[发明专利]一种胶凝材料生产碳减排的方法

说明书

本专利公开了一种胶凝材料生产碳减排的方法，将钙源、硅源和稳定剂混合均匀后得到生料，生料进入窑尾系统的预热器中预热并发生反应得到中间相，接着中间相进入回转窑，中间相在回转窑中发生反应得到熟料，熟料通过篦冷机冷却、粉磨后得到胶凝材料；在胶凝材料中加水、增强纤维、养护后得到高强人造石。同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，具有显著的减碳效果。

技术领域

本发明涉及建材工业碳中和领域，具体涉及水泥工业用燃料、原料替代，本方法也可以用于石膏基胶凝材料的生产。

背景技术

建材工业中二氧化碳排放量最大的是水泥工业，水泥工业是世界第三大能源消耗行业，占据工业能源消耗的7%，也是世界第二大二氧化碳排放行业，占全球二氧化碳排放的7%。我国水泥工业2020年碳排放约13.2 亿吨（含电力消耗），约占建材工业的80%，约占全国的13.5%。水泥工业对我国建材工业实现“双碳”目标影响重大。水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸盐分解。按照相关现行国家标准取值计算，每吨水泥的二氧化碳排放约为675千克；其中，生产电耗间接排放约占11%，燃料燃烧直接排放约占31%，原材料碳酸盐分解直接排放约占58%[齐冬有，张 标，罗宁. 建材工业碳中和[J].中国建材，2021，（7）：92-97]。

氢气作为一种价值丰富的商品气体和化学原料，可以成为可再生能源转换的能量储存载体。将电解水技术与可再生能源发电相结合，可将多余的电能以化学能的方式储存在氢气中，平抑可再生能源波动，提高消纳水平，推进能源清洁化替代[赵雪莹，李根蒂，孙晓彤，等. “双碳”目标下电解制氢关键技术及其应用进展[J]. 全球能源互联网，2021，4（5）：436-446]。利用可再生能源制取的“绿氢”还可直接应用于建材工业替代碳质燃料，为实现深度碳减排提供有效途径。

绿碳为二氧化碳气体通过植物或工业方法固化的碳质材料，也可作为建材工业替代碳质燃料。

胶凝材料的原料采用工业废渣、无碳原料，实现原料的低碳排放；采用绿电、绿氢、绿碳做为能源，实现燃料和生产动力消耗的零碳排放，从而实现胶凝材料生产全过程低碳排放；在人造石养护时，对胶凝材料生产过程产生的碳进行吸收固化，实现碳的零排放。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种胶凝材料生产碳减排的方法，同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，具有容易在现有窑炉中应用的特点，具有显著的经济效益和社会效益。

一种胶凝材料生产碳减排的方法，包括以下步骤：

将钙源、硅源和稳定剂混合均匀后得到生料，生料进入窑尾系统的预热器中预热并发生反应得到中间相，接着中间相进入回转窑，中间相在回转窑中发生反应得到熟料，熟料通过篦冷机冷却、粉磨后得到胶凝材料；在胶凝材料中加水、增强纤维、养护后得到高强人造石；其中，钙源为电石渣、大理石粉、工业石膏中的一种；硅源为锰渣、赤泥、建筑垃圾中的一种，加入量为钙源质量的30-60%；稳定剂为磷灰石、重晶石、硼镁石中的一种，加入量为钙源质量的1.0-5.0%；预热器由旋风筒竖直串连组成，在预热器中的烟气管道和旋风筒柱体内安装有陶瓷绿电加热元件；回转窑中采用的燃料通过喷管喷入，燃料为绿氢、绿碳中的一种。

所述篦冷机采用的冷却介质为二氧化碳与氧气的混合气体。

所述增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、莫来石晶须中的一种，加入量为钙源质量的10-50%。

所述养护采用二氧化碳养护。

所述陶瓷绿电加热元件为中空陶瓷板中有绿电加热元件，其中，空陶瓷板为莫来石陶瓷、堇青石陶瓷中的一种，绿电加热元件为铁铬铝合金丝、钨丝、钼丝中的一种。

所述绿氢，为绿电电解水产氢、光解水产氢、核能产氢中的一种。

所述绿碳为生物质碳、固化碳中的一种。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：