【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固废材料，尤其涉及一种全固废固碳胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
1、钢铁行业作为支撑我国经济发展的中流砥柱，其规模及产线类别占全球第一。因存在有价矿相少，安定性不良等诸多难题，钢渣的规模化高值消纳一直未能取得实质突破，钢渣利用形势堪忧，综合利用率仅22％。不锈钢渣主要成分是γ-c2s矿物，水化活性低，相比于其他钢渣(如转炉钢渣等)更难利用。钢渣堆积不仅占用土地资源，耗费大量财力，还会造成严重的环境污染。
2、co2捕集、利用和封存(carbon capture utilization and storage，ccus)技术是一种可以实现co2大幅度减排的有效手段，其中co2的矿物封存技术凭借其较好的稳定性和经济潜力而受到广泛关注。钢渣因其富含钙元素和碱性物质，可以作为捕获co2的载体，在co2环境中能够发生碳酸化反应转化为高度稳定的caco3，从而促进碳的长期封存。不锈钢渣富含γ-硅酸二钙(γ-c2s)，水化活性低，但碳化活性高，是很好的碳酸化原料。利用钢渣捕捉、固化co2并替代水泥用于各类工程，可以实现钢渣“以废(co2)治废(不锈钢渣)”。
3、当前钢渣的碳捕集技术已有一定理论和试验基础，钢渣的碳化产品应用在建筑材料中被证明是前景广阔的。公开号为cn116573910a的专利申请公开了一种高强度碳化钢渣胶凝材料的制备方法，提出使用液体提升剂与钢渣混合，通过压制成型制得碳化胶凝材料。在0.1mpa碳化压力下该材料的抗压强度达到107.58mpa，co2吸收量为16.95％。但考虑到该方法
4、公开号为cn114538867a的专利申请公开了一种碳化钢渣浆体制备水泥基材料的方法，其先将co2通入钢渣与水制成的浆体中碳化钢渣，该过程co2的吸收率为11.54wt.％，再将碳化钢渣浆体与水泥等材料拌合得到水泥基材料。其制备的胶凝材料28d抗压强度达到64.3mpa，体积稳定性符合规范标准。但水泥替代率只占0％～30％，无法实现钢渣的大规模利用及负碳生产。公开号为cn117735877a的专利申请公开了一种湿法碳化钢渣的高活性矿物浆料制备方法，该专利技术将生物炭及钢渣放置于有搅拌装置的高压反应釜中，低速搅拌并通入co2气体直至釜内气压达3mpa，再高速搅拌制得浆料，最后将该浆料制备成水泥试件，其7d抗压强度达47mpa，co2吸收量为14.89g。该技术碳化压力高，对设备的要求较高，且制备的浆料需结合胶凝材料使用，工艺复杂，成本较高。
5、现有对钢渣试样的成型工艺多集中在压制成型，但压制成型的试样密度低、co2扩散受阻，导致碳化程度低、固碳率低。同时，现有碳化工艺所需的温度和压力较高，碳化反应条件较为严苛且工艺较为复杂、能耗高。此外，现有碳化工艺缺乏对碳化前试样含水率和孔隙结构的协同研究。
6、在钢渣试样成型工艺中，与压制成型相比，浇筑成型可产生更高的初始孔隙率，从而更有效地促进co2扩散。是因为浇筑成型试块的初始孔隙率可通过控制水固比得到显著控制，而孔隙结构和孔隙率在促进co2扩散方面起着关键作用。因此，如何得到一种高固碳的凝胶材料及其制备方法是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种全固废固碳胶凝材料及其制备方法，用于解决目前固碳材料固碳率低的技术问题。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种全固废固碳胶凝材料，由包含以下质量份数的原料制备得到：
4、100份钢渣粉、2～30份电石渣和1～3份改性剂；
5、所述改性剂包含柠檬酸钠、柠檬酸、碳酸氢钠、焦磷酸钠和酒石酸钠中的一种或几种。
6、本专利技术还提供了一种全固废固碳胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
7、1)按照质量份数称取各原料进行混合得到混合料，将混合料与水混合得到浆料；
8、2)将浆料浇筑于模具中，自然养护后干燥，控制含水率为6～8％，得到试样；
9、3)将试样在co2氛围下进行碳化，即得到全固废固碳胶凝材料。
10、进一步的，所述步骤1)中，浆料的水固比为0.2～0.4。
11、进一步的，所述步骤2)中，含水率的计算公式为w％＝(m1-m2)/m2×100％；
12、其中式中m1为干燥t时间后试样的质量；m2为完全干燥的干基试样的质量，w％为含水率。
13、进一步的，所述步骤2)中，自然养护的时间为12～24h，干燥的温度为30～50℃。
14、进一步的，所述步骤3)中，所述co2的浓度为99.9vt.％，co2的压力为0.1～0.4mpa。
15、进一步的，所述碳化的温度为20～80℃，碳化的时间为6～96h，碳化在真空条件下进行，抽真空至0.7～0.8mpa。
16、本专利技术的有益效果：
17、1.目前钢渣制品的制备方法主要分为压制成型和浇筑成型两种。压制成型制备的制品具有生产效率高、抗压强度大的特点，是目前碳化钢渣制品研究中绝大多数采用的方法。然而由于孔隙率较低，可能引起碳化反应过程中co2迁移受阻，导致反应程度不高。而浇筑成型具有孔隙率大、孔隙分布均匀的特点，采用这种方法制备钢渣试块可能固碳率会得到提高。然而，钢渣及电石渣在浇筑过程中会因浆体流动性极差导致无法正常浇筑。本专利技术使用碳酸氢钠与柠檬酸改性剂解决了钢渣浆体在成型过程中流动性差，难以浇筑的问题。在搅拌过程中，柠檬酸与碳酸氢钠结合生成柠檬酸钠与co2，柠檬酸钠与浆体中的ca2+进行螯合生成柠檬酸钙络合物，不仅提高浆体流动性，使得基体内部具有较多微细孔，为钢渣碳化过程中co2迁移提供了大量有效通道；还可以促进γ-c2s中ca2+进一步溶出。与此同时，生成的co2部分可以在基体中产生部分微小孔，部分co2溶解形成碳酸，与浆体中ca2+反应形成具有成核位点作用的碳酸钙小晶体。碳化过程中，柠檬酸钙螯合的ca2+在酸性环境下溶出，与基质中ca2+一起发生碳酸化反应生成碳酸钙晶体。改性剂的多重作用使得本专利技术制备的材料抗压强度高、固碳率高，孔隙率低。
18、2.本专利技术使用电石渣充当外加剂提升钢渣碳化的性能。电石渣含有大量ca(oh)2，能够与co2反应生成碳酸钙。加入部分电石渣后，一方面因其替代了部分钢渣，从而提高了材料固碳率；一方面其碳化生成的碳化产物可以与钢渣的碳化产物相互胶结促进强度提高。
19、3.本专利技术使用不锈钢渣、电石渣为原料制备全固废碳化胶凝材料。电石渣碳化活性高，但由于其胶结性差在建材中应用有限。不锈钢渣水化活性矿相少，难以得到有效利用。本专利技术通过碳化养护处理利用率低的固废，在实现工业固废“减量化、无害化、资源化”处理的同时，达到极低能耗和co2负排放的目的，以加快碳减排任务进程。
20、4.本专利技术采用的碳化装置便宜简便，采用的碳化制度为低压、低温，能够进一步降低能耗和成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全固废固碳胶凝材料，其特征在于，由包含以下质量份数的原料制备得到：
2.权利要求1所述的全固废固碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，浆料的水固比为0.2～0.4。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，含水率的计算公式为w％＝(m1-m2)/m2×100％；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，自然养护的时间为12～24h，干燥的温度为30～50℃。
6.根据权利要求2或3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述CO2的浓度为99.9vt.％，CO2的压力为0.1～0.4MPa。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳化的温度为20～80℃，碳化的时间为6～96h，碳化在真空条件下进行，抽真空至0.7～0.8MPa。
【技术特征摘要】
1.一种全固废固碳胶凝材料，其特征在于，由包含以下质量份数的原料制备得到：
2.权利要求1所述的全固废固碳胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，浆料的水固比为0.2～0.4。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，含水率的计算公式为w％＝(m1-m2)/m2×100％；
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣进，丁瑜，陈平，林深秋，向玮衡，赵艳荣，胡成，韦家崭，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：
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