一种胶凝材料生产碳减排的方法技术

本专利公开了一种胶凝材料生产碳减排的方法，将钙源、硅源和稳定剂混合均匀后得到生料，生料进入窑尾系统的预热器中预热并发生反应得到中间相，接着中间相进入回转窑，中间相在回转窑中发生反应得到熟料，熟料通过篦冷机冷却、粉磨后得到胶凝材料；在胶凝材料中加水、增强纤维、养护后得到高强人造石。同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，具有显著的减碳效果。减碳效果。

【技术实现步骤摘要】
一种胶凝材料生产碳减排的方法


[0001]本专利技术涉及建材工业碳中和领域，具体涉及水泥工业用燃料、原料替代，本方法也可以用于石膏基胶凝材料的生产。

技术介绍

[0002]建材工业中二氧化碳排放量最大的是水泥工业，水泥工业是世界第三大能源消耗行业，占据工业能源消耗的7%，也是世界第二大二氧化碳排放行业，占全球二氧化碳排放的7%。我国水泥工业2020年碳排放约13.2 亿吨（含电力消耗），约占建材工业的80%，约占全国的13.5%。水泥工业对我国建材工业实现“双碳”目标影响重大。水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸盐分解。按照相关现行国家标准取值计算，每吨水泥的二氧化碳排放约为675千克；其中，生产电耗间接排放约占11%，燃料燃烧直接排放约占31%，原材料碳酸盐分解直接排放约占58%[齐冬有，张 标，罗宁. 建材工业碳中和[J].中国建材，2021，（7）：92
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97]。
[0003]氢气作为一种价值丰富的商品气体和化学原料，可以成为可再生能源转换的能量储存载体。将电解水技术与可再生能源发电相结合，可将多余的电能以化学能的方式储存在氢气中，平抑可再生能源波动，提高消纳水平，推进能源清洁化替代[赵雪莹，李根蒂，孙晓彤，等.
ꢀ“
双碳”目标下电解制氢关键技术及其应用进展[J]. 全球能源互联网，2021，4（5）：436
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446]。利用可再生能源制取的“绿氢”还可直接应用于建材工业替代碳质燃料，为实现深度碳减排提供有效途径。
[0004]绿碳为二氧化碳气体通过植物或工业方法固化的碳质材料，也可作为建材工业替代碳质燃料。
[0005]胶凝材料的原料采用工业废渣、无碳原料，实现原料的低碳排放；采用绿电、绿氢、绿碳做为能源，实现燃料和生产动力消耗的零碳排放，从而实现胶凝材料生产全过程低碳排放；在人造石养护时，对胶凝材料生产过程产生的碳进行吸收固化，实现碳的零排放。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种胶凝材料生产碳减排的方法，同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，具有容易在现有窑炉中应用的特点，具有显著的经济效益和社会效益。
[0007]一种胶凝材料生产碳减排的方法，包括以下步骤：将钙源、硅源和稳定剂混合均匀后得到生料，生料进入窑尾系统的预热器中预热并发生反应得到中间相，接着中间相进入回转窑，中间相在回转窑中发生反应得到熟料，熟料通过篦冷机冷却、粉磨后得到胶凝材料；在胶凝材料中加水、增强纤维、养护后得到高强人造石；其中，钙源为电石渣、大理石粉、工业石膏中的一种；硅源为锰渣、赤泥、建筑垃圾中的一种，加入量为钙源质量的30
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60%；稳定剂为磷灰石、重晶石、硼镁石中的一种，加入量为钙源质量的1.0
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5.0%；预热器由旋风筒竖直串连组成，在预热器中的烟气管道和旋风筒柱
体内安装有陶瓷绿电加热元件；回转窑中采用的燃料通过喷管喷入，燃料为绿氢、绿碳中的一种。
[0008]所述篦冷机采用的冷却介质为二氧化碳与氧气的混合气体。
[0009]所述增强纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、莫来石晶须中的一种，加入量为钙源质量的10
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50%。
[0010]所述养护采用二氧化碳养护。
[0011]所述陶瓷绿电加热元件为中空陶瓷板中有绿电加热元件，其中，空陶瓷板为莫来石陶瓷、堇青石陶瓷中的一种，绿电加热元件为铁铬铝合金丝、钨丝、钼丝中的一种。
[0012]所述绿氢，为绿电电解水产氢、光解水产氢、核能产氢中的一种。
[0013]所述绿碳为生物质碳、固化碳中的一种。
[0014]相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：钙源为电石渣、大理石粉、工业石膏中的一种。电石渣，为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。大理石微粉，为大理石在加工过程中产生的微粉。工业石膏为磷石膏、脱硫石膏、钛石膏、芒硝石膏中的一种，工业石膏分解产生的氧化硫烟气用于生产硫酸或硫磺，实现硫资源的回收利用。工业废渣作为钙源，具有资源循环利用的优点。大理石粉分解产生的二氧化碳，在人造石养护过程中进行吸收。
[0015]硅源为锰渣、赤泥、建筑垃圾中的一种，这些渣均能提供胶凝材料需要的硅资源。锰渣，为湿法冶炼锰工艺得到的渣，即，将硫酸浸取含锰矿石，得到电解液后，剩下的渣。赤泥，为制铝工业提取氧化铝后排出的工业固体废弃物。建筑垃圾，是指对各类建筑物、构筑物进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的废物。工业废渣作为硅源，具有资源循环利用的优点。
[0016]稳定剂为磷灰石、重晶石、硼镁石中的一种，稳定剂中分别含有磷、钡、硼元素，这些元素将使α
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硅酸二钙在室温下稳定存在，有利于提高胶凝材料的早期水化活性，根据国家标准“硅酸盐水泥熟料（GB/T21372）”检测，胶凝材料的3天抗压强度均大于40MPa，胶凝材料的其它指标也满足该标准要求。本专利技术胶凝材料具有抗硫酸盐的特点，符合国家标准“抗硫酸盐硅酸盐水泥（GB748）”要求。
[0017]预热器由旋风筒竖直串连组成，在上升管道和旋风筒柱体内部安装有陶瓷绿电加热元件。陶瓷绿电加热元件为在中空陶瓷板中安装绿电加热元件，其中陶瓷为莫来石陶瓷、堇青石陶瓷中的一种，陶瓷表面为微晶铸石，物料不在上面沉积和粘附；这两种陶瓷具有热震性能好的特点，有利于提高陶瓷绿电加热元件的寿命。绿电加热元件为铁铬铝合金丝、钨丝、钼丝中的一种。绿电加热元件密封放置于陶瓷板内部的中空处，不与物料和烟气接触，有利于提高使用寿命，其连续使用寿命均大于300天。陶瓷绿电加热元件的加热温度可调，为100
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1000℃；绿电为太阳能、风能、水能、潮汐能、核能、地热能发电的一种。
[0018]本专利中，用不同陶瓷和绿电加热元件，均能达到专利技术目的。
[0019]与传统水泥生产线相比，本专利没有分解炉，物料在预热器中分解反应，可减少投资，提高生产效率。生料预热分解直接用绿电加热，可以减少电能转变为其它能源的损耗，降低生产成本，提高能量利用效率。
[0020]绿氢，为绿电电解水产氢、光解水产氢、核能产氢中的一种，这些氢均能在本专利技术中得到同样的效果。电解水的方法为碱性溶液电解水、固体高分子膜电解水、高温水蒸气固
体电解质电解水中的一种。光解水产氢，光解水制氢是指利用光催化技术催化分解水制氢，水是一种非常稳定的化合物，通过光和半导体光催化剂共同作用实现此反应过程。核能产氢为碘硫循环法、混合硫循环法中的一种。可见，氢气为绿氢，可再生。氢气燃烧时产生活性原子，燃烧为链式反应，燃烧速度快。在氢气中加入原子吸收剂，其对氢原子进行吸收，减少活化中心，减缓氢气的燃烧速度，有利于火焰的调控。原子吸收剂为重油、煤焦油、裂解残渣中的一种。重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、黏度高。煤焦油为煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体。裂解残渣为废矿物油裂解再生过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在一种胶凝材料生产碳减排的方法，其特征在于，依次包括下述步骤：将钙源、硅源和稳定剂混合均匀后得到生料，生料进入窑尾系统的预热器中预热并发生反应得到中间相，接着中间相进入回转窑，中间相在回转窑中发生反应得到熟料，熟料通过篦冷机冷却、粉磨后得到胶凝材料；在胶凝材料中加水、增强纤维、养护后得到高强人造石；其中，钙源为电石渣、大理石粉、工业石膏中的一种；硅源为锰渣、赤泥、建筑垃圾中的一种，加入量为钙源质量的30
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60%；稳定剂为磷灰石、重晶石、硼镁石中的一种，加入量为钙源质量的1.0
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5.0%；预热器由旋风筒竖直串连组成，在预热器中的烟气管道和旋风筒柱体内安装有陶瓷绿电加热元件；回转窑中采用的燃料通过喷管喷入，燃料为绿氢、绿碳中的一种。2.根据权利要求1所述的一种胶凝材料生产碳减排的方法，其特征在于，所述篦冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宏斌，马小玲，董发勤，杨飞华，王方流，夏彬，王毅飞，王进明，郑召，邓浩，邓秋林，赵骁锋，张吉秀，贺小春，吴浪，王进，王军霞，施淑颖，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：