一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统

1.本发明涉及超临界碳化技术领域，具体而言，为一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统。


背景技术：

2.再生混凝土骨料是一种绿色可再生的建筑材料，由废弃混凝土破碎筛分等工艺制成，但由于其表层附着老旧砂浆，存在着孔隙率高、吸水率大、强度低和粘结能力弱等特点，限制其在实际工程中的运用，因此对再生混凝土骨料改性的工作显得格外重要。此外，水泥生产过程中会产生大量的二氧化碳，进而带来严重的温室效应，对二氧化碳的再吸收利用是符合节能减排理念的方式。已有研究表明，利用再生混凝土骨料内含有水化产物(氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶等)与二氧化碳加速反应生成致密的碳酸钙和硅胶，能够有效地提高再生混凝土骨料的性能。
3.超临界状态(温度超过31℃、压力超过7.38mpa)下的二氧化碳具有低粘度(粘度接近气体)、低表面张力、高密度(密度接近于液体)和高扩散性(扩散系数约为液体的100倍)等特征，相比于自然状态下的二氧化碳，超临界下的二氧化碳在再生混凝土骨料多孔介质孔隙水中的溶解度会大幅提升(几十倍甚至上百倍)，令单位时间内更多的二氧化碳能够参与超临界碳化反应，加快再生骨料的超临界碳化进程，提高碳化反应效率。并且，现有的超临界碳化设备多数针对于混凝土制式试件，对于如类似再生混凝土骨料等散粒体状的水泥基材料鲜有研究，因此需要开发一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统，能够对散粒体状的水泥基材料进行高效碳化。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明提出了一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统，包括反应釜，所述反应釜内设有用于盛装散粒体状水泥基材料的容纳空间，所述容纳空间连接有用于对其内部通入co2的第一储气瓶，所述反应釜内设有用于控制所述容纳空间内温度的温度控制装置；还包括控制所述容纳空间内压力的压力控制系统。
7.进一步，所述容纳空间连接有用于回收所述容纳空间内剩余co2的第二储气瓶，所述第二储气瓶与所述容纳空间相连通。
8.进一步，所述容纳空间内设有加湿器。
9.进一步，本发明的超临界碳化系统还包括用于监测温度的温度传感器、用于监测湿度的湿度传感器和用于监测压力的压力计。
10.进一步，所述容纳空间内设有用于搅拌散粒体状水泥基材料的搅拌装置。
11.进一步，所述反应釜包括外壳，所述外壳上设有开口，所述开口与所述容纳空间的容纳空间口相连通，所述开口上设有密封端盖，所述密封端盖上设有进水口和出水口。
12.进一步，所述外壳内设有内衬。
13.进一步，所述容纳空间内设有用于检测其内co2浓度的检测装置。能够实时监测容纳空间
14.进一步，本发明的超临界碳化系统还包括用于控制所述容纳空间内进行温度和压力控制的安全阀。
15.进一步，本发明的超临界碳化系统还包括用于对所述容纳空间进行抽真空的真空泵。
16.本发明的有益效果在于：
17.通过向容纳空间内通入co2，再通过温度控制装置和压力控制系统控制容纳空间内环境为超临界状态，能够对其中散粒体状的水泥基材料进行碳化，提高碳化反应效率。
附图说明
18.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
19.图1为本发明超临界碳化系统实施例的示意图；
20.图2为本发明中反应釜的示意图；
21.图3为本发明超临界碳化系统实施例的工作流程图。
22.附图标记说明：
23.1-反应釜；101-外壳；102-开口；103-密封端盖；104-进水口；105-出水口；2-容纳空间；3-第一储气瓶；4-第二储气瓶；5-温度传感器；6-湿度传感器；7-压力计；8-搅拌装置；9-内衬；10-安全阀；11-真空泵；12-增压泵；13-数控显示屏。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
25.如图1所示，为本发明一种针对散粒体状水泥基材料的超临界碳化系统实施例的示意图，包括反应釜1，反应釜1内设有用于盛装散粒体状水泥基材料的容纳空间2，本实施例中在反应釜1内设置有盛装散粒体状水泥基材料的容器，容纳空间2连接有用于对其内部通入co2的第一储气瓶3，反应釜1内设有用于控制容纳空间2内温度的温度控制装置，本实施例中，温度控制装置包括用于加热的加热棒和用于降温的冷凝管；还包括控制容纳空间2内压力的压力控制系统，压力控制系统采用数控显示屏13向容纳空间2内通入氮气的方式可以来控制容纳空间2中压力，控制范围为1个标准大气压(0.1mpa)至20mpa。具体的，本实施例的第一储气瓶3与容纳空间2之间采用输送管道连接，其中输送管道上还设有控制其开闭的阀门和用于增压的增压泵12，增压泵12可以加快co2泵入容纳空间2中的速度。通过向容纳空间2内通入co2，再通过温度控制装置和压力控制系统控制容纳空间内环境为超临界状态，能够对其中散粒体状的水泥基材料进行碳化，提高碳化反应效率。
26.进一步，本实施例的容纳空间2连接有用于回收容纳空间2内剩余co2的第二储气瓶4，第二储气瓶4与容纳空间2相连通，以达到对co2循环利用的目的。本实施例中通过输送管道将容纳空间2与第二储气瓶4连通，输送管道上设有控制其开闭的阀门。
27.进一步，本实施例的容纳空间2内设有加湿器。在散粒体状水泥基材料的碳化过程中，需要将容纳空间2中湿度控制在50％至90％，采用加湿器可以满足此要求。
28.进一步，本实施例的容纳空间2内设有温度传感器5、湿度传感器6和压力计7。能够实时监测容纳空间2内的温度、湿度和压强。
29.进一步，本实施例的容纳空间2内设有用于搅拌散粒体状水泥基材料的搅拌装置8。具体的，本实施例采用搅拌器对搅拌散粒体状水泥基材料进行搅拌，可以在超临界碳化过程中对散粒体状的水泥基材料进行翻转搅拌，使其与co2充分接触，加快碳化效率。
30.进一步，如图1中所示，本实施例的反应釜1包括外壳101，外壳101上设有开口102，开口102与容纳空间2的容纳空间相连通，本实施例的开口102上设有密封端盖103，密封端盖103上设有进水口104和出水口105。
31.进一步，本实施例的外壳101内设有内衬9。内衬9可以对容器起到支撑作用，在进行搅拌时能够保证容器不出现大幅晃动现象。
32.进一步，本实施例的容纳空间2内设有用于检测其内co2浓度的检测装置。能够实时监测容纳空间内co2浓度。
33.进一步，本发明的超临界碳化系统还包括用于控制容纳空间2内进行温度和压力控制的安全阀10。安全阀10可以压力、温度进行超限控制，配备安全阀，设定压力、温度预警阈值，能够紧急制动。
34.进一步，本发明的超临界碳化系统还包括用于对容纳空间2进行抽真空的真空泵11。
35.如图3所示，本实施例在进行超临界碳化时，包括co2气源、反应系统、压力控制系统、温控系统、co2循环系统、相对湿度控制系统、co2监测系统、控制系统和紧急制动系统。其中反应系统主体为反应釜1，其内设有2l反应空间，材质采用的是耐腐蚀、抗高压(大于20mpa)材料制成。压力控制系统可以对反应釜内部压强进行调控和实时监测，将反应釜内部压强控制在0.1-20mpa之间；温控系统即为本实施例中的加热棒和冷凝管，温度控制范围在15-80℃之间；co2回收系统即为本实施例中与容纳空间2相互连接的第二储气瓶4；相对湿度控制系统即为本实施例中设置在容纳空间2内部的加湿器和湿度传感器6，能够将容纳空间2中湿度控制在50％至90％之间，并能够实时监测容纳空间2内湿度；co2监测系统即为本实施例中co2浓度监测装置，能够实时监测容纳空间2内co2浓度；控制系统为本实施例中的数控显示屏13，能够通过数控显示屏13对压力控制系统和温控系统进行集成一体控制；紧急制动系统即为本实施例中的安全阀10，安全阀10可以对压力、温度进行超限控制，配备安全阀，设定压力、温度预警阈值，能够紧急制动。
36.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。