1.本發(fā)明涉及煙氣治理和建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，二氧化碳的資源化利用與產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展顯得極為必要。低碳技術(shù)作為從根源上解決碳排放問題的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前背景下最優(yōu)異的解決方案。此外，鋼鐵、磷業(yè)、冶金、建筑、垃圾處理等國民重點(diǎn)行業(yè)所排放的大宗固體廢棄物（如鋼渣、磷渣、鎂渣、建筑垃圾等）的量也在逐年增加，這些廢棄物不僅占用了大量土地資源，而且還對環(huán)境、水體造成了嚴(yán)重的污染，這類固廢主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣的固廢目前資源化處置方法一般為建材利用。

3.現(xiàn)有技術(shù)（中國專利申請文獻(xiàn)cn113929394a）中描述了一種赤泥基碳化磚及其制備方法，在礦化過程中需保證40℃以上礦化溫度?，F(xiàn)有技術(shù)（中國專利申請文獻(xiàn)cn106145878a）中描述了一種co2礦化鋼渣制備輕質(zhì)建材及其制備的方法，容器加熱量在5-65℃。以上方法都需要對釜外加熱源，提升能耗的同時造成大量碳排放。

4.因此，為了解決上述問題，并且提高co2礦化制備建筑材料的反應(yīng)效率，本技術(shù)中提供了一種用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.為了解決上述問題，本發(fā)明第一方面提供了一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，通過控制反應(yīng)釜中的坯體填充，使體系內(nèi)礦化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量達(dá)到水熱反應(yīng)所需條件，使體系內(nèi)既能進(jìn)行礦化反應(yīng)，也能進(jìn)行水熱反應(yīng)。

6.本方法無需外加熱源僅靠體系反應(yīng)放熱即可提高礦化反應(yīng)程度，同時滿足水熱反應(yīng)所需溫度條件，將礦化反應(yīng)與水熱反應(yīng)進(jìn)行結(jié)合，減少能量輸入的同時，提高制備效率并提升至制品性能。

7.作為一種優(yōu)選的方案，所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，包括以下步驟：（1）固體廢棄物與水的混合攪拌；（2）混合料的坯體成型；（3）反應(yīng)釜中的復(fù)合礦化反應(yīng)（所謂復(fù)合礦化反應(yīng)是指并非單純進(jìn)行礦化反應(yīng)，在本體系中，既發(fā)生礦化反應(yīng)，也發(fā)生水熱反應(yīng)）。

8.作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物與水的混合攪拌的具體操作為：將固體廢棄物按照比例進(jìn)行混合，按照一定的水固質(zhì)量比加水送入粉混系統(tǒng)攪拌至混合料混合均勻，之后將混合料送入消解系統(tǒng)消解30~60分鐘。

9.作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟（1）中固體廢棄物與水的混合攪拌的水固質(zhì)量比l/s為0.05~0.30：1。

10.作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物包括鈣質(zhì)固體廢棄物以及硅鋁質(zhì)固體廢棄物；所述鈣質(zhì)固體廢棄物為鋼渣、礦渣、高爐渣、赤泥、煤渣、鎂渣、磷渣、錳渣中的至少一種；

所述硅鋁質(zhì)固體廢棄物為粉煤灰、底灰、紅泥、建筑垃圾、廢舊水泥、尾礦、礦石原料中的至少一種。

11.作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~60%；所述混合料中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~50%。

12.作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~45%；所述混合料中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15~40%。

13.作為一種優(yōu)選的方案，所述混合料的坯體成型的具體操作為：將混合料送入機(jī)械成型系統(tǒng)的模具當(dāng)中，壓制成塊，成型壓力為5~100mpa。在具體實(shí)施方式中，也可以采用澆筑成型方式將混合料成型為坯體。

14.作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟（3）反應(yīng)釜中的復(fù)合礦化反應(yīng)的具體操作為：將步驟（2）中成型脫模后的混合料的坯體置入反應(yīng)釜中，通入含二氧化碳?xì)怏w，氣體和坯體直接接觸發(fā)生反應(yīng)，保持反應(yīng)1~8小時，反應(yīng)壓力0.1~1mpa。

15.作為一種優(yōu)選的方案，所述含二氧化碳?xì)怏w為燃煤電廠煙氣、石灰窯煙氣、鋼鐵廠煙氣、化工廠煙氣、水泥廠煙氣和碳捕集解析后氣體中至少一種。

16.作為一種優(yōu)選的方案，所述含二氧化碳?xì)怏w中的二氧化碳體積分?jǐn)?shù)為8~100%。

17.作為一種優(yōu)選的方案，所述反應(yīng)釜中的反應(yīng)原料的填充率（坯體填充占反應(yīng)釜體積的比例）為5~55%。

18.作為一種優(yōu)選的方案，所述反應(yīng)釜中的反應(yīng)原料的填充率（坯體填充占反應(yīng)釜體積的比例）為20~50%。

19.本技術(shù)中，設(shè)定反應(yīng)釜的體積為v，裝置中釜體各組分材料的熱容分別為c1、c2、c3、c4~cn，釜體各組分的質(zhì)量為m1、m2、m3、m4~mn，其滿足：h=c1*m1+c2*m2+c3*m3+

……cn

*mn；其中反應(yīng)裝置的材料由釜體及保溫材料構(gòu)成，其中釜體材料可以是碳錳鋼、不銹鋼、鋯、鎳基（哈氏、蒙乃爾）合金及其它復(fù)合材料等其中的一種或一種以上；保溫材料可以是稀土保溫材料、巖棉、無機(jī)硅酸鹽漿料、新型無機(jī)保溫材料、聚苯板、聚氨酯發(fā)泡材料、玻璃棉、硅酸鋁棉等其中的至少一種。

20.作為一種優(yōu)選的方案，所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法滿足：其中，m為填充的坯體質(zhì)量，單位t；v為反應(yīng)釜的體積，單位m3；h為反應(yīng)裝置的熱容，單位j/k；ρ為坯體的真密度（真密度（true density）指材料在絕對密實(shí)的狀態(tài)下單位體積的固體物質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量，即去除內(nèi)部孔隙或者顆粒間的空隙后的密度），單位kg/m3；a1為

混合料中硅酸二鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位%；a2為混合料中硅酸三鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位%；k1、k2為反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)；t0為反應(yīng)初始溫度，單位k，p為反應(yīng)壓力，單位mpa。

21.另一方面，本發(fā)明中，所述m還同時滿足以下兩個條件：其中，ρ0為坯體表觀密度，單位kg/m3；反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)k1為0.6-1，k2為0.8-1。

22.本技術(shù)中，通過利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法中控制反應(yīng)釜中的坯體填充，使體系內(nèi)發(fā)生礦化反應(yīng)，利用體系反應(yīng)熱量改變體系溫度，從而使得反應(yīng)釜內(nèi)體系達(dá)到水熱反應(yīng)所需條件，并且進(jìn)一步確定了反應(yīng)釜條件與混合料條件所需滿足的結(jié)果，并且確定了反應(yīng)過程中反應(yīng)釜填充率的適宜范圍，若反應(yīng)釜的填充率過低，則容易減弱礦化反應(yīng)的放熱效率和放熱總量，從而減弱或延遲后續(xù)水熱反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程和反應(yīng)活性，從而明顯地降低最后制品的力學(xué)強(qiáng)度和固碳率，但是，同樣的若填充率過高，反應(yīng)體系溫度提升過快，水熱反應(yīng)在礦化反應(yīng)還未基本完全完成時就已經(jīng)開始，反而容易降低最終制品對于二氧化碳的吸收效率。

23.本發(fā)明第二方面提供了一種上述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法的應(yīng)用，包括該方法在固廢協(xié)同礦化co2的建筑材料中的應(yīng)用。

24.有益效果：1、本技術(shù)提供的一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，能夠充分利用固廢中硅酸二鈣及硅酸三鈣固定二氧化碳時產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱，協(xié)同制備出固碳性能良好且物理性能優(yōu)異的建材制品，極大降低了固廢處置成本，并且無需外加熱源，通過反應(yīng)熱量提升環(huán)境溫度，進(jìn)而提升礦化效率的方法，同時使體系內(nèi)溫度達(dá)到水熱反應(yīng)所需溫度，無需外加水蒸氣，從而使制品發(fā)生礦化反應(yīng)后，發(fā)生水熱反應(yīng)，進(jìn)一步提升制品的強(qiáng)度，不僅吸收了工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄二氧化碳，避免過多活性成分的損耗，進(jìn)一步降低原材料成本，充分利用固廢，制備出性能優(yōu)異的建材制品。

25.2、本技術(shù)提供的一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，以純大宗固廢為原材料，利用含二氧化碳的混合氣直接進(jìn)行礦化養(yǎng)護(hù)，在一定工藝下，制成高品質(zhì)建材制品，以有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)固廢的高效資源化利用，其制備出的建材產(chǎn)品相比于傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥制品的總碳排放低50%以上，對我國建材行業(yè)的低碳化發(fā)展同樣具有重要推動作用。

26.3、本技術(shù)中提供的一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，在控制反應(yīng)釜中的反應(yīng)原料的填充率提高反應(yīng)效率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定了反應(yīng)釜條件與混合料條件所需滿足的結(jié)果，并且確定了反應(yīng)過程中反應(yīng)釜的填充率適宜范圍，避免了過高或者過低的填充率明顯地降低最后制品的力學(xué)強(qiáng)度和固碳率。

附圖說明

27.圖1為本技術(shù)中實(shí)施例3和實(shí)施例8所得到的制品的固碳率數(shù)據(jù)對比圖。

具體實(shí)施方式

28.本技術(shù)所有實(shí)施例中：選取某鋼鐵企業(yè)鋼渣作為碳化材料，其含水率為2.00%，通過xrf分析，其化學(xué)成分和其重量百分比如表1所示(由于xrf只能表示各元素的組成，且以氧化物作為展現(xiàn)形式，但是并不能表示物料中的實(shí)際物相組成，比如鈣元素在物料中的存在形式可以是硅酸二鈣、硅酸三鈣等)：表1 鋼渣的主要元素組成選取某建材廠再生料作為骨料，其含水率為1.00%，通過xrf分析，其化學(xué)成分和其重量百分比為：表2 再生骨料的主要元素組成含二氧化碳?xì)怏w來自于蘇州某生活垃圾焚燒廠的煙氣經(jīng)過除塵、脫硫脫硝和有機(jī)胺法碳鋪集裝置后的co2氣體；表3垃圾焚燒廠煙氣補(bǔ)集后氣體組成（體積分?jǐn)?shù)）反應(yīng)釜參數(shù)：內(nèi)徑為2.55 m，長35 m，反應(yīng)釜體積178m3，鋼材厚度10 mm，鋼鐵的密度為7950 kg/m3，保溫巖棉厚度100 mm，巖棉的密度120kg/m3，反應(yīng)釜外殼的熱容h為23345514 j/k；反應(yīng)壓力為0.6mpa；鋼渣中硅酸二鈣的占比為27.91%，鋼渣中硅酸三鈣的占比為2.97%，混合料中硅酸二鈣及硅酸三鈣由鋼渣提供，以鋼渣內(nèi)成分計算（硅鋁質(zhì)固廢中cao為惰性碳酸鈣，不參與反應(yīng)，不計算硅酸二鈣及硅酸三鈣），已知硅酸二鈣及硅酸三鈣在鋼渣中比例，則a1為19.54%，a2為2.08%（各實(shí)施例混合料中鋼渣含量均為70.01%，設(shè)混合料

的質(zhì)量為m，鋼渣的質(zhì)量為m，則，m/m=70.01%，則m=m/70.01%；設(shè)混合料中硅酸二鈣的質(zhì)量為m1，硅酸三鈣的質(zhì)量為m2，則m1/m=27.91%，m2/m=2.97%，則m1=27.91%m，m2=2.97%m；a1=m1/m=27.91%m/（m/70.01%）=19.54%；a2=m2/m=2.97%m/（m70.01%）=2.08%）；坯體的真密度以及表觀密度可近似為2000kg/m3，初始反應(yīng)溫度為298.15k，硅酸二鈣的反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)k1為0.6，硅酸三鈣的反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)k2為1。

29.將上述參數(shù)帶入公式（1）-（3），可得：24.73 t＜m＜178.75 t。

30.實(shí)施例1實(shí)施例1第一方面提供了一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，步驟包括以下幾步：（1）固體廢棄物與水的混合攪拌；（2）混合料的坯體成型；（3）反應(yīng)釜中的復(fù)合礦化反應(yīng)。

31.以質(zhì)量百分比計：（1）取鋼渣70.01%和14.55%再生骨料混合，加入15.44%的水分，其中混合料的總重為17.87t，將混合料送入粉混系統(tǒng)攪拌至混合料混合均勻；粉混后的物料送入消解系統(tǒng)消解40分鐘；（2）消解后的物料送入機(jī)械成型系統(tǒng)，并壓制成塊體，成型壓力為11.5mpa，200mm*95mm*53mm磚型為用機(jī)器人碼垛在擺渡車上；（3）壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為5.00%，關(guān)閉反應(yīng)釜門，通入含有二氧化碳的氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的初始溫度為室溫（25℃），總體反應(yīng)時間為6小時，釜內(nèi)壓力為0.6mpa。

32.實(shí)施例2本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為35.75t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為10.00%。

33.實(shí)施例3本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為53.62t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為15.00%。

34.實(shí)施例4本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為71.500t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為20.00%。

35.實(shí)施例5本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為89.37t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為25.00%。

36.實(shí)施例6本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為107.25t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為30.00%。

37.實(shí)施例7本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為143.00t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為40.00%。

38.實(shí)施例8本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為160.87t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為45.00%。

39.實(shí)施例9本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為178.75t，壓

制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為50.00%。

40.實(shí)施例10本實(shí)施例的具體實(shí)施方式同實(shí)施例1，不同之處在于：混合料的總重為196.62t，壓制成型的坯體送入反應(yīng)釜中反應(yīng)釜的填充率為55.00%。

41.性能評價固碳率測試：（1）切取樣品的1/8，全部破碎成粉，進(jìn)行整體固碳率測試；（2）整體固碳率測試用的粉狀樣品：利用破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后取50g左右的樣品，在105度烘箱中烘干12小時，烘干時不抽真空、保持烘箱密閉、并在烘箱中放置一大燒杯的naoh顆粒；烘干后，取出5g左右，在研缽中磨細(xì)至沒有顆粒感（約1-2分鐘即可），裝在小自封袋中；小自封袋放在大袋中，并在大袋中放硅膠干燥劑；（3）將制備的樣品放入樣品倉內(nèi)，設(shè)置實(shí)驗氛圍為n2,溫度范圍室溫至1000℃，升溫速率10攝氏度每分鐘。本實(shí)驗采用的是德國耐弛（netzsch）公司制造的sta409ep綜合熱分析儀；（4）測試結(jié)束得到tg/dtg熱重分析曲線。

42.本技術(shù)以二氧化碳的吸收率來評價樣品的吸碳效果，其為固廢吸收二氧化碳質(zhì)量占試塊質(zhì)量的百分比例，固體廢棄物吸收二氧化碳的含量是通過測試礦化產(chǎn)物的tg/dtg熱重分析曲線所得，礦化制品吸收二氧化碳的含量為605-820℃的質(zhì)量減少量，試塊的質(zhì)量為礦化產(chǎn)物在105℃的質(zhì)量。

43.抗壓強(qiáng)度測試：抗壓強(qiáng)度按照gbt4111-2013《混凝土砌塊和磚試驗方法》測得，測試試塊自然氣干24h后測定強(qiáng)度。其具體操作如下：抗壓實(shí)驗使用ye－30型液壓式壓力實(shí)驗機(jī)。計算三-五個試塊抗壓強(qiáng)度的平均值。如果所測得的幾個值與它們平均值的差不大于15%，則用該平均值作為抗壓強(qiáng)度；如果有某個值與平均值之差大于15%，應(yīng)將此值舍去，以其余的值計算平均值；如果有二個以上的值與平均值之差大于15%，應(yīng)重做實(shí)驗。

44.抗壓強(qiáng)度可用下式計算：σd=p/f=4p/πd2=p/0.875d2式中σd ——抗壓強(qiáng)度，kgf/cm2；p ——壓碎負(fù)荷，kgf；d ——顆粒試樣平均直徑，cm。

45.相應(yīng)的測試結(jié)果記入表4。

46.表4從表4可知，當(dāng)實(shí)施例2-9中坯體質(zhì)量在根據(jù)本技術(shù)公式計算結(jié)果（24.73＜m＜178.75）范圍內(nèi)時，所制備的成品磚抗壓強(qiáng)度為17.71-30.74 mpa，固碳率為3.57-6.12%，可以同時獲得相對較高的抗壓強(qiáng)度和固碳率。而實(shí)施例1中坯體質(zhì)量為17.87 t，低于計算結(jié)果范圍時，所制備的成品磚的抗壓強(qiáng)度和固碳率均較低，實(shí)施例10中坯體質(zhì)量達(dá)到196.62 t，高于計算結(jié)果范圍時，所制備的成品磚雖然具有相對較高的抗壓強(qiáng)度（23.53 mpa），但固碳率顯著下降，僅為2.31%。說明按本技術(shù)公式計算可獲得能夠制得抗壓強(qiáng)度和固碳率均較

優(yōu)的坯體質(zhì)量，在已確定固廢組成的情況下，配合反應(yīng)釜的選擇，可根據(jù)本技術(shù)的公式計算獲得坯體質(zhì)量，從而獲得抗壓強(qiáng)度和固碳率都更優(yōu)的成品磚。

47.從上述實(shí)驗結(jié)果來看，實(shí)施例1~2隨著磚塊質(zhì)量（填充率）的增加固碳率迅速增大，但強(qiáng)度上升較慢；實(shí)施例3-8隨著磚塊質(zhì)量（填充率）的上升固碳率提升逐漸變緩，但抗壓強(qiáng)度上升較快，很明顯看出，當(dāng)磚塊質(zhì)量滿足設(shè)定值時，試塊的產(chǎn)品性能較好。這是由于反應(yīng)釜的填充率較低時（磚塊的質(zhì)量低于24.73t），反應(yīng)釜溫度處于一個較低的水平，此時單獨(dú)發(fā)生礦化反應(yīng)，使得固碳率和抗壓強(qiáng)度均較低；當(dāng)磚塊質(zhì)量達(dá)到24.73t以上時，釜內(nèi)溫度達(dá)到臨界值體系開始發(fā)生水熱反應(yīng)，但仍然是礦化反應(yīng)占主導(dǎo)，水熱反應(yīng)較少，所以試塊強(qiáng)度提升緩慢，同時由于溫度的升高，反應(yīng)釜內(nèi)含二氧化碳?xì)怏w的擾動逐漸增大，固碳率明顯增加；當(dāng)磚塊質(zhì)量（填充率）繼續(xù)上升時，反應(yīng)釜中的溫度迅速上升達(dá)到一定值，此時鈣質(zhì)與硅鋁質(zhì)發(fā)生更多的水熱反應(yīng)，使得產(chǎn)品的強(qiáng)度迅速上升，但是鈣質(zhì)固廢被消耗使得產(chǎn)品的固碳率上升較慢。實(shí)施例9~10隨著磚塊質(zhì)量（填充率）的增加固碳率迅速下降，強(qiáng)度下降，這是由于反應(yīng)釜填充率的提升，使得反應(yīng)初期礦化程度較高，反應(yīng)釜內(nèi)溫度升高較快到達(dá)一定溫度，體系內(nèi)發(fā)生水熱反應(yīng)，可礦化的成分迅速減少使得固碳率下降，但由于水熱反應(yīng)的時間較長，使得塊體中晶體過度生長，使塊體產(chǎn)生了微裂紋，進(jìn)而強(qiáng)度下降。技術(shù)特征：

1.一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：通過控制反應(yīng)釜中的坯體填充，使體系內(nèi)礦化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量達(dá)到水熱反應(yīng)所需條件，使體系內(nèi)既能進(jìn)行礦化反應(yīng)，也能進(jìn)行水熱反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）固體廢棄物與水的混合攪拌；（2）混合料的坯體成型；（3）反應(yīng)釜中的復(fù)合礦化反應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述步驟（1）中固體廢棄物與水的混合攪拌的水固質(zhì)量比l/s為0.05~0.30：1。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述固體廢棄物包括鈣質(zhì)固體廢棄物以及硅鋁質(zhì)固體廢棄物；所述鈣質(zhì)固體廢棄物為鋼渣、礦渣、高爐渣、赤泥、煤渣、鎂渣、磷渣、錳渣中的至少一種；所述硅鋁質(zhì)固體廢棄物為粉煤灰、底灰、紅泥、建筑垃圾、廢舊水泥、尾礦、礦石原料中的至少一種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述固體廢棄物中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~60%；所述混合料中硅酸二鈣和硅酸三鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~50%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述步驟（3）的具體操作為：將步驟（2）中成型脫模后的混合料的坯體置入反應(yīng)釜中，通入含二氧化碳?xì)怏w，氣體和坯體直接接觸發(fā)生反應(yīng)，保持反應(yīng)1~8小時，反應(yīng)壓力0.1~1mpa。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述反應(yīng)釜的填充率為5~55%。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法滿足：其中，m為填充的坯體質(zhì)量，單位t；v為反應(yīng)釜的體積，單位m3；h為反應(yīng)裝置的熱容，單位j/k；ρ為坯體的真密度，單位kg/m3；a1為混合料中硅酸二鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位%；a2為混合料中硅酸三鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位%；k1、k2為反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)；t0為反應(yīng)初始溫度，單位k；p為反應(yīng)壓力，單位mpa。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，其特征在于：所述m還同時滿足以下兩個條件：

其中，ρ0為坯體表觀密度，單位kg/m3；反應(yīng)經(jīng)驗常數(shù)k1為0.6-1，k2為0.8-1。10.一種根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法的應(yīng)用，其特征在于：包括該方法在固廢協(xié)同礦化co2的建筑材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及煙氣治理和建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法及其應(yīng)用。所述利用硅鈣基固廢固定二氧化碳的方法，通過控制反應(yīng)釜中的坯體填充，使體系內(nèi)礦化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量達(dá)到水熱反應(yīng)所需條件，使體系內(nèi)既能進(jìn)行礦化反應(yīng)，也能進(jìn)行水熱反應(yīng)。本申請中的方法，能夠充分利用固廢中硅酸二鈣及硅酸三鈣固定二氧化碳時產(chǎn)生的大量反應(yīng)熱，協(xié)同制備出固碳性能良好且物理性能優(yōu)異的建材制品，極大降低了固廢處置成本，并且無需外加熱源，通過反應(yīng)熱量提升環(huán)境溫度，進(jìn)而提升礦化效率的方法。礦化效率的方法。礦化效率的方法。

技術(shù)研發(fā)人員：酈怡 成銘釗 任天斌 朱偉豪 吳家寶

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇集萃功能材料研究所有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.07.21

技術(shù)公布日：2022/9/20