9%水(30.9%为拌合用水量)按比例拌合成水泥浆体。
[0016]步骤2，在设定压力为0.3-0.4MPa条件下利用压缩空气将发泡剂溶液(发泡剂溶液由1.0%发泡剂和10%水组成，其中10%水为液体发泡剂稀释用水量，所述百分比为占水泥基二氧化碳固化剂的质量比例)和压缩空气在混合室内混合，而后注入到之前拌合的水泥浆体中。
[0017]步骤3，将含发泡剂的水泥浆体注入为边长为2cm的立方体试模，硬化的浆体先在温度60°C的饱和蒸汽环境下养护28天，再在温度20±2°C、湿度90%环境下养护62天。
[0018]本实施例取100块制备的二氧化碳固化剂置于二氧化碳浓度为25%、湿度70%的碳化试验箱内，经过7天，碳化试验箱内二氧化碳浓度减少16.2%，经过28天，二氧化碳浓度减少 60.0%。
[0019]实施例2
一种水泥基二氧化碳固化剂的配比为:磨细矿渣33.3%，水泥26.7%，水35.2%，发泡剂
0.8%、脱硫石膏2.6%，MgO 1.4%。制备方法同实施例1。
[0020]本实施例取100块制备的二氧化碳固化剂置于二氧化碳浓度为25%、湿度70%的碳化试验箱内，经过7天，碳化试验箱内二氧化碳浓度减少14.3%，经过14天，二氧化碳浓度减少 35.8%ο
[0021]实施例3一种水泥基二氧化碳固化剂的配比为:磨细矿渣38.2%，水泥14.7%，水42.9%，发泡剂
1.8%、脱硫石膏1.8%，MgO 0.6%ο制备方法同上。
[0022]本实施例取100块制备的二氧化碳固化剂置于二氧化碳浓度为25%、湿度70%的碳化试验箱内，经过7天，碳化试验箱内二氧化碳浓度减少17.9%，经过28天，二氧化碳浓度减少 62.3%ο
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种水泥基二氧化碳固化剂，其特征在于:含有29.4%-46.7%的磨细矿渣、.11.8%-26.7%的水泥、34.9%_44.1%的水、0.8%-1.8%的发泡剂、1.2%_3.3%的脱硫石膏和.0.5%-2.7%的MgO ;所述百分比为质量分数。2.—种权利要求1所述水泥基二氧化碳固化剂的制备方法，其特征在于:该方法包括以下制备步骤: 步骤1，将磨细矿渣、水泥、脱硫石膏、MgO粉末和水按比例拌合成水泥浆体，其中拌合用水量为配比总水量扣除液体发泡剂稀释用水量； 步骤2，将液体发泡剂加入到10倍质量水中稀释为发泡剂溶液，在设定压力为.0.3-0.4MPa条件下利用压缩空气将发泡剂溶液和压缩空气在混合室内混合，而后注入到之前拌合的水泥浆体中； 步骤3，将含发泡剂的水泥浆体注入为边长为2-3cm的立方体试模，硬化的浆体先在温度 .60±2°C的饱和蒸汽环境下养护28天，再在温度20±2°C、湿度90%环境下养护62天。
【专利摘要】本发明涉及的是一种水泥基二氧化碳固化剂及其制备方法，成分包括磨细矿渣、水泥、水、发泡剂、脱硫石膏、MgO，其质量比例为：磨细矿渣29.4%-46.7%，水泥11.8%-26.7%，水34.9%-44.1%，发泡剂0.8%-1.8%、脱硫石膏1.2%-3.3%，MgO 0.5%-2.7%。本发明提供的水泥基二氧化碳固化剂，对贯彻可持续发展战略、节能利废和保护环境具有十分重要的促进作用，前景广阔。
【IPC分类】C04B38/02, C04B22/14, C04B18/12, C04B28/00
【公开号】CN104891878
【申请号】CN201510247602
【发明人】蒋林华, 游渌棽, 徐怡, 储洪强, 张研
【申请人】河海大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日