本發(fā)明屬于廢棄混凝土再生微粉，具體涉及一種活化再生微粉及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、廢棄混凝土資源化利用和co2減排問題是建筑行業(yè)所面臨的兩大重要課題。大量建筑物的拆除和重建活動導(dǎo)致廢棄混凝土的數(shù)量急劇增加，處理這些廢棄物通常采用的方式是露天堆放或填埋，但這種做法既消耗了大量土地資源，又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。此外，隨著全球?qū)ㄖ袠I(yè)碳排放問題的日益關(guān)注，減少碳排放已經(jīng)成為這個行業(yè)必須面對和解決的緊迫任務(wù)。

2、再生微粉產(chǎn)生于廢棄混凝土破碎回收再生骨料的過程，具有孔徑分布不均和組分復(fù)雜的特點(diǎn)，直接用作水泥礦物摻合料時活性較低，會降低混凝土的工作性能、強(qiáng)度性能和耐久性?，F(xiàn)階段再生微粉體系的活化改性方法包括熱處理、堿激發(fā)和機(jī)械處理等，雖然這些方法可以有效提高再生微粉的反應(yīng)活性，但其高昂的成本阻礙了再生微粉循環(huán)再利用技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛推廣和應(yīng)用。

3、基于水泥基材料co2礦化封存利用技術(shù)的發(fā)展，利用co2與再生微粉中的氫氧化鈣、水化硅酸鈣凝膠、鈣釩石以及未水化的水泥熟料發(fā)生礦化反應(yīng)形成碳酸鈣和無定形硅膠，可以實(shí)現(xiàn)co2的永久封存?，F(xiàn)有的礦化方式大多是基于氣固反應(yīng)的干法礦化工藝，礦化反應(yīng)的程度不高，制備出的再生微粉活性較低，不適宜大規(guī)模批量使用。因此，如何提供一種能夠顯著激發(fā)再生微粉活性、充分提高再生微粉礦化反應(yīng)程度且處理成本較低的活化方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種活化再生微粉及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)制備再生微粉活性較低以及co2固定吸收率不高的問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，提供一種活化再生微粉的制備方法，包括以下步驟：

3、s1.破碎：將廢棄混凝土破碎得到粒徑小于2mm的破碎顆粒；

4、s2.球磨：將破碎顆粒進(jìn)行球磨2～4h，篩分得到粒徑小于150μm的初始再生微粉；

5、s3.制漿：將初始再生微粉與二氧化碳吸收溶劑按照1:3～20的質(zhì)量比混合，得再生微粉漿液；

6、s4.礦化處理：將再生微粉漿液置于密閉環(huán)境，升溫至45～65℃，攪拌再生微粉漿液，轉(zhuǎn)速為200～350rpm，攪拌過程中通入含co2的煙氣，然后在常壓條件下進(jìn)行濕法礦化處理4～8h，得礦化再生微粉漿液；

7、s5.抽濾干燥：對礦化再生微粉漿液進(jìn)行抽濾、干燥，即得。

8、采用上述技術(shù)方案的有益效果為：初始再生微粉的主要成分包括水化硅酸鈣、氫氧化鈣和少量未水化的硅酸三鈣、硅酸二鈣，本發(fā)明中以3～20:1的液固比將初始再生微粉充分與水混合均勻，形成再生微粉漿液。在通入煙氣后，co2能夠先充分溶解在水中形成碳酸根離子，再與漿液中的活性組分發(fā)生礦化反應(yīng)，其中氫氧化鈣首先與co2發(fā)生礦化反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣；其次少量的硅酸三鈣、硅酸二鈣以及大量的水化硅酸鈣均可以發(fā)生礦化反應(yīng)，且礦化活性較高，礦化產(chǎn)物是碳酸鈣和無定形硅膠；這一類的礦化產(chǎn)物能起到一定的固碳作用。溫度控制在45～65℃能夠在保證co2溶解的前提下，促進(jìn)再生微粉中活性鈣離子的溶出，進(jìn)而加快礦化反應(yīng)的進(jìn)行，同時減少礦化產(chǎn)物的團(tuán)聚。

9、同時，本發(fā)明在常壓下對再生微粉漿液進(jìn)行濕法礦化，為再生微粉提供一個氣液固三相礦化反應(yīng)環(huán)境，為礦化反應(yīng)提供更溫和的反應(yīng)條件，減少礦化產(chǎn)物碳酸鈣對反應(yīng)物的包覆，進(jìn)一步增加礦化反應(yīng)程度，制備出的活化再生微粉作為輔助膠凝材料添加至水泥或混凝土中可較好的提升其抗壓強(qiáng)度，用于制備輕質(zhì)碳酸鈣時也能得到純度更高的產(chǎn)品。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

11、進(jìn)一步，二氧化碳吸收溶劑為水或一乙醇胺溶液。

12、進(jìn)一步，一乙醇胺溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～20％。

13、采用上述技術(shù)方案的有益效果為：使用一乙醇胺(mea)溶液，作為溶劑制備再生微粉漿液，弱堿性溶液能夠吸收酸性氣體co2，能夠?qū)煔庵械腸o2富集起來，再經(jīng)過加熱再生重新將純co2釋放出來，與漿液中的活性組分發(fā)生礦化反應(yīng)。

14、進(jìn)一步，含co2的煙氣中co2的濃度為5～100％。

15、進(jìn)一步，s4.礦化處理的環(huán)境溫度為25℃，濕度為50％?rh。

16、進(jìn)一步，s4中通入煙氣的流量為1～5l/min。

17、本發(fā)明還公開了一種活化再生微粉，由上述活化再生微粉的制備方法制備得到。

18、進(jìn)一步，活化再生微粉的平均粒徑為10～20μm，比表面積大于350m2/kg，物相組成中碳酸鈣的含量大于60％。

19、本發(fā)明還公開了一種上述活化再生微粉作為水泥混凝土中的輔助凝膠材的應(yīng)用。

20、采用上述技術(shù)方案的有益效果為：活化再生微粉中碳酸鈣的成核效應(yīng)可以促進(jìn)水泥水化產(chǎn)物圍繞晶核生長，填充效應(yīng)可以增加漿體微觀結(jié)構(gòu)的致密度，而無定形硅膠可以與氫氧化鈣反應(yīng)生成具有交聯(lián)作用的水化硅酸鈣凝膠，有利于提高混凝土強(qiáng)度。

21、本發(fā)明還公開了一種上述活化再生微粉通過加入氫氧化鈉溶液制備得到純度大于99％的輕質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用。

22、采用上述技術(shù)方案的有益效果為：氫氧化鈉溶液能夠除去活化再生微粉中的無定形硅膠。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、1、本發(fā)明活化再生微粉的制備方法具有成本低、環(huán)境友好以及資源循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)，不僅顯著提高了再生微粉的反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)了廢棄混凝土粉末中活性鈣鎂組分的充分利用，還有效實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的永久固定封存，實(shí)際表觀固碳量達(dá)到了33～39％，最大礦化效率可達(dá)到94.41％，每噸初始再生微粉可以實(shí)現(xiàn)固定385.6公斤co2，充分激發(fā)出了再生微粉中活性組分的固碳潛力，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有良好的推動作用。

25、2、本發(fā)明制備得到活化再生微粉經(jīng)溶劑中吸收富集的co2礦化處理后，化學(xué)組成為碳酸鈣和無定形硅膠，可應(yīng)用于水泥或混凝土中，能促進(jìn)其水化，有效提升其抗壓性能。

技術(shù)特征：

1.一種活化再生微粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述二氧化碳吸收溶劑為水或一乙醇胺溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述一乙醇胺溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～20％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述含co2的煙氣中co2的濃度為5～100％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：s4.礦化處理的環(huán)境溫度為25℃，濕度為50％rh。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：s4中通入煙氣的流量為1～5l/min。

7.一種活化再生微粉，其特征在于：所述活化再生微粉通過權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述活化再生微粉的制備方法制備得到。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活化再生微粉，其特征在于：所述活化再生微粉的粒徑為10～20μm，比表面積大于350m2/kg，物相組成中碳酸鈣的含量大于60％。

9.權(quán)利要求7或8所述活化再生微粉的應(yīng)用，其特征在于：將所述活化再生微粉用于作為水泥混凝土中的輔助凝膠材料。

10.權(quán)利要求7或8所述活化再生微粉的應(yīng)用，其特征在于：將所述活化再生微粉加入氫氧化鈉溶液，制備得到純度大于99％的輕質(zhì)碳酸鈣。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種活化再生微粉及其制備方法和應(yīng)用，屬于廢棄混凝土再生微粉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的活化再生微粉通過以下步驟制備得到：將廢棄混凝土破碎后進(jìn)行球磨，篩分得到粒徑小于150μm的初始再生微粉，將其加入二氧化碳吸收溶劑混合，得再生微粉漿液；將再生微粉漿液升溫至45～65℃，再向其中通入CO2進(jìn)行濕法礦化處理，然后抽濾、干燥，即得。本發(fā)明提供的再生微粉制備方法簡單，不僅實(shí)現(xiàn)了廢棄混凝土粉末中活性鈣鎂組分的充分利用，還有效實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的永久固定封存，實(shí)際表觀固碳量達(dá)到了33～39％，最大礦化效率可達(dá)到94.41％，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有良好的推動作用。

技術(shù)研發(fā)人員：王超,趙勝龍,彭紹為,秦治峰,任宇,宋磊,周昶安,馬奎,鐘山,岳海榮,梁斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6