1.本發(fā)明涉及一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，屬于二氧化碳吸收封存方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.負(fù)碳是全球真正應(yīng)對氣候變化的解決方法，不僅要消除生產(chǎn)、生活中所產(chǎn)生的全部co2，還需額外消耗大量已存在的co2，需要對二氧化碳轉(zhuǎn)化和封存，避免二氧化碳的泄露和二次逸出。實(shí)現(xiàn)負(fù)碳產(chǎn)業(yè)和負(fù)碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新。建立由“碳吸收”、“碳減排”、“碳利用”3部分構(gòu)成的負(fù)碳規(guī)?；⒐I(yè)化和商業(yè)化的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)體。目前全球范圍內(nèi)的碳移除技術(shù)經(jīng)過全生命周期的分析，幾乎不能達(dá)到凈碳（負(fù)碳）的要求，處理二氧化碳成本≥600$/t,投資移除二氧化碳的直接收益為負(fù)值，使大規(guī)模移除二氧化碳的商業(yè)推廣受到限制。

3.目前世界上主要采用ccs技術(shù)，ccs技術(shù)可以分為捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)步驟，但是這些技術(shù)有明顯的弊端。捕集材料多采用有機(jī)胺類材料，成本比較高，捕捉設(shè)備復(fù)雜，要求高溫和高壓；有機(jī)胺化學(xué)吸收法在低溫條件(40-50℃)下吸收煙氣中的二氧化碳，然后溶液加熱時(shí)(100-120℃)，二氧化碳從化學(xué)溶劑中釋放出來，于是得到高濃度的二氧化碳。該方法具有吸收速度快、吸收能力高、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點(diǎn)；盡管如此，基于代表性的mea的化學(xué)吸收法在商業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用仍存在明顯的限制，其中最主要的原因之一是運(yùn)行能耗太高，會導(dǎo)致電廠發(fā)電凈效率降低約10%，其中吸收劑的再生能耗占到整個(gè)系統(tǒng)能耗的70%左右。此外，mea吸收劑在運(yùn)行過程中還存在由于氧化和降解等因素導(dǎo)致?lián)p耗過大的問題?；旌习肺談┙Y(jié)合了多種單一吸收劑的優(yōu)點(diǎn)，具備較高吸收容量和吸收速率以及較低的再生能耗，利用混合有機(jī)胺吸收劑吸收煙氣中的co2的，總胺濃度越高，并且溫度越高，胺降解的速率越快；co2的負(fù)荷大，會抑制胺的降解；只有在沒有氧的條件下，胺才不發(fā)生降解，但是高額的原材料成本使其規(guī)模化工業(yè)化受到限制。

4.高額的解吸成本，解吸設(shè)備工藝復(fù)雜，要求高溫和高壓，解吸需要很高的能源消耗；化學(xué)吸收法是目前應(yīng)用最為廣泛的co2捕集技術(shù)，能夠較好地處理低濃度co2氣體，化學(xué)吸收法利用堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體co2發(fā)生反應(yīng)，生成不穩(wěn)定的鹽類（如碳酸鹽、氨基甲酸鹽等），所生成的鹽類在一定的條件下可以逆向分解，實(shí)現(xiàn)co2的分離回收及吸收劑的再生，現(xiàn)有co2吸收富液主要采用熱解吸方式來實(shí)現(xiàn)吸收劑的再生，解吸能耗過大，相應(yīng)的設(shè)備腐蝕會導(dǎo)致成本進(jìn)一步增加，從而使其工規(guī)?；瘶I(yè)化受到限制。

5.另一方面，捕集到的二氧化碳必須運(yùn)輸?shù)胶线m的地點(diǎn)進(jìn)行封存，可以使用汽車、火車、輪船以及管道來進(jìn)行運(yùn)輸。相比之下，管道是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。但是二氧化碳常溫常壓下二氧化碳的密度是1.977kg/m

3

，運(yùn)輸成本非常高，尤其對于內(nèi)陸城市無論是交通工具還是管道運(yùn)輸方式，高額的運(yùn)輸能耗以及鋪設(shè)管道成本無法接受。整個(gè)捕捉、解吸以及運(yùn)輸過程中有大量的二次能耗和重新產(chǎn)生排放物和污染物，受各種因素影響，有二氧化碳泄露造成二次環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

6.通過捕捉、解吸及運(yùn)輸階段獲得高額成本的二氧化碳采用地質(zhì)封存（geological storage）和海洋封存（ocean storage）等封存方式，沒有達(dá)到資源化利用二氧化碳。整個(gè)移除二氧化碳的能力較小，無法滿足大規(guī)模的移除要求。二氧化碳的移除成本過高，投資成本太高無法滿足商業(yè)化運(yùn)營。雖然ccs技術(shù)商業(yè)化的二氧化碳捕集已經(jīng)運(yùn)營了一段時(shí)間，而二氧化碳封存技術(shù)各國還在進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。實(shí)施co2地質(zhì)儲存工程最重要的就是要保證地質(zhì)儲存的有效性、安全性和持久性。目前的方法及潛在的缺陷如下:海洋處置，海洋處置是指通過管道或船舶將二氧化碳運(yùn)輸?shù)胶Ｑ蠓獯娴牡攸c(diǎn)，將二氧化碳注入海洋的水柱體或海底。被溶解和消散的二氧化碳隨后會成為全球碳循環(huán)的一部分。這一方法存在許多問題。一是海洋處置費(fèi)用昂貴。二是二氧化碳進(jìn)入海洋會對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。海水中如果溶解了過多的二氧化碳，海水的ph值就會下降，這可能對海洋生物的生長產(chǎn)生重要影響。三是海洋處置絕非一勞永逸之舉，貯藏在海洋中的二氧化碳會緩慢地逸出水面，回歸大氣。因此，二氧化碳的海洋處置只能暫時(shí)緩解二氧化碳在大氣中的積累。地下深部咸水層因具有分布廣泛、儲存量大等特點(diǎn)而被視為二氧化碳長期封存的最優(yōu)場地。然而，由于儲層應(yīng)力場改變以及存在的天然裂縫、斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，二氧化碳在封存過程中存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

7.地質(zhì)封存，地質(zhì)封存是將二氧化碳加壓灌注至合適的地層中，用地層的孔隙空間儲存二氧化碳。該地層之上必須有透水層作為蓋層，以封存注入的二氧化碳，防止泄漏。在石油采鉆業(yè)中，通常的做法是用鉆孔機(jī)將二氧化碳注入地層以采集更多的石油。全球都可能存在適合二氧化碳封存的沉積盆地，包括沿海地區(qū)。如果二氧化碳從封存的地點(diǎn)泄漏到大氣中，那么就可能引發(fā)顯著的氣候變化。如果泄漏到地層深處，就可能給人類、生態(tài)系統(tǒng)和地下水造成災(zāi)害。此外，對地質(zhì)封存二氧化碳效果進(jìn)行測試的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，被注入地層深處的二氧化碳還會破壞貯藏帶的礦物質(zhì)。

8.礦石碳化，礦石碳化是指利用堿性和堿土氧化物，如氧化鎂和氧化鈣將二氧化碳固化，這些物質(zhì)目前都存在于天然形成的硅酸鹽巖中，如橄欖石等。這些物質(zhì)與二氧化碳化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生如碳酸鎂和碳酸鈣（即石灰石）等化合物。二氧化碳碳化后不會釋放到大氣中，因此相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)很小。但礦石碳化的自然發(fā)生過程非常緩慢，往往需要數(shù)百年甚至上千年的時(shí)間才能觀測到顯著的變化。二氧化碳養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)，是利用二氧化碳能與水泥的熟料成分間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而引起混凝土硬化以及強(qiáng)度發(fā)展，而且由于其主要反應(yīng)產(chǎn)物碳酸鈣的穩(wěn)定性較好，可以較好的轉(zhuǎn)化封存二氧化碳，從而能使得二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)的混凝土具有較好的尺寸穩(wěn)定性；同時(shí)與蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土相比，利用二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土可降低能耗、改善混凝土的性能。成型后的砂漿試件立即進(jìn)行二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)，幾分鐘內(nèi)獲得的強(qiáng)度即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1d后試件的抗壓強(qiáng)度。通過co2礦化養(yǎng)護(hù)方式可以提高再生混凝土的力學(xué)性能。對摻有再生骨料的混凝土進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)能夠提升廢物利用率，增強(qiáng)了混凝土的耐火性和強(qiáng)度。在碳化養(yǎng)護(hù)前，對含再生骨料的混凝土進(jìn)行干燥預(yù)處理會明顯增大co2礦化養(yǎng)護(hù)程度，相比6h蒸壓養(yǎng)護(hù)，碳化養(yǎng)護(hù)2h就能夠達(dá)到更高的強(qiáng)度。對再生混凝土的co2礦化養(yǎng)護(hù)可以看成是一種固碳過程，co2礦化養(yǎng)護(hù)能夠提高混凝土的早期強(qiáng)度并降低混凝土的干縮。

9.影響二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土的因素有二氧化碳的濃度、二氧化碳?xì)怏w壓強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)的時(shí)間、試件的水膠比、混凝土中膠凝材料的成分等。在既有co2礦化養(yǎng)護(hù)過程中，co2只能

通過擴(kuò)散作用進(jìn)入試件內(nèi)部，其擴(kuò)散作用受水泥基材料內(nèi)部含水量與孔隙率的影響較大，其對的轉(zhuǎn)化封存二氧化碳的固定作用有限。史才軍教授等發(fā)現(xiàn)混凝土的含濕量對的轉(zhuǎn)化封存二氧化碳，養(yǎng)護(hù)程度有明顯影響，經(jīng)過干燥預(yù)養(yǎng)護(hù)后剩余水膠比為0.16時(shí)養(yǎng)護(hù)程度和早期強(qiáng)度可分別達(dá)到36%和14.9mpa。影響二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土過程的因素很多，其中最關(guān)鍵的因素之一是反應(yīng)過程中混凝土的含水量。如果新拌普通混凝土混合料在成型后立即與二氧化碳接觸，則碳化反應(yīng)程度很低，二氧化碳?xì)怏w在飽和微孔中的滲透速度(d=1o-9m2/s)比在未飽和的微孔中低10000倍。為了提高反應(yīng)程度，有研究者采用水灰比非常低的混凝土進(jìn)行二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)，或采用超臨界二氧化碳，但二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)程度仍較低，力學(xué)性能也達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)。使用蒸壓輕質(zhì)混凝土與co2進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在壓強(qiáng)為0.4mpa，co2濃度為100%下養(yǎng)護(hù)1h試件可以完全碳化，但是當(dāng)氣體濃度僅為3%時(shí)，需要至少200h才能達(dá)到相同的碳化程度。co2礦化養(yǎng)護(hù)混凝土砌塊的影響因素，發(fā)現(xiàn)通過預(yù)養(yǎng)護(hù)使試件內(nèi)部含水量達(dá)到1.4-1.8之間，能夠獲得比較好的co2礦化養(yǎng)護(hù)效果，co2礦化養(yǎng)護(hù)過程中的氣體濃度、壓強(qiáng)和環(huán)境濕度都是重要的影響因素。另外，二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土過程中，為了增加co2的擴(kuò)散作用進(jìn)入試件內(nèi)部，需要密閉增加壓力養(yǎng)護(hù)，壓力控制不當(dāng)往往會造成制品的大面積開裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

10.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中二氧化碳吸附、解析、封存成本高及現(xiàn)有利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)混凝土影響因素較多，不易控制，容易造成大面積開裂等質(zhì)量不合格的混凝土砌塊。

11.本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，包括以下步驟，步驟（1）制備無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球；步驟（2）制備氨基化陶粒濾球，采用氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體浸漬步驟（1）所述無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球獲得；步驟（3）將氨基化陶粒濾球充分吸收二氧化碳獲得吸附飽和二氧化碳濾球；步驟（4）將步驟（3）制備的吸附飽和二氧化碳濾球與水泥砂漿混凝土混合攪拌均勻制成礦化輕質(zhì)混凝土試件。優(yōu)選地，水泥砂漿混凝土包括水泥、建筑垃圾再生砂、普通砂水、抗裂纖維、減水劑，其中水泥與所述吸附飽和二氧化碳濾球質(zhì)量體積比為300-800kg/m3。

12.由于常規(guī)的主要為物理吸附或范德華力，在所有分子之間起作用，但相當(dāng)微弱，所以在一定溫度、壓力或水壓情況下二氧化碳容易被解吸，本發(fā)明采用浸漬法獲得的氨基化陶粒濾球?qū)崿F(xiàn)對二氧化碳的充分吸附，再將吸附飽和二氧化碳濾球與水泥砂漿混凝土混合攪拌均勻制成礦化輕質(zhì)混凝土試件，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的封存。

13.本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過將無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球進(jìn)行氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體處理后引入至如工廠煙囪氣等高濃度co2環(huán)境中吸附飽和二氧化碳后，再通過將其作為添加劑直接加入混凝土中，在水泥拌合水，水化熱或者蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)過程中，逸出的co2快速礦化養(yǎng)護(hù)膠凝材料，轉(zhuǎn)化為混凝土的主要成分碳酸鈣，對二氧化碳轉(zhuǎn)化和封存較為牢固。

14.無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球，無機(jī)固體廢棄物可以為粉煤灰、礦渣微粉、水渣、高爐

爐渣、礦泥以及赤泥等無極固體廢棄物材料，如粉煤灰制成免燒粉煤灰陶粒慮球。

15.本發(fā)明盡可能的利用工廠產(chǎn)生的固體廢棄物，減少運(yùn)輸和原材料成本。例如：粉煤灰接近c(diǎn)o2排放源，如火力發(fā)電廠，真正實(shí)現(xiàn)了在哪污染就在哪治理的目標(biāo)，并且粉煤灰高值利用問題也得到了很好的解決。

16.利用本發(fā)明上述方法通過全生命周期分析以及能量和質(zhì)量平衡分析，捕捉1000噸二氧化碳可以產(chǎn)生負(fù)碳指標(biāo)893.79kg，并達(dá)到質(zhì)量、碳和能量的平衡。處理每噸二氧化碳可以獲得正收益1300元-1600元，完全具備規(guī)?；⒐I(yè)化和商業(yè)化的市場推廣。中國一年消耗混凝土約70億方，蒸養(yǎng)加氣混凝土2億立方米，每立方米按150-500kg添加這類捕捉劑，市場容量每年可捕捉封存二氧化碳5億噸，可處理固廢45億噸。

17.在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

18.本發(fā)明如上所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，進(jìn)一步，所述無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球?yàn)榉勖夯姨樟V球。

19.本發(fā)明如上所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，進(jìn)一步，所述粉煤灰陶粒濾球包括以下重量份的原料：粉煤灰1500份、礦渣水泥350-450份、粘土350-450份、生石灰460-530份、礦物土80-120份、脫硫石膏50-80份、發(fā)泡劑150-200份、陽離子界面修飾改性劑80-120份及水400-450份。

20.更進(jìn)一步，所述粉煤灰陶粒濾球包括以下重量份的原料包括：粉煤灰1500份、礦渣水泥400份、粘土400份、生石灰500份、礦物土100份、脫硫石膏60份、發(fā)泡劑180份、陽離子界面修飾改性劑100份及水421份。

21.本發(fā)明如上所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，進(jìn)一步，所述粉煤灰陶粒濾球通過以下方法獲得：1）將陽離子界面修飾改性劑及水均分為兩份，2）將粉煤灰、礦渣水泥、粘土、生石灰、礦物土及脫硫石膏進(jìn)行研磨，研磨過程中分別加入第一份水和第一份陽離子界面修飾改性劑，磨細(xì)粉過篩，獲得超細(xì)粉體；3）在超細(xì)粉體中加入第二份水和第二份陽離子界面修飾改性劑混勻后，再加入發(fā)泡劑制成濾球生料，濾球生料經(jīng)陳化，再移入干燥室，烘干，然后自然冷卻，制得粉煤灰陶粒濾球。

22.上述研磨可以采用球磨的方式，第一份水和第一份陽離子界面修飾改性劑均為自身總量的50%，磨細(xì)粉過15um篩，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3-4h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為1-4mm的陶粒濾球。

23.粉煤灰、礦渣水泥、粘土、生石灰、礦物土及脫硫石膏研磨成超細(xì)粉體，超細(xì)粉體通常包括微米級(1-30um)、亞微米級(0.1-1um)和納米級(1-100nm)的粒子。由于超細(xì)粉體的粒徑較小，所以其比表面積相應(yīng)的增大，表面能也增加。隨著粒度的大小，粒子的表面原子數(shù)成倍增加，使其具有較強(qiáng)的表面活性和催化性在參與反應(yīng)可明顯加快反應(yīng)速度，具有良好的化學(xué)反應(yīng)性。

24.含有陽離子界面活性劑的粉煤灰陶粒濾球在負(fù)載離子液體或氨基酸鹽溶液的過程中，會因?yàn)椴糠株栯x子界面活性劑的丟失產(chǎn)生相應(yīng)的孔道，粉煤灰陶粒濾球在負(fù)載離子液體或氨基酸鹽溶液后，其對co2的吸附性能相比于不含有陽離子界面活性劑的粉煤灰陶粒濾球負(fù)載離子液體或氨基酸鹽溶液后提高了2-3倍；這是因?yàn)椴捎蒙鲜鲫栯x子界面活性

甲基-1-丙醇胺(amp)中的一種或兩種以上。

32.本發(fā)明如上所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，進(jìn)一步，所述胺基離子體溶解于無水乙醇中的質(zhì)量體積濃度12-13g/l，在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?-15min，得到胺基離子液體。

33.采用氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體浸漬步驟（1）制備無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球，氨基酸鹽溶液或者胺基離子液體與無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球的質(zhì)量比為（15-25）：1。更優(yōu)選的20:1，在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌2-4h，優(yōu)選的3h，干燥蒸發(fā)得到氨基化陶粒濾球二氧化碳捕捉劑。

34.本發(fā)明氨基酸鹽溶液和胺基離子液體高黏度導(dǎo)致傳質(zhì)效率低和吸收速率慢，是阻礙其工業(yè)化應(yīng)用的主要問題，為克服黏度大，吸收速率慢的缺點(diǎn)，將氨基酸鹽溶液或胺基離子液體負(fù)載到粉煤灰陶粒濾球上，氨基酸鹽溶液或胺基離子液體在多孔材料上得到了很好的分散，增加了胺基離子液體或氨基酸鹽溶液與co2的接觸面積，克服了胺基離子液體高黏度的缺點(diǎn)，既提高了反應(yīng)速率，又減少了離子液體的用量。而將氨基酸鹽溶液或胺離子液體負(fù)載到粉煤灰陶粒濾球，宏觀成固相，便于回收，有利于縮短吸收時(shí)間和促進(jìn)傳質(zhì)過程，具有規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的優(yōu)勢。

35.二氧化碳礦化混凝土是利用混凝土膠凝材料以及混凝土骨料中的堿性組分，包括未水化的硅酸二鈣和硅酸三鈣，水化產(chǎn)物氫氧化鈣和c-s-h凝膠等，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)co2的封存，并在全生命周期中減少水泥建材產(chǎn)業(yè)的總體co2排放量，即二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)。該技術(shù)主要包括以下化學(xué)反應(yīng)：二氧化碳溶于水生成碳酸，如下反應(yīng)式：混凝土技術(shù)。該技術(shù)主要包括以下化學(xué)反應(yīng)：二氧化碳溶于水生成碳酸，如下反應(yīng)式：；生成的碳酸與部分水化產(chǎn)物氫氧化鈣生成碳酸鈣，如下反應(yīng)式：；水化硅酸鈣逐漸往碳酸鈣轉(zhuǎn)化，最終礦化反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鈣，如下反應(yīng)式：。

36.基于在既有co2礦化養(yǎng)護(hù)過程中，co2只能通過擴(kuò)散作用進(jìn)入試件內(nèi)部，其擴(kuò)散作用受水泥基材料內(nèi)部含水量與孔隙率的影響較大，其對co2的固定作用有限。對二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)混凝土的動(dòng)力學(xué)研究顯示，實(shí)心混凝土砌塊的礦化養(yǎng)護(hù)過程主要受co2氣體擴(kuò)散以及產(chǎn)物層擴(kuò)散控制，增加養(yǎng)護(hù)時(shí)氣體壓力的本質(zhì)是提升co2氣體擴(kuò)散能力，從而提高試件礦化養(yǎng)護(hù)程度。另一方面，通過摻雜粉煤灰，礦粉等礦物摻合料，提高養(yǎng)護(hù)前混凝土內(nèi)部孔隙率，通過增加co2氣體通道以強(qiáng)化co2擴(kuò)散過程也能夠?qū)崿F(xiàn)礦化養(yǎng)護(hù)程度的提高。綜上，增強(qiáng)co2擴(kuò)散能力，增加co2擴(kuò)散通道等方法均對提高二氧化碳養(yǎng)護(hù)效果有積極作用。為進(jìn)一步提高水泥基材料對co2的固定率。

37.本發(fā)明采用氨基化陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑對工廠的co2進(jìn)行捕捉，捕捉飽和后的粉煤灰微孔球直接作為外加劑添加到混凝土中在水泥水化熱或者蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)過程中，逸出的co2快速礦化養(yǎng)護(hù)膠凝材料，轉(zhuǎn)化為混凝土的主要成分碳酸鈣。礦化解吸是一種無需加熱的低能耗再生方法，原料主要采用富含氧化鈣（cao）的天然礦石以及鋼渣、粉煤灰等堿性固廢；尤其是水泥（混凝土）中本身含有氧化鈣，而且水泥在水化過程中主要的產(chǎn)物是ca(oh)2可以直接用來礦化解吸出被氨基化粉煤灰陶粒濾球吸附飽和的二氧化碳；硅酸鹽水泥（混凝土）拌合水后，四種主要熟料礦物與水反應(yīng)，水化反應(yīng)如下：

（1）硅酸三鈣水化硅酸三鈣在常溫下的水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣(c-s-h凝膠)和氫氧化鈣，反應(yīng)式為。

38.（2）硅酸二鈣的水化β-c2s的水化與c3s相似，反應(yīng)式為。

39.（3）鋁酸三鈣的水化鋁酸三鈣的水化迅速，迅速放出大量熱量，其水化產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)受液相cao濃度和溫度的影響很大，先生成介穩(wěn)狀態(tài)的水化鋁酸鈣，最終轉(zhuǎn)化為水石榴石（c3ah6）。

40.在有石膏的情況下，c3a水化的最終產(chǎn)物與起石膏摻入量有關(guān)，最初形成的三硫型水化硫鋁酸鈣，簡稱鈣礬石，常用aft表示，若石膏在c3a完全水化前耗盡，則鈣礬石與c3a作用轉(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣(afm)。

41.（4）、鐵相固溶體的水化水泥熟料中鐵相固溶體可用c4af作為代表。它的水化速率比c3a略慢，水化熱較低，即使單獨(dú)水化也不會引起快凝。其水化反應(yīng)及其產(chǎn)物與c3a很相似。本發(fā)明氨基化粉煤灰陶粒濾球吸附飽和的二氧化碳礦化解吸如下：。

42.基于本發(fā)明通過氨基化陶粒濾球的co2捕捉劑礦化養(yǎng)護(hù)方式可以提高再生混凝土的力學(xué)性能。對摻有再生骨料的混凝土進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)能夠提升廢物利用率，增強(qiáng)了混凝土的耐火性和強(qiáng)度。在碳化養(yǎng)護(hù)前，對含再生骨料的混凝土進(jìn)行干燥預(yù)處理會明顯增大co2礦化養(yǎng)護(hù)程度，相比6h蒸壓養(yǎng)護(hù)，碳化養(yǎng)護(hù)2h就能夠達(dá)到更高的強(qiáng)度。對再生混凝土的co2礦化養(yǎng)護(hù)可以看成是一種固碳過程，co2礦化養(yǎng)護(hù)能夠提高混凝土的早期強(qiáng)度并降低混凝土的干縮。對混凝土砌塊進(jìn)行快速的co2礦化養(yǎng)護(hù)，含13%水泥的砌塊能夠吸收水泥質(zhì)量24%的co2，如果在混凝土預(yù)制件如砌塊、磚等生產(chǎn)上采用co2礦化養(yǎng)護(hù)制度，這些產(chǎn)品固碳率保持在水泥質(zhì)量的24%，那么就能夠減少水泥行業(yè)2.5%的碳排放。因此采用co2礦化養(yǎng)護(hù)方式一方面可以利用混凝土吸收co2，減少碳排放，另一方面co2與水泥水化產(chǎn)物的反應(yīng)能夠促進(jìn)早期水化，提高早期強(qiáng)度，生成的產(chǎn)物可以優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，從而提高混凝土的耐久性。

43.與傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式相比，氨基化陶粒濾球的co2捕捉劑養(yǎng)護(hù)技術(shù)用時(shí)更短，達(dá)到的效果也比較好，是一種輔助傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式的比較好的混凝土養(yǎng)護(hù)方式。傳統(tǒng)的蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土能耗高，一塊普通混凝土砌塊蒸汽養(yǎng)護(hù)約需要2300kj的能量，輕質(zhì)混凝土砌塊蒸汽養(yǎng)護(hù)也約需要2500kj的能量，而且養(yǎng)護(hù)過程中要控制升溫和降溫速率來防止過大的溫度梯度

引起的裂縫。表1為自然養(yǎng)護(hù)、蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)、co2礦化養(yǎng)護(hù)以及氨基化改性粉煤灰濾料球捕捉劑養(yǎng)護(hù)工藝的參數(shù)比對。

44.表1.自然養(yǎng)護(hù)、蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)、co2加壓養(yǎng)護(hù)以及氨基化改性粉煤灰濾料球養(yǎng)護(hù)的工藝參數(shù)

具體實(shí)施方式

45.以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

46.本發(fā)明吸附飽和二氧化碳濾球可以采用設(shè)置有氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑固定床吸收塔裝置，將工廠煙囪氣引入設(shè)置有粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑固定床吸收塔裝置，塔內(nèi)設(shè)置多級固定床，陶粒濾球被設(shè)置在固定床上，每個(gè)固定床底部為一層多孔板。煙氣通過多孔板后，氣流分布更加均勻，同時(shí)固定床為自動(dòng)翻床，吸附飽和后的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑在控制系統(tǒng)下，自動(dòng)翻床下落到吸收塔底部，通過輸送系統(tǒng)獲得吸附飽和后的氨基化粉煤灰陶粒濾球。

47.工廠煙氣經(jīng)過常規(guī)除塵和脫硫處理后,由煙囪經(jīng)過控制閥門、增壓引風(fēng)機(jī)進(jìn)入預(yù)處理塔的下部；煙氣上行經(jīng)過固定床與設(shè)置在固定床上的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑充分接觸；根據(jù)煙氣中co2的含量以及流量選擇氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑的數(shù)量和固定床層數(shù)，煙氣中co2溫度可優(yōu)選在20-130℃的范圍,壓力優(yōu)選在1-atm。此時(shí)，煙氣中的co2氣體與氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑在塔內(nèi)充分逆向接觸，快速發(fā)生反應(yīng)而被捕捉劑吸收，剩余的煙氣繼續(xù)向上流動(dòng)，第一種方式經(jīng)過除霧裝置脫除霧滴后，清潔煙氣直接排入大氣，這種方式適用于煙氣中二氧化碳濃度低以及完成工廠碳排放指標(biāo)要求即可的項(xiàng)目；第二種

方式由吸收塔上部通過控制閥門、增壓引風(fēng)機(jī)和質(zhì)量及體積流量計(jì)組成的循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)處理塔的下部，依據(jù)以上所述再次進(jìn)入吸收塔固定床系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)捕捉二氧化碳，這種方式適用于煙氣中二氧化碳濃度較高以及工廠碳排放指標(biāo)或碳匯有要求的項(xiàng)目；吸附飽和后的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑在控制系統(tǒng)下，自動(dòng)翻床下落到吸收塔底部，獲得吸附飽和后的氨基化粉煤灰陶粒濾球。通過質(zhì)量流量計(jì)及體積流量計(jì)進(jìn)口與出口的質(zhì)量及體積差，確定二氧化碳捕捉量，確定二氧化碳捕捉量和氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑的質(zhì)量比及各種參數(shù)指標(biāo)。

48.所述水泥砂漿混凝土包括水泥、建筑垃圾再生砂、普通砂水、抗裂纖維、減水劑，具體快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方可以采用如表2所示重量份和體積比例關(guān)系，按照表2配方稱取對應(yīng)原料，加入混凝土攪拌機(jī)，攪拌均勻即可。配置快速自養(yǎng)護(hù)空心砌塊配方可以采用表3如下重量份和體積比例關(guān)系，依照選定的配合比在砌塊生產(chǎn)廠利用砌塊成型機(jī)制作了若干組砌塊，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后再進(jìn)行性能試驗(yàn)；砌塊外觀尺寸為390mm

×

190mm

×

190mm，壁厚30mm，肋厚25mm，空心率為55%。

49.表2.快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方表3.快速自養(yǎng)護(hù)空心砌塊配方礦化混凝土力學(xué)性能的檢測1、礦化輕質(zhì)混凝土試件的制作：按照上述配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方和工藝，將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm的立方體試塊成型；配置快速自養(yǎng)護(hù)空心砌塊配方設(shè)計(jì)配合比成型尺寸為

?

27.5mm

×

50mm的圓柱體凈漿試件。

50.2、設(shè)置ck1為上述配方中吸附飽和二氧化碳濾球替換為未吸附飽和二氧化碳的濾球，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，ck2常規(guī)蒸汽加壓二氧化碳養(yǎng)護(hù)，實(shí)驗(yàn)組為上述配方中吸附飽和二氧化碳濾球的配方，其他條件均相同。

51.將（ck1）和（實(shí)例組）試塊放置在20

±

2℃，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)（溫度為20

±

2℃，濕度=60%）下進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)24h脫模。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)（溫度為20

±

2℃，濕度》95%）養(yǎng)護(hù)至3d，7d，28d齡期，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。將試件(ck2)放置在碳化箱內(nèi)進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)，碳化箱內(nèi)溫度保持20

±

2℃，改變濕度和碳化養(yǎng)護(hù)時(shí)間。將碳化養(yǎng)護(hù)后的試件放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)（溫度為20

±

2℃，濕度》95%）養(yǎng)護(hù)至3d、7d、28d齡期，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

52.3、力學(xué)試驗(yàn)

混凝土的力學(xué)性能主要為試件的立方體抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)過程參照gb/t50081-2002《《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》》進(jìn)行。

53.4、碳化程度的測試按照材料配合比設(shè)計(jì)，制備試件，采用各自的co2養(yǎng)護(hù)程度。通過碳酸鹽滴定的方法測定碳酸鈣含量來判斷碳化深度。

54.碳酸鹽滴定的方法測定碳酸鈣含量來判斷碳化深度基本原理：讀出量氣管初始體積v1（ml）和測試后體積v2（ml），根據(jù)公式（4.5）計(jì)算co2體積v，然后結(jié)合反應(yīng)方程式（4.4）和公式（4.5）-（4.7）計(jì)算出0.5g樣品粉末的碳酸鈣含量mcaco3和該圓片中碳酸鈣含量wcaco3，用碳酸鈣的占比來表示碳化的程度。

55.4.1、切片及干燥將碳化之后的試件分層切成厚度接近一致的直徑為27.5mm的圓形薄片，用數(shù)顯卡尺測量每個(gè)薄片的厚度3次，取平均值（每一片的圓片所處深度為前一片圓片的厚度與該片厚度的二分之一的和）。將切好的圓片放置在真空干燥箱中去除自由水，干燥箱的溫度為105℃，干燥12h，然后稱量出每片的質(zhì)量m。

56.4.2、碳酸鹽含量測定將烘干后的試件研磨，并通過0.16mm的方孔篩。用電子分析天平稱取0.5g

±

0.001g的粉末，采用碳酸鹽定量測定裝置測量每片試件中碳酸鹽的含量。

57.實(shí)施例11、制備粉煤灰陶粒濾球按照表4配比計(jì)量各種原料，采用雷蒙磨對材料進(jìn)行超細(xì)粉體化，研磨過程中分別加入210.5kg的水和50kg的十六烷基三甲基溴化銨，磨細(xì)粉過15um篩，然后加入剩余50kg十六烷基三甲基溴化銨和210.5kg的水的混勻后再加入發(fā)泡劑成球，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為1-4mm的粉煤灰陶粒濾球。

58.表4.粉煤灰陶粒濾球原料配方

2、制備氨基化陶粒濾球四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])1250kg溶解于無水乙醇100m3，在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?0mim，得到四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])離子液體乙醇溶液；取四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])離子液體乙醇溶液68800kg與粉煤灰陶粒濾球3440kg，在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌3h，干燥蒸發(fā)得到四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑。

[0059]

3、制備吸附飽和二氧化碳濾球四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑吸收飽和二氧化碳采用上述固定床吸收塔裝置，設(shè)置上下兩層固定床，每個(gè)固定床設(shè)置500kg四甲基銨甘氨酸([n1111][gly])氨基化粉煤灰陶粒濾球二氧化碳捕捉劑，系統(tǒng)運(yùn)行檢測獲得吸收飽和二氧化碳飽的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑。

[0060]

4、吸收飽和二氧化碳后的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑礦化混凝土如表5所示配方按照該配方將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm的立方體試塊成型。

[0061]

表5.配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方實(shí)施例1吸附飽和二氧化碳濾球及ck1、ck2方法制備和養(yǎng)護(hù)的混凝土切片碳化程度的測試結(jié)果如表6。

[0062]

表6.實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)組和對照組（ck1、ck2）養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例21、制備粉煤灰陶粒濾球

按照表7配比計(jì)量各種原料，采用雷蒙磨對材料進(jìn)行超細(xì)粉體化，研磨過程中分別加入210.5kg的水和50kg的十四烷基三甲基溴化銨，磨細(xì)粉過15um篩，然后加入剩余50kg十四烷基三甲基溴化銨和210.5kg的水的混勻后再加入發(fā)泡劑成球，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為3mm的陶粒濾球。

[0063]

表7.粉煤灰陶粒濾球原料配方2、制備氨基化陶粒濾球采用工業(yè)生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液1l（2mol）和氫氧化鉀2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸鉀溶液318g/l；采用氨基酸廢料液1l（2mol）和乙醇胺2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸胺溶液330g/l；兩種氨基酸鹽溶液按質(zhì)量1：1配置浸漬液體。

[0064]

取氨基酸鹽浸漬溶液68800kg與粉煤灰（固廢）陶粒濾球3440kg,在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌3h，干燥蒸發(fā)得到氨基酸鹽氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑。

[0065]

3、制備吸附飽和二氧化碳濾球氨基酸鹽氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑吸收飽和二氧化碳采用上述描述的固定床吸收塔裝置，設(shè)置上下兩層固定床，每個(gè)固定床設(shè)置500kg氨基酸鹽氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑。

[0066]

4、吸收二氧化碳飽和后的氨基化粉煤灰陶粒濾球捕捉劑礦化混凝土如表8所示配方，按照該配方將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm 的立方體試塊成型。

[0067]

表8.配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方實(shí)施例2吸附飽和二氧化碳濾球及ck1、ck2方法制備和養(yǎng)護(hù)的混凝土切片碳化程度的測試結(jié)果如表9所示。

[0068]

表9.實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)組和對照組（ck1、ck2）養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例31、制備粉煤灰陶粒濾球按照表10配比計(jì)量各種原料，計(jì)量各種無機(jī)材料采用雷蒙磨對材料進(jìn)行超細(xì)粉體化，研磨過程中分別加入210.5kg水、25kg的十六烷基三甲基溴化銨和25kg十二烷基二甲基芐基氯化銨，磨細(xì)粉過15um篩，然后加入剩余25kg的十六烷基三甲基溴化銨、25kg十二烷基二甲基芐基氯化銨和210.5kg的水的混勻后再加入發(fā)泡劑成球，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為1-4mm的陶粒濾球。

[0069]

表10.粉煤灰陶粒濾球原料配方2、制備氨基化陶粒濾球350kg乙二胺四氟硼酸鹽([edtah][bf4])、300kg二乙烯三胺四氟硼酸鹽([detah][bf4])、300kg三乙烯四胺四氟硼酸鹽([tetah][bf4])、300kg四乙烯五胺四氟硼酸鹽([tepah] [bf4])溶解于無水乙醇100m3，在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?0mim，得到復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液；

得到復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液68800kg與粉煤灰（固廢）陶粒濾球3440kg，在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌3h，干燥蒸發(fā)得到復(fù)得到復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球二氧化碳捕捉劑。

[0070]

3、制備吸附飽和二氧化碳濾球復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑采用上述描述的固定床吸收塔裝置，設(shè)置上下兩層固定床，每個(gè)固定床設(shè)置500kg復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑。

[0071]

4、復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑礦化混凝土如表11所示配方，按照上述配方將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm的立方體試塊成型。

[0072]

表11.配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方實(shí)施例3吸附飽和二氧化碳濾球及ck1、ck2方法制備和養(yǎng)護(hù)的混凝土切片碳化程度的測試結(jié)果如表12。

[0073]

表12.實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)組和對照組（ck1、ck2）養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例41、制備粉煤灰陶粒濾球按照表13所示配比計(jì)量各種原料，采用雷蒙磨對材料進(jìn)行超細(xì)粉體化，研磨過程

中分別加入210.5kg的水和12.5kg辛基葵二甲基氯化銨、12.5kg十六烷基三甲基溴化銨、12.5kg十四烷基三甲基溴化銨、12.5kg十八烷基三甲基溴化銨，磨細(xì)粉過15um篩，然后加入剩12.5kg辛基葵二甲基氯化銨、12.5kg十六烷基三甲基溴化銨、12.5kg十四烷基三甲基溴化銨、12.5kg十八烷基三甲基溴化銨和210.5kg的水的混勻后再加入發(fā)泡劑成球，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為1-4mm的陶粒濾球。

[0074]

表13.粉煤灰陶粒濾球原料配方2、制備氨基化陶粒濾球采用工業(yè)生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液1l（2mol）和氫氧化鉀2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸鉀溶液318g/l；采用工業(yè)生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液1l（2mol）和乙醇胺2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸胺溶液330g/l；兩種氨基酸鹽溶液按質(zhì)量1：1配置復(fù)合氨基酸鹽浸漬液體。

[0075]

1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸鹽([apmim][gly])400kg、1-氨丙基-3-甲基咪唑丙氨酸鹽([apmim][ala])450kg、1-氨丙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽([apmim][lys])400kg溶解于無水乙醇100m3，在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?0min，得到復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液。

[0076]

取復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液34400kg、復(fù)合氨基酸鹽浸漬液體34400kg與粉煤灰（固廢）陶粒濾球3440kg,在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌3h，干燥蒸發(fā)得到氨基化粉煤灰陶粒濾球二氧化碳捕捉劑。

[0077]

3、制備吸附飽和二氧化碳濾球復(fù)合有機(jī)胺鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑采用上述描述的固定床吸收塔裝置，設(shè)置上下兩層固定床，每個(gè)固定床設(shè)置500kg上述氨基化粉煤灰陶粒濾球二氧化碳捕捉劑。

[0078]

4、上述氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑礦化混凝土如表14所示配方。按照上該配方將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm的立方體試塊成型。

[0079]

表14.配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方

實(shí)施例4吸附飽和二氧化碳濾球及ck1、ck2方法制備和養(yǎng)護(hù)的混凝土切片碳化程度的測試結(jié)果如表15所示。

[0080]

表15.實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)組和對照組（ck1、ck2）養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例51、制備粉煤灰陶粒濾球按照表16所示的配比計(jì)量各種原料，采用雷蒙磨對材料進(jìn)行超細(xì)粉體化，研磨過程中分別加入210.5kg水、25kg十六烷基三甲基溴化銨、15kg十四烷基三甲基溴化銨、10kg十八烷基三甲基溴化銨，磨細(xì)粉過15um篩，然后加入剩余25kg十六烷基三甲基溴化銨、15kg十四烷基三甲基溴化銨、10kg十八烷基三甲基溴化銨和210.5kg的水的混勻后再加入發(fā)泡劑成球，濾球生料經(jīng)陳化，即在室溫放置2h，再移入干燥室，120℃加熱烘干3h，然后自然冷卻0.5h，即制得粒徑為1-4mm的陶粒濾球。

[0081]

表16.粉煤灰陶粒濾球原料配方2、制備氨基化陶粒濾球采用工業(yè)生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液1l（2mol）和氫氧化鉀2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸鉀溶液318g/l；采用工業(yè)生產(chǎn)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液1l（2mol）和乙醇胺

2mol反應(yīng)60min，制取氨基酸胺溶液330g/l；兩種氨基酸鹽溶液按質(zhì)量1：1配置復(fù)合氨基酸鹽浸漬液體。

[0082]

1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸鹽([apmim][gly])312.5kg、1-氨丙基-3-甲基咪唑丙氨酸鹽([apmim][ala])312.5kg、1-氨丙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽([apmim][lys])312.5kg和1-氨基丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([nh2p-mim][pf6])312.5kg溶解于無水乙醇100m3,在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?0min，得到復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液。

[0083]

取復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液68800kg與粉煤灰（固廢）陶粒濾球3440kg,在氮?dú)庀率覝卮帕嚢枥^續(xù)攪拌3h，干燥蒸發(fā)得到復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球二氧化碳捕捉劑。

[0084]

3、制備吸附飽和二氧化碳濾球復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑采用上述描述的固定床吸收塔裝置，設(shè)置上下兩層固定床，每個(gè)固定床設(shè)置500kg上述復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑；4、上述復(fù)合氨基酸鹽離子液體乙醇溶液氨基化粉煤灰陶粒濾球的二氧化碳捕捉劑礦化混凝土。如表17所示配方將混凝土按照標(biāo)準(zhǔn)成型成100mm

×

100mm

×

100mm 的立方體試塊成型。

[0085]

表17.配置快速硬化自養(yǎng)護(hù)新型輕質(zhì)混凝土配方實(shí)施例5吸附飽和二氧化碳濾球及ck1、ck2方法制備和養(yǎng)護(hù)的混凝土切片碳化程度的測試結(jié)果如表18所示。

[0086]

表18.實(shí)施例5實(shí)驗(yàn)組和對照組（ck1、ck2）養(yǎng)護(hù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表6、表9、表12、表15、表18所示實(shí)施例1至5吸附飽和二氧化碳濾球礦化輕質(zhì)混凝土、對照組未吸附飽和二氧化碳濾球及自然養(yǎng)護(hù)和養(yǎng)護(hù)設(shè)備養(yǎng)護(hù)性能測試，本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)品無收縮、2h抗壓強(qiáng)度可達(dá)到16.8mpa，有效縮短了成型和養(yǎng)護(hù)時(shí)間，減少了養(yǎng)護(hù)設(shè)備和壓力成本。

[0087]

以上實(shí)施例1至實(shí)施例5各步驟中獲得產(chǎn)品的性能指標(biāo)如表19至表23所示。

[0088]

表19.實(shí)施例1至實(shí)施例5步驟中粉煤灰陶粒濾球的理化指標(biāo)表20.實(shí)施例1至實(shí)施例5步驟中氨基化陶粒濾球捕捉劑性能指標(biāo)

表21.實(shí)施例1至實(shí)施例5步驟中氨基化陶粒濾球吸附co2性能指標(biāo)表22.實(shí)施例1至實(shí)施例5步驟中獲得吸收co2飽和的氨基化粉煤灰捕捉劑礦化輕質(zhì)混凝土性能指標(biāo)

表23.實(shí)施例1至實(shí)施例5步驟中獲得吸收co2飽和的氨基化粉煤灰捕捉劑礦化混凝土砌塊性能指標(biāo)表19所示實(shí)施例1至5中步驟1制備的粉煤灰陶粒濾球空隙分布均勻，粒徑均在1-4mm；表20所示實(shí)施例1至5中步驟2氨基化陶粒濾球性能指標(biāo)，其比表面積可達(dá)58.31m3/g，表21所示實(shí)施例1至5中氨基化陶粒濾球吸附co2性能指標(biāo)，吸附能力可179.8g/kg，吸附性能優(yōu)良。

[0089]

表22所示實(shí)施例1至5中步驟3吸附飽和二氧化碳濾球應(yīng)用礦化輕質(zhì)混凝土，2h的抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到16.8以上，28d抗壓強(qiáng)度均大于20mpa，表23所示實(shí)施例1至5中步驟3吸附飽和二氧化碳濾球應(yīng)用礦化混凝土砌塊性能指標(biāo)，2h的抗壓強(qiáng)度均可達(dá)到5.5以上，28d抗壓強(qiáng)度均大于5.8mpa，常溫養(yǎng)護(hù)速度快，無收縮，凍融質(zhì)量損失小，產(chǎn)品性能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t15229-2002《輕集料混凝土小型空心砌塊》的抗壓強(qiáng)度、抗凍性等性能要求。

[0090]

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，包括以下步驟，步驟（1）制備無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球；步驟（2）制備氨基化陶粒濾球，采用氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體浸漬步驟（1）所述無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球獲得；步驟（3）將所述氨基化陶粒濾球充分吸收二氧化碳獲得吸附飽和二氧化碳濾球；步驟（4）將步驟（3）制備的吸附飽和二氧化碳濾球與水泥砂漿混凝土混合攪拌均勻制成礦化輕質(zhì)混凝土試件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，步驟（1）所述無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球?yàn)榉勖夯姨樟V球。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，制備所述粉煤灰陶粒濾球包括以下重量份的原料：粉煤灰1500份、礦渣水泥350-450份、粘土350-450份、生石灰460-530份、礦物土80-120份、脫硫石膏50-80份、發(fā)泡劑150-200份、陽離子界面修飾改性劑80-120份及水400-450份。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述粉煤灰陶粒濾球通過以下方法獲得：1)將陽離子界面修飾改性劑及水均分為兩份，2)將粉煤灰、礦渣水泥、粘土、生石灰、礦物土及脫硫石膏進(jìn)行研磨，研磨過程中分別加入第一份水和第一份陽離子界面修飾改性劑，磨細(xì)粉過篩，獲得超細(xì)粉體；3)在超細(xì)粉體中加入第二份水和第二份陽離子界面修飾改性劑混勻后，再加入發(fā)泡劑制成濾球生料，濾球生料經(jīng)陳化，再移入干燥室，烘干，然后自然冷卻，制得粉煤灰陶粒濾球。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述礦物土為泥頁巖中粘土礦物、高嶺石、蒙脫石、伊利石以及伊蒙混層中的一種或幾種；所述陽離子界面修飾改性劑為十二烷基二甲基芐基氯化銨、雙葵基二甲基氯化銨、辛基葵二甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨中的一種或兩種以上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，步驟（2）中所述氨基酸鹽溶液中的氨基酸為丙氨酸、甘氨酸、肌氨酸、l-鳥氨酸、精氨酸和l-脯氨酸中的一種或兩種以上；步驟（4）中的所述水泥砂漿混凝土包括水泥、建筑垃圾再生砂、普通砂水、抗裂纖維、減水劑，其中，水泥與所述吸附飽和二氧化碳濾球質(zhì)量體積比為300-800kg/m3。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，步驟（2）中，所述胺基離子液體為胺基離子體溶解于無水乙醇中，所述胺基離子體為1-氨丙基-3-甲基咪唑甘氨酸鹽、1-氨丙基-3-甲基咪唑丙氨酸鹽、1-氨丙基-3-甲基咪唑賴氨酸鹽、四甲基銨甘氨酸、四甲基銨賴氨酸、1-氨基丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、乙二胺四氟硼酸鹽、二乙烯三胺四氟硼酸鹽、三乙烯四胺四氟硼酸鹽、四乙烯五胺四氟硼酸鹽中的一種或兩種以上；

所述氨基酸鹽溶液為生產(chǎn)工業(yè)氨基酸產(chǎn)生的氨基酸廢料液或者氨基酸溶液與有機(jī)堿或無機(jī)堿反應(yīng)獲得。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述無機(jī)堿包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉及磷酸三鈉中的一種或兩種以上；所述有機(jī)堿包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、3-甲胺基丙胺、n-甲基二乙醇胺、哌嗪、四乙烯五胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇胺中的一種或兩種以上。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，所述胺基離子體溶解于無水乙醇中的質(zhì)量體積濃度12-13g/l，在氮?dú)鈿夥障率覝卮帕嚢?-15min，得到胺基離子液體。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，其特征在于，采用氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體浸漬步驟（1）所述的無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球，氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體與無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球的質(zhì)量比為（15-25）：1。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種無機(jī)固體廢棄物陶粒礦化混凝土封存二氧化碳的方法，包括以下步驟，制備無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球；制備氨基化陶粒濾球；氨基化陶粒濾球充分吸收二氧化碳后獲得吸附飽和二氧化碳濾球；將吸附飽和二氧化碳濾球與水泥砂漿混凝土混合攪拌均勻制成礦化輕質(zhì)混凝土試件。本發(fā)明通過將無機(jī)固體廢棄物陶粒濾球進(jìn)行氨基酸鹽溶液和/或胺基離子液體處理后引入至如工廠煙囪氣等高濃度CO2環(huán)境中吸附飽和CO2后，再通過將其作為添加劑直接加入混凝土中，在水泥拌合水、水化熱或者蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)過程中，逸出的CO2快速礦化養(yǎng)護(hù)膠凝材料，轉(zhuǎn)化為混凝土的主要成分碳酸鈣，對CO2轉(zhuǎn)化和封存。轉(zhuǎn)化和封存。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇斌 蘇文錦 蘇文雯

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京錦繡新技術(shù)發(fā)展有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.01

技術(shù)公布日：2022/5/5