一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法

技術(shù)領(lǐng)域

1.本發(fā)明涉及ipc分類的c04b28/00領(lǐng)域，尤其涉及一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法。

背景技術(shù)：

2.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活環(huán)境的城鎮(zhèn)化的加快，煤炭、電力和建筑等行業(yè)也隨之快速發(fā)展，但是與此同時，相關(guān)領(lǐng)域所排放的大宗固體廢棄物的質(zhì)量也在逐年攀升。這些大宗固體廢棄物的出現(xiàn)不僅占用了大量的土地資源進(jìn)行儲存，還因?yàn)槠鋬?nèi)部復(fù)雜的成分，對于環(huán)境、水體等都造成了嚴(yán)重的污染。

3.目前，固廢的資源化手段主要集中于建材化利用，而現(xiàn)有的固廢建材化利用手段多數(shù)都是高耗能的。例如現(xiàn)有技術(shù)(cn104072193b)中公開了一種基于含硅鋁固廢的發(fā)泡陶瓷材料及制備防火保溫板的方法，以硅鋁質(zhì)固廢為原材料，通過添加少量含鈣礦石、助溶劑及發(fā)泡劑，制備發(fā)泡陶瓷材料和防火保溫板，該方法雖然實(shí)現(xiàn)了硅鋁質(zhì)固廢的資源化利用，但其生產(chǎn)過程中的能耗很高，產(chǎn)生了大量的co2?，F(xiàn)有技術(shù)(cn106915938b)公開了一種利用工業(yè)固廢制備硫鋁酸鹽超高水充填材料的系統(tǒng)和方法，主要利用煤矸石等硅鋁鐵基固廢和脫硫石膏等硫酸鈣基固廢作為原材料，經(jīng)過原料粉磨、均化、燒成、熟料粉磨等工藝，制得基體材料，而該方法中用到的粉磨、燒成等工藝均是高耗能。此外，現(xiàn)有技術(shù)在大宗固廢以及二氧化碳的協(xié)同礦化，資源再利用方面的研究也較少，且通過礦化反應(yīng)制得的建筑材料產(chǎn)品的強(qiáng)度也普遍較低，為保證使用性能都需額外添加水泥等輔助膠凝材料，而膠凝材料的生產(chǎn)過程又是高碳排的。

4.因此，亟需一種具有低能耗、低碳排的優(yōu)點(diǎn)，且能夠有效利用大宗固廢與二氧化碳的協(xié)同作用，制備的建筑材料具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法。

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大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，步驟包括制備固廢混合料、礦化反應(yīng)、水熱反應(yīng)和塊化成型；所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之前或之后；所述固廢混合料包括固廢和水。

6.作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之前，所述制備建筑材料的方法依次包括以下步驟：(1)制備固廢混合料；(2)礦化反應(yīng)；(3)塊化成型；(4)水熱反應(yīng)。

7.作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應(yīng)步驟和塊化成型步驟之間還包括調(diào)節(jié)固廢混合料的固含量；所述調(diào)節(jié)固廢混合料的固含量具體為：向固廢混合料中補(bǔ)加固廢或補(bǔ)加固廢和石膏；

8.作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟(1)制備的固廢混合料中水與固廢的質(zhì)量比為1:1～10:1。

9.作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之后，所述制備建筑材料的方法依次包括以下步驟：(1)制備固廢混合料；(2)塊化成型；(3)礦化反應(yīng)；(4)水熱反應(yīng)。

10.作為一種優(yōu)選的方案，所述塊化成型為模具中澆筑振動成型，所述塊化成型所用的固廢混合料的固含量為50～85％；所述塊化成型為壓制成型，所述塊化成型所用的固廢混合料的固含量為65～95％。

11.本技術(shù)中，所述用于塊化成型的固廢混合料，根據(jù)礦化反應(yīng)順序的不同，可以是步驟(1)制備的固廢混合料，也可以是調(diào)節(jié)固含量之后的固廢混合料。

12.作為一種優(yōu)選的方案，所述塊化成型為模具中澆筑振動成型，所述塊化成型所用的固廢混合料中還包括石膏。

13.作為一種優(yōu)選的方案，所述固廢混合料中的元素組成滿足：

14.n(cao)≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)-n(caso4)；

15.其中，n(cao)為固廢中可發(fā)生碳化反應(yīng)的以氧化物組成計(jì)的ca 元素摩爾量；n(al2o3)為固廢中以氧化物組成計(jì)的al元素摩爾量； n(sio2)為固廢中以氧化物組成計(jì)的si元素摩爾量；n(caso4)為石膏中caso4的摩爾量。

16.作為一種優(yōu)選的方案，所述石膏的含量為固廢混合料中固廢總質(zhì)量的0.1～5％。

17.本技術(shù)中，通過對石膏加入量的限定，不僅有效實(shí)現(xiàn)了大宗固廢與廢氣的協(xié)同利用，還同時有效提高了所制得的建筑材料的力學(xué)性能，使其具有優(yōu)異的抗氧強(qiáng)度和co2吸收效果。本技術(shù)人推測為：適宜含量的石膏的加入，能夠在固廢混合物的塊化成型的過程中，加速混合物的成型以及脫模效率，加強(qiáng)了混合成型后的內(nèi)容水泥與固廢的連接強(qiáng)度，并且促進(jìn)形成的微小孔隙能夠有效地產(chǎn)生銀紋和裂紋的轉(zhuǎn)化作用，從而提高極限外作用力的作用下的建筑材料的壓力承擔(dān)上限。但是，石膏的加入量同時需要保持在一個合適的范圍內(nèi)，若石膏的加入量過多，若石膏加入量過多，不利于最終產(chǎn)物種類的優(yōu)化，影響產(chǎn)品性能。

18.作為一種優(yōu)選的方案，所述塊化成型為壓制成型，所述固廢混合料中的元素組成滿足：

19.n(cao)≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)；

20.其中，n(cao)為固廢中可發(fā)生碳化反應(yīng)的以氧化物組成計(jì)的ca 元素摩爾量；n(al2o3)為固廢中以氧化物組成計(jì)的al元素摩爾量； n(sio2)為固廢中以氧化物組成計(jì)的si元素摩爾量。

21.作為一種優(yōu)選的方案，所述的固廢為電石渣、鎂渣、磷礦渣、鋼鐵爐渣、爐灰、鐵渣、氣化渣、粉煤灰、大渣灰、底灰、飛灰、紅泥、建筑垃圾、廢舊水泥、尾礦、礦石原料中至少一種。

22.作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應(yīng)采用含有co2的氣體進(jìn)行，所述含有co2的氣體中co2的體積分?jǐn)?shù)為8～100％，礦化反應(yīng)時間為 30～240min，礦化反應(yīng)溫度為20～120℃。

23.作為一種優(yōu)選的方案，含有co2的氣體為燃煤電廠煙氣、石灰窯煙氣、鋼鐵廠煙氣、化工廠煙氣、水泥廠煙氣、碳捕集解析后的氣體中的至少一種。

24.作為一種優(yōu)選的方案，所述水熱反應(yīng)的具體操作為：將需要進(jìn)行水熱反應(yīng)的坯體置入反應(yīng)釜，抽至真空，通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120～240℃，反應(yīng)時間為4～12h。

25.作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應(yīng)過程中的礦化壓力為 0.3～2mpa。

26.作為一種優(yōu)選的方案，所述水熱反應(yīng)過程中的壓力為1～3mpa。

27.本發(fā)明第二方面提供了一種上述利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法的應(yīng)用，包括該利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法在建材的制備以及co2的回收利用工藝中的應(yīng)用。

28.有益效果：

29.1、本技術(shù)中提供的一種建筑材料的制備方法，其通過多源大宗固廢復(fù)配和材料設(shè)計(jì)，既能夠充分利用固廢中的活性鈣元素捕集廢氣中的co2，又能夠在熱力學(xué)的角度充分的利用大宗固廢中各元素的活性，獲得具有極高性價(jià)比的建筑材料。

30.2、本技術(shù)中提供的一種建筑材料的制備方法，其能夠通過極低碳排的手段同時解決大宗固廢的處理處置問題和co2的捕集利用問題，降低能耗，且適用于已有建材制備產(chǎn)線，具有流程簡單、設(shè)備通用型強(qiáng)制品外觀豐富等優(yōu)點(diǎn)。

31.3、本技術(shù)不特別限定co2氣體來源和濃度，可節(jié)省co2捕集過程中的能耗和成本，且配方設(shè)計(jì)中幾乎不外摻水泥、砂石等建材常用的高碳排原材料，從原料端降低了整體工藝的碳排。

32.4、本技術(shù)中提供的一種建筑材料的制備方法，其能夠通過石膏加入量的限定以及水泥比例的控制，不僅有效實(shí)現(xiàn)了大宗固廢與廢氣的協(xié)同利用，還同時有效提高了所制得的建筑材料的力學(xué)性能，使其具有優(yōu)異的抗氧強(qiáng)度和co2吸收效果，進(jìn)而可以應(yīng)用于多種的工業(yè)場景，例如鋼鐵、電力、煤化工、水泥、玻璃、陶瓷等，具有廣泛的適用性。

具體實(shí)施方式

33.下述實(shí)施例以及對比例所述的試塊的性能測試包括二氧化碳吸收率和抗壓強(qiáng)度，其中二氧化碳的吸收率為固廢吸收二氧化碳質(zhì)量占試塊質(zhì)量的百分比例，其中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曲線所得，固體廢棄物吸收二氧化碳的含量為550～850℃的重量減少量，試塊的質(zhì)量為礦化產(chǎn)物在105℃的質(zhì)量；抗壓強(qiáng)度按照gbt4111-2013《混凝土砌塊和磚試驗(yàn)方法》測得。

34.實(shí)施例和對比例中的固廢信息：固廢1來自于合肥某鹽煤化工廠，是氣化渣、電石渣和大渣灰的混合物；固廢2來自于蘇州某生活垃圾焚燒廠，是垃圾焚燒底灰和飛灰的混合物。

[0035][0036]

實(shí)施例和對比例中的含有co2的氣體的組成信息(體積分?jǐn)?shù))：氣體 a來自于合肥某鹽煤化工廠的尾氣；氣體b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。

[0037]

氣體組成co2n2so

x

no

x

vocs氣體a76.5％18.9％2.3％2％0.3％氣體b98.6％1.4％0％0％0％

[0038]

實(shí)施例1

[0039]

實(shí)施例1第一方面提供了一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，具體步驟包括：(1)制備固廢混合料；(2)礦化反應(yīng)；(3)調(diào)節(jié)固廢混合料的固含量；(4)塊化成型；(5)水熱反應(yīng)。

[0040]

實(shí)施方式s1-1：

[0041]

(1)將固廢1中以質(zhì)量比粉煤灰：電石渣：大渣灰＝4:5:1混合，記作sw1，稱取10份sw1和10份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料1；(2)在60℃下，向混合料1中通入氣體a，礦化反應(yīng)時間為120min；(3)礦化反應(yīng)結(jié)束后，往反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充40 份sw1，并快速攪拌，得到混合料2，混合料2的含固率為81.9％； (4)將混合料2輸送至模具中，在15mpa的壓力下壓制成型，并脫模得到生坯；(5)將脫模后的生坯放入水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為8h。

[0042]

實(shí)施方式c1-1：

[0043]

(1)將固廢1中以質(zhì)量比粉煤灰：電石渣：大渣灰＝6:3:1混合，記作sw2，稱取10份sw2和10份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料3；(2)在60℃下，向混合料3中通入氣體a，礦化反應(yīng)時間為120min；(3)礦化反應(yīng)結(jié)束后，往反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充40 份sw2，并快速攪拌，得到混合料4，混合料4的含固率為81.9％； (4)將混合料4輸送至模具中，在15mpa的壓力下壓制成型，并脫模得到生坯；(5)將脫模后的生坯放入水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時間為8h。

[0044]

實(shí)施方式s1-2：

[0045]

(1)將固廢1以質(zhì)量比粉煤灰：電石渣：大渣灰＝4:5:1混合，記作sw1，稱取10份sw1和10份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料5；(2)在100℃下，向混合料5中通入氣體 a，礦化反應(yīng)時間為40min；(3)礦化反應(yīng)結(jié)束后，往反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充 20份sw1和0.4份石膏，并快速攪拌，得到混合料6，混合料6的含固率為76.9％；(4)將混合料6輸送至模具中，澆筑振動成型，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模得到生坯；(5)將脫模后的生坯放入水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200℃，反應(yīng)時間為6h。

[0046]

實(shí)施方式c1-2：

[0047]

(1)將固廢1以質(zhì)量比粉煤灰：電石渣：大渣灰＝6:3:1混合，記作sw2，稱取10份sw2和10份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料7；(2)在100℃下，向混合料1中通入氣體 a，礦化反應(yīng)時間為40min；(3)礦化反應(yīng)結(jié)束后，往反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充 20份sw1和0.4份石膏，并快速攪拌，得到混合料8，混合料8的含固率為76.9％；(4)將混合料8輸送至模具中，澆筑振動成型，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模得到生坯；(5)將脫模后的生坯放入水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200℃，反應(yīng)時間為6h。

[0048]

實(shí)施例1中各具體實(shí)施方式的性能測試結(jié)果如下表：

[0049]

試塊名稱二氧化碳吸收率(％)平均抗壓強(qiáng)度(mpa)s1-118.3318.2c1-116.719.23

s1-219.4721.3c1-216.2410.32

[0050]

上表可以發(fā)現(xiàn)，對礦化后漿料壓制成塊或者澆筑成塊進(jìn)行水熱實(shí)驗(yàn)的試塊，其組成物質(zhì)氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁的比例對試塊的二氧化碳吸收率及抗壓強(qiáng)度影響較大。分別對比s1-1和c1-1以及s1-2 和c1-2，當(dāng)混合原料的氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁的比例滿足n(cao) ≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)條件時，最終產(chǎn)品的強(qiáng)度和吸收率都要較高，這是由于當(dāng)氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁的比例不滿足上述式子時，一方面原料中的氧化鈣含量降低，在礦化反應(yīng)階段二氧化碳與其接觸幾率降低，使得試樣對二氧化碳的吸收率較低；另一方面，氧化鈣在礦化階段被反應(yīng)，剩余的氧化鈣無法與硅鋁質(zhì)充分反應(yīng)生成強(qiáng)度增強(qiáng)相 (csh/aft/afm)，進(jìn)而使得試樣的抗壓強(qiáng)度大大降低。

[0051]

實(shí)施例2

[0052]

實(shí)施例2第一方面提供了一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，具體步驟包括：(1)制備固廢混合料；(2)塊化成型；(3)礦化反應(yīng)；(4)水熱反應(yīng)。

[0053]

實(shí)施方式s2-1：

[0054]

(1)將固廢2以質(zhì)量比焚燒飛灰：焚燒底灰＝3:2混合，記作sw3，稱取100份sw3和20份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料9，混合料9的含固率為83.3％；(2)將混合料9輸送至模具中塊化成型，在15mpa的壓力下壓制成型得生坯，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模；(3)將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，通入氣體b，進(jìn)行礦化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為180min； (4)礦化反應(yīng)完成后，排空反應(yīng)釜內(nèi)的氣體，再次抽真空，而后通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時間為10h。

[0055]

實(shí)施方式c2-1：

[0056]

(1)將固廢2以質(zhì)量比焚燒底灰：焚燒飛灰＝2:3混合，記作sw4，稱取100份sw4和20份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料10，混合料10的含固率為83.3％；(2)將混合料10輸送至模具中塊化成型，在15mpa的壓力下壓制成型得生坯，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模；(3)將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，通入氣體b，進(jìn)行礦化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為180min； (4)礦化反應(yīng)完成后，排空反應(yīng)釜內(nèi)的氣體，再次抽真空，而后通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時間為10h。

[0057]

實(shí)施方式s2-2：

[0058]

(1)將固廢2以質(zhì)量比焚燒底灰：焚燒飛灰＝3:2混合，記作sw3，稱取30份sw3、15份水，0.2份石膏，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料11，混合料11的含固率為66.67％；(2)將混合料11輸送至模具中，澆筑振動成型，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模，得到生坯；(3)將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，通入氣體b，進(jìn)行礦化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為80min；(4) 礦化反應(yīng)完成后，排空反應(yīng)釜內(nèi)的氣體，再次抽真空，而后通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時間為12h。

[0059]

實(shí)施方式c2-2：

[0060]

(1)將固廢2以質(zhì)量比焚燒底灰：焚燒飛灰＝2:3混合，記作sw4，稱取30份sw1，15份水，0.2份石膏，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料12，混合料12的含固率為66.67％；(2)將混合料12輸送至模具中，澆筑振動成型，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模，得到生坯；(3)將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，通入氣體b，進(jìn)行礦化反應(yīng)，反應(yīng)

溫度為80℃，反應(yīng)時間為80min；(4) 礦化反應(yīng)完成后，排空反應(yīng)釜內(nèi)的氣體，再次抽真空，而后通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140℃，反應(yīng)時間為12h。

[0061]

實(shí)施例2中各具體實(shí)施方式的性能測試結(jié)果如下表：

[0062]

試塊名稱二氧化碳吸收率(％)平均抗壓強(qiáng)度(mpa)s2-115.4318.47c2-111.017.23s2-216.0117.94c2-212.559.71

[0063]

通過上表可以發(fā)現(xiàn)，雖然固體廢棄物原料發(fā)生了改變，但氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁的比例對試塊抗壓強(qiáng)度和二氧化碳吸收率的影響效果是一樣的。只要混合原料中的氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁的比例滿足n(cao)≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)-n(caso4)條件時(固廢混合料中未添加石膏時，n(caso4)＝0)，最終產(chǎn)品的強(qiáng)度和吸收率都會較高，這也證明所述規(guī)律適用于各種場景。

[0064]

對比例1

[0065]

對比例1第一方面提供了一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，具體步驟包括：

[0066]

(1)將固廢以質(zhì)量比焚燒飛灰：焚燒底灰＝6:4混合，記作sw2-1，稱取100份sw1和20份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料13；(2)將混合料13輸送至模具中塊化成型，在15mpa 的壓力下壓制成型得生坯，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模；(3) 將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，通入氣體b，進(jìn)行礦化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為180min。

[0067]

對比例2

[0068]

(1)將固廢2以質(zhì)量比焚燒飛灰：焚燒底灰＝6:4混合，記作 sw2-1，稱取100份sw1和20份水，輸送至帶有攪拌的反應(yīng)器內(nèi)均勻混合，得到混合料14；(2)將混合料14輸送至模具中塊化成型，在15mpa的壓力下壓制成型得生坯，待生坯具備可脫模強(qiáng)度時完成脫模；(3)將脫模后的生坯放入反應(yīng)釜中，抽真空，而后通入高溫水蒸氣進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)時間為10h。

[0069]

試塊名稱二氧化碳吸收率(％)平均抗壓強(qiáng)度(mpa)實(shí)施例2-s2-115.4318.47對比例114.895.23對比例2-16.31

[0070]

對比實(shí)施例和對比例可知，僅經(jīng)過礦化反應(yīng)的試塊雖然固碳率有保證，但是反應(yīng)后的試塊強(qiáng)度較低，這是由于礦化后的產(chǎn)物主要為板狀方解石，雖然填充了一部分孔隙，但晶體之間印染存在少量的孔隙，容易產(chǎn)生微裂紋，導(dǎo)致礦化后試塊強(qiáng)度較低。僅水熱后產(chǎn)品對二氧化碳的抗壓強(qiáng)度高于僅礦化的，這是由于水熱生成csh，其呈凝膠狀，可作為粘結(jié)劑填充在晶相間，使得產(chǎn)品的強(qiáng)度大大提高；但僅水熱的試塊強(qiáng)度低于實(shí)施例的，這是由于礦化生成的板狀碳酸鈣水熱反應(yīng)階段作為雜質(zhì)相，降低了水熱反應(yīng)的晶格能，促使水熱反應(yīng)更充分。技術(shù)特征：

1.一種利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：步驟包括制備固廢混合料、礦化反應(yīng)、水熱反應(yīng)和塊化成型；所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之前或之后；所述固廢混合料包括固廢和水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之前，所述制備建筑材料的方法依次包括以下步驟：(1)制備固廢混合料；(2)礦化反應(yīng)；(3)塊化成型；(4)水熱反應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述礦化反應(yīng)步驟和塊化成型步驟之間還包括調(diào)節(jié)固廢混合料的固含量；所述調(diào)節(jié)固廢混合料的固含量具體為：向固廢混合料中補(bǔ)加固廢或補(bǔ)加固廢和石膏；所述步驟(1)制備的固廢混合料中水與固廢的質(zhì)量比為1:1～10:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述礦化反應(yīng)的順序位于塊化成型步驟之后，所述制備建筑材料的方法依次包括以下步驟：(1)制備固廢混合料；(2)塊化成型；(3)礦化反應(yīng)；(4)水熱反應(yīng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述塊化成型為模具中澆筑振動成型，所述塊化成型所用的固廢混合料的固含量為50～85％；所述塊化成型為壓制成型，所述塊化成型所用的固廢混合料的固含量為65～95％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述塊化成型為模具中澆筑振動成型，所述塊化成型所用的固廢混合料中還包括石膏。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述固廢混合料中的元素組成滿足：n(cao)≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)-n(caso4)；其中，n(cao)為固廢中可發(fā)生碳化反應(yīng)的以氧化物組成計(jì)的ca元素摩爾量；n(al2o3)為固廢中以氧化物組成計(jì)的al元素摩爾量；n(sio2)為固廢中以氧化物組成計(jì)的si元素摩爾量；n(caso4)為石膏中caso4的摩爾量。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述石膏的含量為固廢混合料中固廢總質(zhì)量的0.1～5％。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述塊化成型為壓制成型，所述固廢混合料中的元素組成滿足：n(cao)≥4n(al2o3)+1.5n(sio2)；其中，n(cao)為固廢中可發(fā)生碳化反應(yīng)的以氧化物組成計(jì)的ca元素摩爾量；n(al2o3)為固廢中以氧化物組成計(jì)的al元素摩爾量；n(sio2)為固廢中以氧化物組成計(jì)的si元素摩爾量。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用大宗固廢協(xié)同礦化co2制備建筑材料的方法，其特征在于：所述的固廢為電石渣、鎂渣、磷礦渣、鋼鐵爐渣、爐灰、鐵渣、氣化渣、粉煤灰、大渣灰、底灰、飛灰、紅泥、建筑垃圾、廢舊水泥、尾礦、礦石原料中至少一種；所述礦化反應(yīng)采用含有co2的氣體進(jìn)行，所述含有co2的氣體中co2的體積分?jǐn)?shù)為8～100％，礦化反應(yīng)時間為30～240min，礦化反應(yīng)溫度為20-120℃；所述水熱反應(yīng)的反應(yīng)溫度為120～240℃，反應(yīng)時間為4～12h。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及IPC分類的C04B28/00領(lǐng)域，尤其涉及一種利用大宗固廢協(xié)同礦化CO2制備建筑材料的方法及應(yīng)用。利用大宗固廢協(xié)同礦化CO2制備建筑材料的方法，步驟至少包含有固廢原料的混合，礦化反應(yīng)，水熱反應(yīng)和塊化成型。本發(fā)明通過原料配比和材料設(shè)計(jì)，從熱力學(xué)角度充分發(fā)揮固廢中各元素的活性，以低碳排的手段解決大宗硅鋁質(zhì)固廢處理處置問題的同時，也能對CO2進(jìn)行高效利用，得到具有高性價(jià)比的資源化產(chǎn)品。得到具有高性價(jià)比的資源化產(chǎn)品。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣正武 酈怡 成銘釗 任天斌 李晨

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：2022.05.16

技術(shù)公布日：2022/8/30