一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法技术

本发明专利技术涉及洗浊液处理和资源化利用领域，具体公开了一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法，向混凝土生产工序中冲洗得到的混凝土洗浊液中通入含二氧化碳气体进行碳化处理，直至溶液的pH为6.5

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法


[0001]本专利技术属于废水处理领域，具体涉及混凝土清洗液的处理和资源化用于混凝土制备领域。

技术介绍

[0002]用水冲洗残留在混凝土搅拌机和搅拌车中的混凝土拌合物所形成的浆体，通过砂石分离机分离粗细骨料后剩余的悬浊液称为混凝土洗浊液。数据统计表明，2020年我国预拌混凝土产量约29.4亿m3，预计产生25.6亿吨洗浊液。由于洗浊液内部碱度高达12～13，且固体含量较高，导致洗浊液的排放和处理都受到严重限制。在多国使用规范中规定，由于此类洗浊液对环境产生较大污染，故而不能排放到城市下水道中。因此，为消除洗浊液对淡水资源造成的浪费和对环境造成的污染，需要对洗浊液进行处理。
[0003]在传统工艺中，处理这类高碱度、高固含量的洗浊液需要较大成本。通常对洗浊液进行压滤处理实现固液分离后使用到混凝土生产中，但此法依然存在许多弊端。
[0004](1)由于洗浊液内部杂质较多，液相中溶有多种离子(Ca
2+
,K
+
,Na
+
,Mg
2+
,SO
42
‑
,Cl
‑
,H
x
SiO
44
‑
x
)；而固相中含有水泥水化产物、未水化水泥、掺合料和细骨料等多种颗粒，组成复杂多变，固含量较高且物相分布具有不稳定、不均匀的特点，使得洗浊液采用传统的处理方式处理(过滤掉粗骨料后直接作为拌和水参与混凝土生产)后，会影响混凝土的强度和孔隙结构发展，导致混凝土抗压强度产生不确定性波动、早期抗裂性能与抗氯离子渗透性等耐久性降低。因此，洗浊液无法应用于高强度等级混凝土的生产(按规定，洗浊液不能用于强度等级大于C40的混凝土生产，直接稀释的洗浊液不宜用于强度等级大于C30的混凝土)。
[0005](2)经过过滤后的洗浊，虽然过滤掉了粗骨料，但还存在较多未水化的水泥颗粒和水化产物(各项物质具备不同晶体形态且大小不均匀)，将导致在使用其作为拌合水时将对混凝土的凝结时间和流动度产生较大影响，会引起混凝土拌合物流动性降低、坍落度损失加剧等情况发生，影响新拌混凝土浆体的工作性能。
[0006]显然，这种回收处理对搅拌站技术管理要求高，又经济效益微薄，导致搅拌站处理实际上往往流于形式，洗浊液随意排放现象依然常见。另外，洗浊液的产量巨大，其内部残渣可以成为一种固碳的重要来源。从而，废弃的洗浊液经过碳化处理后的合理利用不但可以降低水资源浪费，还可成为碳捕集的一个重要资源。然而，行业内针对洗浊液的化学处理和高效利用方法还比较匮乏。

技术实现思路

[0007]针对混凝土洗浊液量大、难于用于高性能混凝土制备的问题，本专利技术提供一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法，旨在实现洗浊液的处理，并改善制备的混凝土的性能。
[0008]洗浊液产量大、成分复杂、回收和再利用难度大，难于再利用于高性能混凝土的制备。针对该问题，本专利技术提供以下解决方案：
[0009]一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法，向混凝土生产工序中冲洗得到的混凝土洗浊液中通入含二氧化碳气体，进行碳化处理，直至溶液的pH为6.5
±
0.2，得碳化溶液(本专利技术也称为碳化液)；
[0010]将碳化溶液作为拌合原料用于混凝土粉料的拌合，制得新制混凝土。
[0011]本专利技术创新地提出了将洗浊液水再利用于混凝土的拌合制备思路。然而，早先研究发现，实现该思路的主要难点在于：洗浊液的成分复杂，难于满足高性能的混凝土的资源化制备。针对该思路面临的难题，本专利技术创新地采用二氧化碳对混凝土洗浊液进行气固液三相处理，并通过碳化终点pH的控制，能够有效转化洗浊液中的不稳定固形物，使其转化成物相稳定、晶粒细且均匀分散的碳化产物。再创新地将该三相碳化工艺获得的溶液用作新批次的混凝土的拌合制备，不仅能够降低水泥单耗，还能够意外地改善新制混凝土的性能。本专利技术工艺实现了固碳处理，且对洗浊液的消纳能力强，可以高效处理洗浊液废水，不仅如此，还能够将其资源化利用并获得高性能的混凝土产品，真正实现了废水的高价值资源化利用。
[0012]本专利技术中，所述的混凝土洗浊液为混凝土生产工序中冲洗混凝土运输车和/或搅拌机中手机得到的清洗废弃物溶液。
[0013]本专利技术中，在碳化前，预先对清洗废弃物溶液进行过筛处理，分离出其中的粗骨料；
[0014]优选地，所述的过筛的筛网孔洞为0.1～0.2mm。
[0015]本专利技术中，所述的混凝土洗浊液中含有未水化的水泥颗粒和/或水泥水化产物；
[0016]优选地，所述的未水化的水泥颗粒包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙中的至少一种；
[0017]优选地，所述的水泥水化产物包括氢氧化钙、钙矾石、C
‑
S
‑
H凝胶中的至少一种。
[0018]本专利技术中，所述的混凝土洗浊液的固含量为2％～8％，pH大于或等于12。本专利技术中，在所述的气固液三相碳化以及pH的控制下，进一步配合洗浊液固含量的联合控制，能够实现协同，有助于调控洗浊液中的成分、形貌和晶粒，进一步将其用于后续混凝土的制备，能够进一步改善新制混凝土的性能，
[0019]作为优选，所述的含二氧化碳气体中的二氧化碳的体积含量大于或等于50v％；
[0020]本专利技术中，向混凝土洗浊液和/或碳化过程中的溶液体系中添加辅助添加剂；
[0021]优选地，所述的辅助添加剂包含晶种。
[0022]优选地，所述的晶种包括立方体状或板状的方解石型、长须状或链状的文石型、颗粒状的球霰石型中的至少一种的晶种；
[0023]进一步优选，所述的辅助添加剂还允许包括硫酸镁、醋酸铵、柠檬酸三钠和氯化钡中的至少一种；
[0024]进一步优选，所述的辅助添加剂在碳化前添加。例如，预先在混凝土洗浊液中加入辅助添加剂，随后通入含二氧化碳气体，进行碳化处理。
[0025]本专利技术中，在所述的三相碳化工艺下，进一步配合辅助添加剂以及工艺的联合控制，能够将洗浊液中非稳定物相转型为稳定物相，细化晶粒和形貌，再创新地将其资源化用于混凝土的拌合，有助于在降低新制混凝土水泥单耗下，还能够改善混凝土的工作性能，提升胶凝浆料的粘度，改善水泥浆体的粘聚性和保水性，提高水泥的强度改善新制混凝土的
性能。
[0026]本专利技术中，持续向混凝土洗浊液中通入二氧化碳，直至反应体系的pH达到需要的要求。
[0027]本专利技术中，通入二氧化碳的时间可根据洗浊液固含量以及需要的pH进行确定，例如可以为大于或等于20Min，若固含量较高时，可优选为30～100min。
[0028]作为优选，所述的碳化溶液中，固形物的粒径小于或等于40微米。
[0029]本专利技术中，将碳化溶液中的固形物用作水泥成分，其中的水溶液用作拌合水，和混凝土混料拌合，用于制备新制混凝土。
[0030]本专利技术中，将碳化溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土洗浊液碳化并制备新拌混凝土的方法，其特征在于，向混凝土生产工序中冲洗得到的混凝土洗浊液中通入含二氧化碳气体进行碳化处理，直至溶液的pH为6.5
±
0.2，得碳化溶液；将碳化溶液作为拌合原料用于混凝土粉料的拌合，制得新制混凝土。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混凝土洗浊液为混凝土生产工序中冲洗混凝土运输车和/或搅拌机中手机得到的清洗废弃物溶液。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在碳化前，预先对清洗废弃物溶液进行过筛处理，分离出其中的粗骨料；优选地，所述的过筛的筛网孔洞为0.1～0.2mm。4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述的混凝土洗浊液中含有未水化的水泥颗粒和/或水泥水化产物；优选地，所述的未水化的水泥颗粒包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙中的至少一种；优选地，所述的水泥水化产物包括氢氧化钙、钙矾石、C
‑
S
‑
H凝胶中的至少一种。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的混凝土洗浊液的固含量为2％～8％，pH大于或等于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赞群，朱嘉慧，康佳敏，周鑫，邓德华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：