水泥化学制造技术

本发明专利技术提供一种固化低Ca/Mg水泥组合物的方法，包括提供预设量的未固化的低Ca/Mg水泥组合物；以及使所述未固化的低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂反应至固化所述胶凝材料，其中所述化学试剂为从CO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水泥化学
本专利技术大体上涉及用于制造复合材料制品的系统及方法，并可包括一种双组分粘合剂系统，其中，第一组分利用可衍生于CO2的液体或固体化学物质，而第二组分由低Ca/Mg水泥组成。
技术介绍
本说明书中，提及或讨论了文件、行为或知识项目，这样的提及和讨论并非承认所述文件、行为或知识项目或其任意组合是在优先日期的、是公开可得的、是为公众所知的、是公知常识的一部分或者是其他在适用的法律条款下构成现有技术的，或者是众所周知地与解决任何本说明书所涉及的技术问题有关的。水泥无处不在。房屋很可能就依赖于水泥，基础设施由水泥建成，而我们的大多数工作场地也是如此的。传统水泥是由水和骨料(例如沙子和碎石)与普通波兰特水泥(“OPC”)混合而成的，普通波兰特水泥是一种合成材料，通过在1450℃左右的烧结温度下，在回转窑中煅烧研磨石灰石和黏土的混合物或类似组分的材料而制成。OPC的制造不仅是一个能耗过程，还是一个释放大量温室气体(CO2)的过程。水泥行业的二氧化碳排放量约占全球人为二氧化碳排放量的5％。这些CO2中超过60％源自于石灰石的化学分解或煅烧。在经济及环境影响方面，传统水泥的生产以及使用并不是最理想的。这种传统水泥的生产技术能耗大且二氧化碳排放量大，造成了不利的碳足迹。此外，石灰石供应的日益短缺也对继续使用普通水工水泥配方如OPC的可持续发展产生了负面影响。水泥通常由石灰石和页岩组成，形成硅酸三钙(alite)(水泥化学符号为C3S、Ca3SiO5，有时用公式表示为3CaO·SiO2)和斜硅钙石(belite)(水泥化学符号为C2S、Ca2SiO4，有时用公式表示为2CaO·SiO2)的主要相。在存在水的条件下，硅酸三钙和斜硅钙石均富含钙和水合物。OPC与水反应形成水合硅酸钙相和氢氧化钙。碳酸钙相中的钙含量越高，其越活跃。例如，CaO·SiO2(可表示为CaSiO3的形式，矿物名为硅灰石)不与水反应。3CaO·2SiO2(矿物名为硅钙石)也不与水反应。但是，当Ca/Si的比率提高到2，2CaO·SiO2，该硅酸钙相与水反应。当该比率上升至3时，3CaO·SiO2，该生成相与水甚至更快地反应。但是，反应活性的提高伴随一定的代价，因为钙源为碳酸钙，那么使用的钙越多，排放的CO2越多。为了减少OPC生产和固化过程中CO2的排放，已经做了诸多尝试。第一种方法是提高水泥窑的效率。现今，最高效的水泥窑可以将CO2排放量从将每吨OPC1吨降至每吨OPC815kg。第二种方法是将水泥熟料与辅助胶凝材料(“SCM”)混合，所述辅助胶凝材料主要为粉煤灰，矿渣，有时还掺加过烧的油页岩。这些SCM是其他过程的副产品。但是，SCM的主要问题是不同来源之间的差异、来源的丰富性和地理依赖性。对于减少CO2的需求也已经成为了引导开发含有相对较低Ca含量的可碳酸化水泥配方的一个因素。可碳酸化水泥是指主要通过与处于其任何形态下的CO2(如存在于水中的气态CO2，以碳酸形式存在的二氧化碳(H2CO3)，或能使二氧化碳与非水硬性水泥材料发生反应的其他形式)反应而固化得到的水泥。固化过程将二氧化碳气体隔离到固化材料内，从而带来明显的环境效益。举例来说，索里迪亚水泥TM被誉为是一项突破性技术，例如，它被公认为是100年研发奖的前100项新技术之一。与波兰特水泥及其在传统水工混凝土中的应用相比，索里迪亚水泥TM的生产可减少高达70％的CO2足迹。此外，基于混凝土生产的索里迪亚水泥TM中所使用的80％的水易于回收和再利用。尽管上述描述的借助暴露于二氧化碳中而进行的碳酸化来得到低钙水泥的固化机理在诸多方面都是有利和有效的，但某些环境或应用中，产生了富含二氧化碳的氛围，并将未固化的水泥或混凝土暴露在二氧化碳中，可能是不能实行的或者不合需要的。因此，需要提供水泥配方或者组合物，其在正常情况下与水不反应，当暴露于水时具有固化能力，但还具有比常规水硬性OPC化学成分更有利的环境概貌。尽管已经讨论了常规技术的某些方面以促进本专利技术的公开，但申请人绝不否认这些技术方面，并且可以预期所请求保护的专利技术可以包含本文中所讨论的一个或多个常规技术方面。
技术实现思路
在本文中，预期可以将通常不与水反应的低Ca/Mg水泥与化学试剂(如，可以由CO2合成的试剂)进行反应，以制备固化材料。这种方法的优点在于，由于合成的是低Ca/Mg水泥，水泥生产过程中的二氧化碳的排放降低了约30％，而且在所述化学试剂与低Ca/Mg水泥的反应过程中消耗了额外的CO2。一般的反应可以写成：低Ca/Mg水泥组合物+化学试剂→不溶性钙化合物+SiO2络合物。现在将描述本专利技术的多个方面。应当理解的是，专利技术人认为本专利技术的下列任何特征或方面，或在本文其他处描述的本专利技术的任何特征或方面，可以以任何顺序和数量与本专利技术的任何其他特征或方面结合。根据某些方面，本专利技术提供一种固化低Ca/Mg水泥组合物的方法，包括以下步骤：提供预定量的未固化的低Ca/Mg水泥组合物；使所述未固化的低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂反应足以固化所述的胶凝材料的时间，其中所述化学试剂为包括二羧酸、三羧酸、α-羟基羧酸、二羧酸盐、三羧酸盐或α-羟基羧酸盐中的一种或多种的化合物。所述化学试剂可以是柠檬酸或柠檬酸盐。所述化学试剂可以为水溶性的。所述化学试剂在水中的溶解度可以为20g/L或以上。所述方法可进一步包括通过以下的一种或多种方法来控制胶凝材料与化学试剂之间的反应：使用添加剂，通过控制胶凝材料的结晶度的方式控制胶凝材料的反应活性，控制胶凝材料中颗粒的粒径，控制胶凝材料中颗粒的表面积或者控制胶凝材料的组分。所述低Ca/Mg水泥组合物可以是基于硅灰石、黄长石、钙长石、橄榄石或其组合物的。所述低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂间的反应可生成不溶性钙或镁化合物以及SiO2和/或Al2O3络合物作为反应产物。所述反应产物在水中的溶解度可为约4g/L或更少。所述不溶性钙或镁化合物可包括无水羧酸钙、含水羧酸钙、无水羧酸镁、含水羧酸镁、无水羧酸铝或含水羧酸铝，或它们的组合物中的一种或多种。所述SiO2和/或Al2O3络合物可以包括无定型二氧化硅、无定型氧化铝、无定型硅酸铝或硅酸铝，或它们的组合物中的一种或多种。所述不溶性钙或镁化合物和SiO2和/或Al2O3络合物在水中的溶解度约可以为约4g/L或更少。所述低Ca/Mg水泥可以基于硅灰石，所述化学试剂可以包括柠檬酸或柠檬酸盐，并且，所述低Ca/Mg水泥组合物与所述化学试剂之间的反应可以形成柠檬酸钙、SiO2和水作为反应产物。所述柠檬酸钙和SiO2在水中的溶解度可以为约4g/L或更少。所述固化胶凝材料的方法可以进一步包括由CO2合成化学试剂。所述固化胶凝材料的方法进一步包括在水存在的情况下，使未固化的低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂进行化学反应。附图说明参考下述附图以及权利要求，可以更好地理解本专利技术的对象和特征。附图不一定按比例绘制，而重点通常在于说明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固化低Ca/Mg水泥组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供预设量的未固化的低Ca/Mg水泥组合物；及/n使所述未固化的低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂反应至固化所述胶凝材料，其中所述化学试剂为包括二羧酸、三羧酸、α-羟基羧酸、二羧酸盐、三羧酸盐或α-羟基羧酸盐中的一种或多种的化合物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180222 US 62/6339591.一种固化低Ca/Mg水泥组合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供预设量的未固化的低Ca/Mg水泥组合物；及
使所述未固化的低Ca/Mg水泥组合物与化学试剂反应至固化所述胶凝材料，其中所述化学试剂为包括二羧酸、三羧酸、α-羟基羧酸、二羧酸盐、三羧酸盐或α-羟基羧酸盐中的一种或多种的化合物。


2.如权利要求1所述的固化胶凝材料的方法，其特征在于，
所述化学试剂为柠檬酸或柠檬酸盐。


3.如权利要求1所述的固化胶凝材料的方法，其特征在于，
所述化学试剂为水溶性的。


4.如权利要求1所述的固化胶凝材料的方法，其特征在于，
所述化学试剂在水中的溶解度为20g/L或以上。


5.如权利要求1所述的固化胶凝材料的方法，其特征在于，
进一步包括，通过以下一种或多种方法控制所述胶凝材料与化学试剂之间的反应：
使用添加剂；
通过控制胶凝材料的结晶度以控制胶凝材料的反应活性；
控制胶凝材料中颗粒的粒径；
控制胶凝材料中颗粒的表面积；
或者控制胶凝材料的组分。


6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述低Ca/Mg水泥组合物是基于硅灰石，黄长石，钙长石，橄榄石，或其组合物的。


7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述低Ca/Mg水泥组合物与所述化学试剂之间的反应生成了不溶性钙或镁化合物以...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦西特·阿塔坎，
申请(专利权)人：索里迪亚科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US