一种低成本高固碳量加气混凝土及其制备方法与流程

本发明属于建筑工程材料，尤其涉及一种低成本高固碳量加气混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、我国作为工业大国，每年会产生大量固废，综合利用率低于60％，大量的固废如果不处理会占用大片土地，污染环境，而全球经过工业革命之后，大气中的co2浓度逐年提高，使得大气的温室效应随之增强，引起了全球性的气候变暖等一系列问题，影响到了我们的日常生活。为应对这些问题，一方面要找到更好的途径处置固废，增大固废处置量；另一方面要减少co2的排放，产业要加快向绿色低碳的方向转型，并对排放的co2进行处理。

2、目前为了处理固废，应用最多的是建材行业，能够消耗大量的固废，并且许多固废含有碱性物质，能够和co2反应，达到吸收co2的作用。因此可以利用固废生产建筑材料的同时吸收co2，目前这种方法已经应用在加气混凝土砌块生产中，利用固废替代一部分石灰和水泥，并采用co2碳化养护替代传统的蒸汽养护，既处置了固废，又吸收了co2，降低了能耗。

3、然而目前的加气混凝土仍存在一些问题：一、虽然现在加气混凝土砌块中石灰和水泥的比例下降，但还是有较多的石灰和水泥；二、现在碳化养护的加气混凝土砌块的固碳率较低，多在20％以下，并且采用高浓度、高压的co2，也很难突破20％；三、工业生产排放的co2废气，其压力浓度相对较低，为了增加固碳率，多对co2进行加压和富集处理，增加额外的成本。这些问题的最主要原因在于加气混凝土的气孔率较低，孔径较小且不均匀，含水率较高，导致co2难以进入加气混凝土内部，因此需要改善加气混凝土的气孔状态。

4、专利(cn 113955992 a)公布了一种高效吸碳矿化加气混凝土及其制备方法，通过以二氧化碳或空气为发泡气源，采用发泡剂(十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂、动植物蛋白类的发泡剂中一种或几种)，在机械作用下产生二氧化碳泡沫或空气泡沫，在加气混凝土内部形成多孔结构，虽然二氧化碳泡沫增加了碳化深度，提高了固碳量，但是固碳物质的量是一定的，外部二氧化碳的吸收会减少，并且仅采用发泡剂，形成的气孔多为封闭的孔，不利于co2的进入。专利(cn 115521127 a)公布了一种加气混凝土及其制备方法，专利中采用动植物蛋白类发气剂、皂苷类发气剂、脂肪酸类发气剂、烷基苯磺酸盐类发气剂、铝粉膏中的一种或多种进行发气，通过添加减水剂和合理调配发气剂与稳泡剂比例，使加气混凝土试样具备较好的产品外观与内部孔隙结构，虽然采用减水剂和稳泡剂在一定程度上能稳定气孔状态，但仅采用这两种外加剂，改善效果有限。

5、因此，需要一种既能够降低石灰和水泥的用量，又能改善加气混凝土的气孔状态提高加气混凝土固碳量的方法。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低成本高固碳量加气混凝土及其制备方法，采用含cao和sio2的大宗固废替代石灰和水泥，并从多角度、多方面改善加气混凝土的气孔状态，解决现有加气混凝土石灰和水泥用量大、固碳量低的问题。

2、为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

3、一种低成本高固碳量加气混凝土，包括以下质量份数的组分：石油焦渣50-100份，硫脲渣200-330份，粉煤灰150-250份，炉渣150-250份，石膏20-40份，发气剂1-4份，气孔改良剂0.6-1.4份，水550-610份。

4、优选的，石油焦渣为石油焦燃烧生成的so2与石灰石在高温下分解出的cao反应形成的caso4与其他燃烧产物的混合物。

5、优选的，硫脲渣为生产硫脲产品时产生的废渣，硫脲渣的主要成分为氢氧化钙和水。

6、优选的，粉煤灰为热电厂煤炭燃烧后烟道收集的粉末，sio2含量为40％-60％。

7、优选的，炉渣为燃煤电厂、工业和民用锅炉或其他设备燃煤后排出的废渣，sio2含量为40％-60％。

8、优选的，石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏中的一种或多种。

9、优选的，发气剂为铝粉、铝粉膏、电石、双氧水中的一种或多种。

10、优选的，气孔改良剂包括发泡剂、调节剂、减水剂和稳泡剂；发泡剂为植物蛋白和/或动物蛋白发泡剂，调节剂为水玻璃，减水剂为聚羧酸高效减水剂、萘系高效减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种，稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺的一种或多种。

11、本发明还提供一种低成本高固碳量加气混凝土的制备方法，包括以下步骤：

12、将石油焦渣、硫脲渣进行球磨处理；

13、将发气剂与水混合均匀，制成发气剂悬浊液；

14、制备气孔改良剂；

15、按照配比将石油焦渣、硫脲渣、粉煤灰、炉渣、石膏和剩余的水进行混合搅拌，之后加入发气剂悬浊液继续搅拌均匀，最后加入气孔改良剂，搅拌均匀后得到加气混凝土浆料；

16、将加气混凝土浆料浇注至模具中，将模具置于预养室中进行第一阶段的预养护；

17、将完成第一阶段预养护的加气混凝土脱模，然后进行第二阶段的预养护；

18、将完成第二阶段预养护的混凝土置于碳化釜中，通入co2气体进行碳化养护，即得到成品。

19、优选的，第一阶段预养护的条件为：温度45-55℃，相对湿度40-65％，养护时间2-12h；第二阶段预养护的条件为：温度55-65℃，相对湿度30-45％，养护时间2-12h；碳化养护的条件为：co2浓度10-50％，温度20-25℃，相对湿度40-65％，养护时间3-48h。

20、优选的，气孔改良剂的制备方法包括：

21、s1、将调节剂0.2-0.4份、减水剂0.2-0.4份和稳泡剂0.1-0.3份溶于水中，得到混合溶液；

22、s2、将混合溶液的ph调控在6.0-6.5，水温在40-50℃；

23、s3、将发泡剂0.1-0.3份加入到步骤s2调控后的混合溶液中，然后搅拌均匀，得到气孔改良剂。

24、本发明的有益效果是：

25、1、固碳量高。目前大多碳化混凝土多采用高浓度、高压的co2进行碳化养护，成本较高，本发明采用低浓度、低压的co2工业废气进行碳化养护，固碳率仍能达到20％以上。

26、2、性能优异。在主要原料为固废的情况下，本发明制备的加气混凝土的抗压强度在3.5mpa以上，干密度在520-540kg/m3之间。

27、3、生产效率高。与传统进行蒸压养护的加气混凝土相比，生产周期大大缩短。

28、4、生产成本低，低碳绿色。本发明中钙质原料为石油焦渣和硫脲渣，硅质原料为粉煤灰和炉渣，主要的原料都为工业生产的大宗固废，原料成本低，并且石油焦渣和硫脲渣目前处置手段和处置量较少，本发明增加了处置手段和提高了固废处置率，有利于加快“无废城市”的建设；养护方式采用co2工业废气进行碳化养护取代传统的蒸汽养护，一方面降低了能耗和成本，另一方面处理了co2工业废气，减少了co2的排放。

技术特征：

1.一种低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的组分：石油焦渣50-100份，硫脲渣200-330份，粉煤灰150-250份，炉渣150-250份，石膏20-40份，发气剂1-4份，气孔改良剂0.6-1.4份，水550-610份。

2.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述石油焦渣为石油焦燃烧生成的so2与石灰石在高温下分解出的cao反应形成的caso4与其他燃烧产物的混合物。

3.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述硫脲渣为生产硫脲产品时产生的废渣，所述硫脲渣的主要成分为氢氧化钙和水。

4.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为热电厂煤炭燃烧后烟道收集的粉末，sio2含量为40％-60％。

5.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述炉渣为燃煤电厂、工业和民用锅炉或其他设备燃煤后排出的废渣，sio2含量为40％-60％。

6.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述发气剂为铝粉、铝粉膏、电石、双氧水中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的低成本高固碳量加气混凝土，其特征在于，所述气孔改良剂包括发泡剂、调节剂、减水剂和稳泡剂；所述发泡剂为植物蛋白和/或动物蛋白发泡剂，所述调节剂为水玻璃，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂、萘系高效减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种或多种，所述稳泡剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十二烷基二甲基氧化胺的一种或多种。

9.根据权利要求1～8任一项所述的低成本高固碳量加气混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的低成本高固碳量加气混凝土的制备方法，其特征在于，所述第一阶段预养护的条件为：温度45-55℃，相对湿度40-65％，养护时间2-12h；所述第二阶段预养护的条件为：温度55-65℃，相对湿度30-45％，养护时间2-12h；所述碳化养护的条件为：co2浓度10-50％，温度20-25℃，相对湿度40-65％，养护时间3-48h。

技术总结
本发明公开了一种低成本高固碳量加气混凝土及其制备方法。该低成本高固碳量加气混凝土包括以下质量份数的组分：石油焦渣50‑100份，硫脲渣200‑330份，粉煤灰150‑250份，炉渣150‑250份，石膏20‑40份，发气剂1‑4份，气孔改良剂0.6‑1.4份，水550‑610份。本发明以提高加气混凝土固碳量为目的，通过优化原料配比、采用合理的预养护方式和外加气孔改良剂，使加气混凝土在进行碳化养护之前，达到最佳的碳化能力，大大提高了加气混凝土的固碳量，其固碳率达到20％以上；原料中95％以上多为工业生产的大宗固废，养护方式采用工业CO2废气进行碳化养护，增加了固废处置率并降低了生产成本。

技术研发人员：郭延兴,穆广杰,张童鑫,孙晓光,李亚慧,韩云云,段文涵,宗红亚,马晓刚
受保护的技术使用者：山东京博环保材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24