[发明专利]一种硅钙基固废协同矿化制备建材制品的方法及其应用

说明书

本发明涉及专利IPC分类的C04B28/00领域，尤其涉及一种硅钙基固废协同矿化制备建材制品的方法及其应用。所述方法通过利用硅钙基固废作为基础材料，并且调整硅钙基固废中活性钙成分的含量，调控基础材料的矿化活性，控制体系内矿化反应的程度，利用矿化反应产生的热量提高体系温度，达到水热反应所需温度，使体系内既能进行矿化反应，也能进行水热反应。本申请的方法，充分利用固废中硅酸二钙及硅酸三钙固定二氧化碳时产生的大量反应热，协同制备出固碳性能良好且物理性能优异的建材制品，极大降低了固废处置成本，有利于该工艺在各高碳排放行业的推广及应用。

技术领域

本发明涉及烟气治理和建筑材料领域，尤其涉及一种硅钙基固废协同矿化制备建材制品的方法及其应用。

背景技术

随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，二氧化碳减排已经成为我国广受关注且急需解决的热点问题。二氧化碳矿化技术作为一种具有显著经济效益的碳减排工艺，逐渐受到广泛关注，CO₂的矿化利用技术模拟和加速了硅酸盐矿石的自然风化过程，可将CO₂以稳定的碳酸盐形式固定，其原料可以是自然界的含钙、镁质矿物或工业生产过程产生的固体废弃物。

现有技术(CN112430051A)提供了一种钢渣-脱硫石膏-粉煤灰协同碳化制备的建材及方法,采用低温和高温两阶段碳化养护获得建材制品，其中高温碳化的温度达140～230℃；现有技术 (CN104987034B)提供了一种矿渣直接碳化制备建筑用砖的方法，通过对固体废弃物进行球磨后矿化处理，在矿化反应过程中需要 30～180℃的温度，这部分热量提高了整个工艺的碳排放。而上述的方案中都存在着能耗巨大的问题。

因此，为了解决上述问题，本申请中提供了一种硅钙基固废协同矿化制备建材制品的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种硅钙基固废协同矿化制备建材制品的方法，所述方法通过利用硅钙基固废作为基础材料，并且调整硅钙基固废中活性钙成分的含量，调控基础材料的矿化活性，控制体系内矿化反应的程度，利用矿化反应产生的热量提高体系温度，达到水热反应所需温度，使体系内既能进行矿化反应，也能进行水热反应。

作为一种优选的方案，所述方法的具体步骤为：(1)将固体废弃物与水分混合均匀，并且保持混合料中的水分含量在预定数值；(2) 将混合料消解过后送入成型系统，制成生坯；(3)将生坯按一定填充率送入反应釜，室温下通入含二氧化碳气体进行复合矿化反应(所谓复合矿化反应是指并非单纯进行矿化反应，在本体系中，既发生矿化反应，也发生水热反应)，完成后即得。

作为一种优选的方案，所述硅钙基固废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。

作为一种优选的方案，所述含二氧化碳气体为燃煤电厂烟气、石灰窑烟气、钢铁厂烟气、化工厂烟气、水泥厂烟气和碳捕集解析后气体中至少一种。

作为一种优选的方案，所述含二氧化碳气体中的二氧化碳体积分数为8～100％。

作为一种优选的方案，所述混合料中的水分含量为5～30wt％。

作为一种优选的方案，所述混合料中的水分含量为14～18wt％。

作为一种优选的方案，所述固定生坯在反应釜中的体积填充率 (坯体填充占反应釜体积的比例)为20～55％。

作为一种优选的方案，所述固定生坯在反应釜中的体积填充率 (坯体填充占反应釜体积的比例)为20～50％。

作为一种优选的方案，所述矿化反应的反应时间为1～12小时；所述矿化反应的反应压力为0.05～3MPa。