一种固废混凝土矿化封存CO2的方法与流程

本发明涉及co2捕集、封存与利用技术(ccus)领域，特别涉及一种固废混凝土矿化封存co2的方法。

背景技术：

1、co2矿化作为一种固碳技术，越来越多研究者关注。我国建筑、冶金、发电、化工等领域每年会产生大量固废，例如粉煤灰、电石渣、钢渣、垃圾焚烧炉渣、建筑垃圾等。这些大宗固废的处理处置问题已迫在眉睫，目前其主要利用方法为资源化制备建筑材料。但是部分固废材料存在密度低、微裂纹较多、吸水率高等不足，为此，改善以固废材料为主的建筑材料性能至关重要，而co2矿化技术则可有效解决这个问题。

2、co2矿化养护是由胶凝材料的水化产物ca(oh)2、aft、c-s-h以及未水化的水泥颗粒中的c3s、c2s、c4af与co2反应，生成的caco3晶体、硅胶和铝胶填充混凝土基体中的微观孔隙，进而提高混凝土基材的强度。

3、cn111574146a公开了一种复合胶凝材料结合碳酸化养护技术制备工业固废基免烧砖的方法，具体包括：将炉底渣研磨后进行筛分和调控级配，筛分的筛孔尺寸直径为4.75mm-150μm，调控级配至炉底渣中的20％以上分布在250微米-425微米；(2)将由炉底渣、水泥和辅助胶凝材料组成的胶凝材料干料充分混合后加水，将加水后的混合胶凝材料压制成型，经过预养护之后进行co2矿化养护，得到工业固废基免烧砖；胶凝材料干料中的重量配比为：炉底渣20wt％-30wt％，钢渣20wt％-30wt％，粉煤灰10wt％-20wt％，电石渣10wt％-20wt％，水泥10wt％-20wt％。该技术中，需要先对炉渣进行破碎研磨处理，压制成型后再采用纯co2矿化养护，程序复杂，且能耗较大。

4、cn109320290a公开了一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，该方案首先将混凝土预制品置于钙基碱性溶液中浸泡一段时间；然后取出碱浸后的混凝土预制品置于碳化养护窑中；最后将含有co2的废热烟气通入碳化养护窑中，混凝土预制品在常压碳化养护窑中停留一段时间后，从碳化养护窑中取出混凝土预制品，即完成预制品的增强固碳加工过程。通过该方法可以提高混凝土预制品的强度和增加co2矿化固定减排能力。

5、然而，将目前的co2矿化养护技术应用于以固废为主要原料制得的混凝土基材时，由于烟气中co2含量不稳定，导致矿化养护后的混凝土基材的强度和固碳率均不稳定，且混凝土预制品在矿化养护之前需要在钙基碱性溶液中浸泡一段时间，工艺比较繁琐。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种固废混凝土矿化封存co2的方法，可实现固废的资源化，所获得矿化后混凝土产品抗压强度达mu15国标要求，固碳率高达10％以上，性能明显优于传统自然养护工艺获得的混凝土块产品，节能低碳效益明显。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种固废混凝土矿化封存co2的方法，包括以下步骤：

4、s10、制备固废混凝土：按质量分数计，以50-79％垃圾焚烧炉渣为主原料，掺比1-30％钢渣，再加入余量胶凝材料水泥，混合均匀后加入水，搅拌成可流动的料浆，最后利用模具浇筑成型，静置后脱模自然养护，其中，胶凝材料水泥与垃圾焚烧炉渣、钢渣的总质量分数之和为100％：

5、s20、固废混凝土矿化：将自然养护后的固废混凝土置于热焖高压釜中，于体积比为1:1的co2/n2气氛中进行养护，养护结束后取出冷却，制得固废混凝土样品。

6、本发明以50-80％垃圾焚烧炉渣为主要原料，掺比的1-30％钢渣起到激发剂的作用，以提高混凝土产品的抗压强度和固碳率。

7、本发明通过对固废合理配比，并利用低浓度co2矿化养护取代传统的纯co2养护，可一定程度模拟焚烧烟气(低浓度co2)对固废混凝土进行矿化养护，可有效提高混凝土产品的抗压强度和固碳率，获得低碳或零碳混凝土产品，为将来工业化应用提供技术支持。

8、其中，低碳混凝土产品是指该混凝土产品生产过程中的碳排放量低于主流混凝土产品的碳排放量；零碳混凝土产品指该混凝土产品生产过程的总碳排放量趋近于零。

9、本发明使用固废替代传统自然资源用于混凝土产品的制备，本身具有节能降碳的作用，同时能够实现一定程度的co2捕集与固化，即将co2封存于混凝土产品中，则意味着能够进一步节能降碳，甚至在固碳率较高的情况可实现碳的近零排放。

10、其中，体积比为1:1的co2/n2是指热焖高压釜中co2、n2的体积各占50％，因此又可以称为50％co2/n2。

11、作为固废混凝土矿化封存co2的方法的一种优选方案，步骤s10中，按质量分数计，胶凝材料水泥的添加量为20％。

12、作为固废混凝土矿化封存co2的方法的一种优选方案，水与除水之外的其他原料质量和之比(简称水灰比)为0.25-0.35。

13、作为固废混凝土矿化封存co2的方法的一种优选方案，步骤s10中，料浆浇筑成型后静置18-24h后脱模，再自然养护3d。

14、作为固废混凝土矿化封存co2的方法的一种优选方案，步骤s20中，养护温度为50-70℃、养护压力为1.4-1.6mpa、养护时间为9-11h。

15、本发明中，固废混凝土样品的固碳率为10％以上。

16、本发明的有益效果：

17、本发明利用co2/n2混合气模拟现实烟气对固废混凝土进行矿化养护，将co2封存于混凝土产品中，可有效获得低碳或零碳混凝土产品；

18、本发明可实现固废的资源化，所获得矿化后混凝土块产品性能明显优于传统自然养护工艺获得的混凝土块产品，具体表现为抗压强度达mu15国标要求，固碳率高达10％以上，节能低碳效益明显；

19、相较于现有技术cn111574146a，本申请采用模拟烟气进行矿化，免去了压制步骤，而是直接制备混凝土块产品，直接采用炉渣处理厂产生的炉渣骨料进行制样，免去了研磨预处理步骤，节能降碳效果更明显，并且在保证混凝土块产品抗压强度达mu15国标要求及固碳率高达10％以上。

20、本发明涉及的混凝土矿化养护方法具有非常显著的环境效益和市场前景。

技术特征：

1.一种固废混凝土矿化封存co2的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的固废混凝土矿化封存co2的方法，其特征在于，步骤s10中，按质量分数计，胶凝材料水泥的添加量为20％。

3.根据权利要求1所述的固废混凝土矿化封存co2的方法，其特征在于，水与除水之外的其他原料质量和之比为0.25-0.35。

4.根据权利要求1所述的固废混凝土矿化封存co2的方法，其特征在于，步骤s10中，料浆浇筑成型后静置18-24h后脱模，再自然养护3d。

5.根据权利要求1所述的固废混凝土矿化封存co2的方法，其特征在于，步骤s20中，养护温度为50-70℃、养护压力为1.4-1.6mpa、养护时间为9-11h。

技术总结
本发明公开一种固废混凝土矿化封存CO2的方法，包括：制备固废混凝土：以50‑79％垃圾焚烧炉渣为主原料，掺比1‑30％钢渣，再加入胶凝材料水泥，混合均匀后加水，搅拌成可流动的料浆，最后利用模具浇筑成型，静置后脱模自然养护：固废混凝土矿化：将自然养护后的固废混凝土置于热焖高压釜中，于50％CO2/N2气氛中进行养护，养护结束后取出冷却，制得固废混凝土样品。本发明通过对固废合理配比，并利用低浓度CO2矿化养护取代传统纯CO2养护，可一定程度模拟焚烧烟气对固废混凝土进行矿化养护，将CO2有效封存于混凝土中，提高混凝土产品的抗压强度和固碳率。

技术研发人员：陈亮广,鲁敏,熊祖鸿,黄筠钧,黄海彬,刘俐麟,龙艳秋
受保护的技术使用者：广东广业投资集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15