提高水泥基材料固碳效果的拌合方法

文档序号:35931235发布日期:2023-11-05 05:24阅读:59来源:国知局

本发明涉及水泥基建筑材料,尤其是涉及一种提高水泥基材料固碳效果的拌合方法。


背景技术:

1、随着人类活动和工业发展,以二氧化碳为主的温室气体逐年积累,二氧化碳排放已经成为各国政府关注的重大问题。

2、据估计,全球每年5%的二氧化碳排放可归因于水泥生产。

3、水泥基材料作为应用最为广泛的建筑材料,其行业的“降碳、减碳”已迫在眉睫。

4、碳捕集、利用与封存技术(ccus)是水泥混凝土行业实现二氧化碳减排潜力最大、最可行的技术途径之一。

5、经研究发现,水泥水化会形成一个具有很高碳化反应活性的碱性环境,可以封存相当可观的二氧化碳,无需任何化学预处理、高温或高压,经济可行性比较高。

6、诸多学者已经证实利用水泥基材料吸收二氧化碳可以有效减少碳足迹。水泥基材料中的co2封存可被认为是最无负担和最现实的co2封存替代方案。

7、专利cn113816767a公布了一种二氧化碳预拌水泥基复合材料的制备方法,该方法在水泥基材料预拌时泵入二氧化碳以实现二氧化碳的封存,在不损失强度的条件下仅有0.3%的固碳量。

8、专利cn113650160a公开了搅拌中添加二氧化碳的混凝土建材制备方法及装置,该专利提供一种拌合时添加二氧化碳的装置,但其制备方法工艺复杂,其通入二氧化碳进行处理的时间为25-35min,处理时间过长,且过程需要加压。

9、shuang luo采用15%的粉煤灰和0.3%以下的co2掺量的混合配比,生产出了具有良好和易性的环境友好型固co2建筑材料,但随着co2掺量的提高,抗压强度显著下降。

10、sean monkman认为增强强度的最佳co2剂量将低于0.30%,可以提高早期强度10-14%,高于0.3%,强度下降。

11、发明人经大量现有技术检索与实际调查,水泥基材料在搅拌过程中对co2的吸收目前没有达到理想的水平,常压下二氧化碳封存量最高仅为水泥质量的1.5%,且对强度的损失很大,目前现有技术中缺少一种有效的工艺提高常压下二氧化碳的封存量并保持水泥基材料力学性能的增强。


技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,通过采用水泥基制品生产碱性废水作为拌合水,并在搅拌过程中首先对浆体进行预水化,再依照通气搅拌固碳-停气静停-通气搅拌固碳-停气静停工艺循环固碳,可实现常温常压下水泥基材料拌合过程中的高效固碳,并且,添加一定量有机胺作为co2促吸收剂,可辅助提高co2吸收效果。

2、具体的,本发明提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,包括如下步骤:

3、1)按质量比将有机胺与拌合水混合,配制有机胺溶液,拌合水为水泥基制品生产碱性废水,

4、2)按质量比将胶凝材料与有机胺溶液进行搅拌,得浆体,

5、3)将浆体预水化后通入常压co2进行通气搅拌固碳-停气静停工艺循环固碳。

6、拌合时进行二氧化碳的封存是水泥基材料中可以与二氧化碳发生反应的物质在水的介质下二氧化碳发生反应,本发明拌合方法通过设置预水化、多段循环固碳,可在常温常压下提高二氧化碳的封存量,并可以结合现有技术中添加有机胺辅助提高二氧化碳封存效果。

7、优选的,本发明常压co2可为常压下存储的co2或者由高压co2经过减压阀调成常压制备得到。

8、优选的,步骤1)所述水泥基制品生产碱性废水为养护废水、清洗废水的至少一种。

9、本发明研究表明,采用水泥基制品生产碱性废水中含有大量的ca2+、oh-、mg2+等碱性离子,可用以促进二氧化碳的封存。

10、优选的,步骤1)所述有机胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、二乙氨基乙醇和n-甲基二乙醇胺、三乙烯四胺、哌嗪、苯甲胺和二乙醇单异丙醇胺中的至少一种。

11、更优选的,有机胺至少包括n-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪的至少一种。

12、更优选的,有机胺为n-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪的混合物。

13、本发明拌合方法二氧化碳参与水泥水化形成纳米级碳酸钙,这种微小尺寸的碳酸钙会促进有机胺对二氧化碳的吸收,尤其是,本发明研究发现,n-甲基二乙醇胺可以促进co2的水解生成hco3-,二乙醇胺对co2的吸收最强,两者配合加上哌嗪可提高纳米颗粒的活化作用,可以有效促进水泥浆体对于二氧化碳的吸收。

14、优选的,步骤2)胶凝材料为水泥。

15、水泥可以是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥等。

16、优选的,步骤2)所述浆体水胶比为0.2-0.5,有机胺添加量为胶凝材料质量的0.1-0.3%。

17、优选的,步骤3)预水化时间为1-60min。

18、本发明研究发现,水泥基材料封存二氧化碳主要二氧化碳与熟料矿物和水化产物发生反应,设置一段预水化时间后熟料中矿物进行充分的溶解,同时有部分水化产物的生成,可以增大二氧化碳的反应量。

19、优选的,步骤3)通气搅拌固碳时间为10-20min。

20、优选的,步骤3)停气静停时间为10-20min。

21、优选的,步骤3)循环固碳次数为1-5次。

22、优选的,步骤3)循环固碳总时间为20-120min。

23、优选的,步骤3)循环固碳温度为5-30℃。

24、本发明研究发现,温度也是影响二氧化碳吸收的重要一环,温度过低会使反应速率变慢,温度过高会影响二氧化碳溶解。

25、本发明还涉及上述水泥基材料拌合方法在提高固碳效果中的应用。

26、本发明利用预拌水泥基材料封存二氧化碳在常压下进行对设备要求低、二氧化碳介入时间短,容易实现,能够有效提高二氧化碳封存量,最佳条件下二氧化碳的封存量可达水泥质量4%以上,缓解温室效应,实现水泥行业的碳减排,且对水泥基材料内的酸碱度影响十分微小,不会导致水泥基材料力学性能的降低,同时处理胶凝材料使用过程中产生的废水,符合水泥行业的低碳绿色发展。



技术特征:

1.一种提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤1)所述水泥基制品生产碱性废水为养护废水、清洗废水的至少一种。

3.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤2)胶凝材料为水泥。

4.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤2)所述浆体水胶比为0.2-0.5,有机胺添加量为胶凝材料质量的0.1-0.3%。

5.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)预水化时间为1-60min。

6.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)通气搅拌固碳时间为10-20min。

7.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)停气静停时间为10-20min。

8.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)循环固碳次数为1-5次。

9.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)循环固碳总时间为20-120min。

10.根据权利要求1所述提高水泥基材料固碳效果的拌合方法,其特征在于,步骤3)循环固碳温度为5-30℃。


技术总结
本发明涉及水泥基建筑材料技术领域,尤其是涉及一种提高水泥基材料固碳效果的拌合方法。本发明通过采用水泥基制品生产碱性废水作为拌合水,并在搅拌过程中首先对浆体进行预水化,再依照通气搅拌固碳‑停气静停‑通气搅拌固碳‑停气静停工艺循环固碳,可实现常温常压下水泥基材料拌合过程中的高效固碳,并且,添加一定量有机胺作为CO2促吸收剂,可辅助提高CO2吸收效果。

技术研发人员:王亚丽,蒙万友,崔素萍,赵馨宇,裴天蕊
受保护的技术使用者:北京工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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