[发明专利]一种利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法及其应用

权利要求书

1.一种利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：通过控制反应釜中的坯体填充，使体系内矿化反应产生的热量达到水热反应所需条件，使体系内既能进行矿化反应，也能进行水热反应。

2.根据权利要求1所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）固体废弃物与水的混合搅拌；（2）混合料的坯体成型；（3）反应釜中的复合矿化反应。

3.根据权利要求2所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述步骤（1）中固体废弃物与水的混合搅拌的水固质量比L/S为0.05~0.30：1。

4.根据权利要求3所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述固体废弃物包括钙质固体废弃物以及硅铝质固体废弃物；所述钙质固体废弃物为钢渣、矿渣、高炉渣、赤泥、煤渣、镁渣、磷渣、锰渣中的至少一种；所述硅铝质固体废弃物为粉煤灰、底灰、红泥、建筑垃圾、废旧水泥、尾矿、矿石原料中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述固体废弃物中硅酸二钙和硅酸三钙的质量分数为30~60%；所述混合料中硅酸二钙和硅酸三钙的质量分数为5~50%。

6.根据权利要求5所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述步骤（3）的具体操作为：将步骤（2）中成型脱模后的混合料的坯体置入反应釜中，通入含二氧化碳气体，气体和坯体直接接触发生反应，保持反应1~8小时，反应压力0.1~1MPa。

7.根据权利要求6所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述反应釜的填充率为5~55%。

8.根据权利要求7所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法满足：

其中，m为填充的坯体质量，单位t；v为反应釜的体积，单位m³；H为反应装置的热容，单位J/K；ρ为坯体的真密度，单位kg/m³；a₁为混合料中硅酸二钙质量分数，单位%；a₂为混合料中硅酸三钙质量分数，单位%；k₁、k₂为反应经验常数；T₀为反应初始温度，单位K；P为反应压力，单位MPa。

9.根据权利要求8所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述m还同时满足以下两个条件：

其中，ρ₀为坯体表观密度，单位kg/m³；反应经验常数k₁为0.6-1，k₂为0.8-1。

10.一种根据权利要求1~9任一项所述的利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法的应用，其特征在于：包括该方法在固废协同矿化CO₂的建筑材料中的应用。