[发明专利]一种铝钙碳酸盐复合胶凝材料的制备方法及产物

说明书

本发明涉及一种铝钙碳酸盐复合胶凝材料的制备方法及产物，制备包括：1)对赤泥进行钙硅含量的调配，之后进行热活化，冷却，水洗，干燥后得到热活化赤泥；2)将热活化赤泥、水泥和辅助胶凝材料混合后，加水固化成型，然后进行CO₂矿化强化，得到铝钙碳酸盐复合胶凝材料。该方法使得赤泥适应于CO₂矿化强化技术特性，解决赤泥高碱、低值低量的利用问题，并最大化建材制品的低碳效益。

技术领域

本发明属于复合胶凝材料的制备领域，具体涉及一种铝钙碳酸盐复合胶凝材料的制备方法及产物。

背景技术

大力发展CO₂温室气体的捕集-利用技术(CCUS)，是解决全球气候变暖问题的关键。CO₂的矿化强化建材制品技术是利用CO₂矿化过程替代传统水化蒸养的新型CO₂利用和建材养护技术。当前水泥生产行业是工业生产中CO₂排放的主要来源之一，每生产1吨传统硅酸盐水泥熟料需要排放0.7-1.1吨CO₂。我国近年来水泥、混凝土产量均居世界第一，在国家低碳化和清洁化的总体发展要求下面临严峻的CO₂减排形势。因此，开发、利用新型绿色、节能的复合胶凝材料，并将其利用CO₂矿化强化技术更高效、低碳地转化为混凝土预制件和砖型墙体材料等建材制品，可以同时在原料端和生产端最大化地实现碳减排效益。

碱法制铝是工业上最广泛采用的制铝方法，无论是常见的烧结法还是拜耳法工艺，在每获得1吨高纯度氧化铝(Al₂O₃)的同时，也会产生1-2吨的赤泥(炼铝废渣)，因此全国赤泥年产量高达7000万吨(拜耳法赤泥占3/4以上)。拜耳法赤泥中主要化学成分以Na₂O、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO等为主，由于碱(Na₂O)含量较高且缺少具有水化活性的高钙硅比硅酸钙有效成分，直接用于水泥熟料生产或混凝土掺用时水化效率有限，同时高碱度导致碱集料效应、建材泛霜和强度劣化等问题，在全球范围内都缺乏有效的大批量、高价值利用方案，每年大量的低值赤泥只能通过露天筑坝堆存并固化的形式处理，在浪费资源、占用土地的同时还可能造成环境污染问题。

中国发明专利(CN 101580348 A)公布一种以粉煤灰和赤泥以及水泥熟料制备粉煤灰水泥胶凝材料的方法，所用赤泥为高钙赤泥，硅酸钙含量高且未考虑高碱问题，同时材料仍需通过长期水化形成强度。中国发明专利(CN 103641402 A)公开了一种用赤泥制备的免烧砖，主要通过利用地聚物合成技术将赤泥中的碱转化为激发剂，再通过蒸压养护制备成型材料。中国发明专利(CN 102276219 A)提供的蒸压赤泥砖以添加高炉矿渣粉(2-10％)与赤泥中的碱形成碱矿渣胶凝材料。中国发明专利(CN 102491657 A)以赤泥和以赤泥、铝土矿选尾矿为主要原料经干燥、配料、高温活化、添加外加剂、球磨等工序制得胶凝材料，再通过28天水化成型，实质上也都利用了碱激发和水化聚合的地聚物合成路径。此类地聚物材料虽然通过碱激发部分减少了水泥等高碳排放材料的使用，但仍然需要胶凝材料水化养护成型，其他公开专利文献中也未见采用赤泥为原料制备的复合胶凝材料应用于CO₂矿化强化技术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铝钙碳酸盐复合胶凝材料的制备方法，使其适应于CO₂矿化强化技术特性，解决赤泥高碱、低值低量的利用问题，并最大化建材制品的低碳效益。

本发明所提供的技术方案为：

一种铝钙碳酸盐复合胶凝材料的制备方法，包括：

1)对赤泥进行钙硅含量的调配，之后进行热活化，冷却，水洗，干燥后得到热活化赤泥；