[发明专利]升级再造混凝土产品制造在发电设备中的有效整合

说明书

混凝土产品的制造方法包括：(1)从固体以羟钙石的形式提取钙；(2)形成包括羟钙石的水泥质浆料；(3)使水泥质浆料成型为结构部件；和(4)使结构部件暴露到源自烟道气流的二氧化碳，从而形成混凝土产品。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月26日提交的美国临时申请第62/413,365号的权益，通过引用将其内容作为整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及混凝土产品的制造方法和用于制造混凝土产品的系统。

背景技术

来自燃煤发电设备的电力产生占美国总二氧化碳(CO₂)排放(2015年排放的CO₂为约14亿吨)的约25％。鉴于寻求限制CO₂排放的法规，为了支持气候变化目标，预计此类排放将在财务上受到处罚。预期的限制对诸如燃煤发电等排放密集型行业具有重大影响，预计这些行业将受到此类处罚的严重负担。

已经提出碳捕获和储存(CCS)作为减轻人为CO₂排放的方案。然而，CCS并不总是可行的方案，因为：(i)成本的原因，据估计每吨CO₂的成本为约10美元至150美元(以美元计)，(ii)持久性(或缺乏持久性)；和/或(iii)在能够有利地实现CCS的局部附近缺乏合适的地质特征。人为CO₂排放的增加水平使其进一步复杂化，这使得CCS的当前提案成为短期方案。

已提出通过利用CO₂来碳酸化羟钙石或硅灰石来生产高价值产品(例如混凝土产品)的技术。但是，所提出的技术规定使用新开采或生产的材料作为前体，并且涉及能量密集加工，因此成本高，这可能阻碍此类技术作为减轻人为CO₂排放的可行方案的传播。

在此背景下，需要开发本文所述的实施方案。

发明概述

在一些实施方案中，混凝土产品的制造方法包括：(1)从固体以羟钙石(portlandite)的形式提取钙；(2)形成包括羟钙石的水泥质浆料；(3)使水泥质浆料成型为结构部件；和(4)使结构部件暴露到源自烟道气流的二氧化碳，从而形成混凝土产品。

在该制造方法的一些实施方案中，固体包括铁渣或钢渣中的至少一种。

在该制造方法的一些实施方案中，提取钙包括在浸出反应器中使固体进行浸出以产生离子溶液，并且其中使用源自烟道气流的热量操作该浸出反应器。

在该制造方法的一些实施方案中，提取钙还包括在沉淀反应器中引起离子溶液的沉淀以产生羟钙石，并且其中使用源自烟道气流的热量操作该沉淀反应器。

在该制造方法的一些实施方案中，形成水泥质浆料包括将粉煤灰与羟钙石结合。

在该制造方法的一些实施方案中，使水泥质浆料成型包括：水泥质浆料的浇注、挤出、模塑、压制或3D印刷。

在该制造方法的一些实施方案中，暴露结构部件包括在初始时间段期间使结构部件暴露到具有第一CO₂浓度的第一气体反应物，然后在随后的时间段内使结构部件暴露到具有第二CO₂浓度的第二气体反应物，所述第二CO₂浓度大于所述第一CO₂浓度。

在另外的实施方案中，用于制造混凝土产品的系统包括：(1)浸出反应器；(2)与浸出反应器连接的沉淀反应器；和(3)一组热交换器，其与浸出反应器和沉淀反应器热连接并配置成从烟道气流获得热量。

在该系统的一些实施方案中，该组热交换器包括一组翅片管热交换器。