本发明涉及一种泡沫地聚合物，具体说是一种以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物，属于封存和固化co2为目的的衍生品，同时公开了其制备方法。
背景技术：
全球变暖己被世界各国高度重视，其危害也已经深深影响着人们生活，冰川融化、海平面上升、岛被淹、动植物灭绝、生态失衡，自然灾害频繁、传染性疾病蔓延等；而二氧化碳（co2）排放作为全球变暖的最主要人为因素已被世界各国认可。因此，各国际机构、气候组织和各国政府都在寻找减少排放co2的最快、最有效的方法。各国虽然响应积极、措施紧迫、进展有序，但由于主要依靠提高能源效率、使用可再生能源等路径减少碳排放，减排效果却不尽人意。在以能源为发展驱动的现代社会，新能源研究、应用受到使用范围、技术资金等限制短时困难重重，化石燃料仍将继续是主要的供给能源，能源结构也无法在短期内根本性改变，人类所面临的碳排放压力巨大。目前，我国正在大力推行节能减排、调整能源结构、增加低碳燃料比例等许多重要措施，而二氧化碳的回收、捕集和综合利用方面必然是未来主要的发展方向。目前，解决co2问题的有效方法是对co2的封存和固化。
现有co2封存和固化技术：矿石碳化、工业利用和海洋封存。
矿石碳化是利用co2与金属氧化物发生反应生成稳定的碳酸盐从而将co2永久性地固化起来。由于自然反应过程比较缓慢,因此需要对矿物作增强性预处理,但这是非常耗能的，据推测采用这种方式封存co2的发电厂要多消耗60%～180%的能源。并且由于受到技术上可开采的硅酸盐储量的限制,矿石碳化封存co2的潜力可能并不乐观。
工业利用实质上是将co2作为反应物生产含碳的工业产品,从而达到封存的目的，大多数是用于生产尿素。工业利用从技术上看并不是一种理想的封存方案,因为在不同的工业流程中,co2的封存时间只有几天,最多几个月,然后会被再次降解为co2,并排入大气中。
海底沉积层二氧化碳水合物封存是诸多技术中一种潜力巨大的二氧化碳封存技术，但同时也会对海洋环境造成较大影响，如海水表面二氧化碳浓度增大，改变了海洋的化学特征，表层海水酸化等。此外，封存在海水中的二氧化碳遇到温度压力波动或洋流变化很有可能从海水中逃逸出来释放到大气当中，反而会造成与二氧化碳封存背道而驰的结果。
地聚合物材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，这类材料多以天然铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料，与其他矿物掺合料和适量碱硅酸盐溶液充分混合后，在常温或蒸养条件下养护成型硬化，是一类由铝硅酸盐胶凝成分粘结的胶凝材料。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物，同时给出了其制备方法。
本发明产品是一种封存和固化co2过程中的衍生品。其基本思路是：如果将co2气体作为发泡填充气体来制作泡沫地聚合物充填材料，不仅可以利用碳化反应吸收二氧化碳，大幅提高泡沫地聚合物强度，而且泡沫地聚合物的孔结构为密闭的球体，可以将co2气体有效地封存起来。即使随时间的延长未被及时碳化吸收的co2气体能够从泡沫地聚合物中缓慢溢出，但溢出co2气体也会被地壳中碱性物质完全吸收，从而实现对co2气体的短暂封存和永久固化，从而达到co2的利用、封存和矿化的有效统一。
本发明以工业固体废渣为原料，以水玻璃为激发剂，研发出了以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物，既具有较高的材料强度，同时又实现了对co2气体的短暂封存和永久固化的目的。
本发明的目的是这样实现的：
一种以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物，包含固体粉料，所述固体粉料为矿渣微粉和固体废渣微粉；其特征是：以水玻璃为激发剂，以co2气体为泡沫填充气体；其中固体粉料的质量百分比组成：矿渣微粉20-100％，固体废渣微粉0-80％；液固比为0.3-0.6，水玻璃用量(以na2o计)占固体粉料质量的3-5%，发泡剂用量占固体粉料质量的0.1-2%。
所述的矿渣微粉为符合gb/t18046-2008标准规定的粒化高炉矿渣微粉，是粒化高炉矿渣经磁选除铁处理后，通过粉磨使其比表面积≥600m2/kg，其中粒径小于30μm的超细粒化高炉矿渣微粉占总质量的90%以上；所述的固体废渣为一般的固体废弃物，如各种尾矿、建筑垃圾、渣土、煤矸石、粉煤灰、钢渣、炉渣、赤泥、电石泥、脱硫灰、垃圾焚烧炉渣、采石场碎屑等，固体废渣微粉为固体废渣经粉磨后，使其比表面积≥600m2/kg，粒径小于30μm的颗粒占总质量的90%以上；所述的水玻璃为符合gb/t4209-2008标准规定的液体水玻璃,其模数为1至3,固含量为35%-50%。
本发明以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物制备方法包括：复合粉体材料制备、泡沫制备、地聚合物浆体制备和发泡成型，具体方法过程如下：
（1）复合粉体材料制备：将矿渣微粉和固体废渣粉料按比例称量配料，并混合均匀，即制得复合粉体材料。
（2）泡沫制备：水与发泡剂的质量以20-50:1的比例制备发泡液，然后将co2气体通入发泡机制备泡沫，得到封存有co2气体的泡沫。
（3）地聚合物浆体制备：将复合粉体材料与激发剂溶液搅拌均匀，即制得地聚合物浆体。
（4）发泡成型：将封存有co2气体的泡沫与地聚合物浆体混合搅拌均匀，即得到以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物（混凝土）。
所述泡沫地聚合物矿井充填封存和固化co2的方法具有以下有益效果：
（1）成本低
泡沫地聚合物，以工业固体废渣为原料，以水玻璃溶液为激发剂，成本十分低廉。如果不计废渣成本，采用水玻璃溶液为激发剂，单方成本根据原材料的不同约20-50元。
（2）强度高，施工性能好
泡沫地聚合物的3天抗压强度0.5-2mpa，28天抗压强度1-5mpa.二氧化碳发泡的泡沫地聚合物由于碳化作用，其强度进一步提高。可管道输送、泵送浇筑，施工过程便捷。
（3）co2气体的封存量大、固化率高
泡沫地聚合物孔隙率高达70%以上，泡沫中充满高浓度的co2气体，封存量很大。被封存的co2气体一部分被地聚合物碳化吸收，即使有缓慢溢出的co2气体也将被地壳中碱性物质全部吸收，固化率高达100%。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明
实施例1
以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物，固体粉料为徐州诚意水泥厂生产的矿渣微粉和徐州茅村火力发电厂二级粉煤灰。固体粉料的质量百分比组成：矿渣微粉50％，粉煤灰微粉50％。液固比为0.5，水玻璃用量（以na2o计）占固体粉料重量的4%，发泡剂用量占固体粉料重量的1%。
制备方法如下：
（1）复合粉体材料制备：将矿渣微粉和固体废渣粉料按比例称量配料，并混合均匀，即制得复合粉体材料。
（2）泡沫制备：水与发泡剂的质量以30:1的比例制备发泡液，然后将co2气体通入发泡机制备泡沫。
（3）地聚合物浆体制备：将复合粉体材料与激发剂溶液搅拌均匀，即制得地聚合物浆体。
（4）发泡成型：将封存有co2气体的泡沫与地聚合物浆体混合搅拌均匀，即得到以co2气体为填充气体的泡沫地聚合物（混凝土）。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：固体粉料的质量百分比组成：矿渣微粉100％。液固比为0.6，水玻璃用量（以na2o计）占固体粉料重量的5%，发泡剂用量占固体粉料重量的2%。泡沫制备中，水与发泡剂的质量比为50:1。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是：固体粉料的质量百分比组成：矿渣微粉20％，固体废渣微粉80％。液固比为0.3，水玻璃用量（以na2o计）占固体粉料重量的3%，发泡剂用量占固体粉料重量的0.1%。泡沫制备中，水与发泡剂的质量比为20:1。