權(quán)利要求
1.膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述工藝步驟包括以下幾步： S1、煙氣經(jīng)膜分離捕集獲得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體; S2、采用膜分離捕集獲得的含二氧化碳氣體礦化固體廢棄物制成的坯體，制備建材制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述步驟S1包括如下步驟： S11、將煙氣送入脫塵脫硫脫硝裝置進行預處理，脫除有害氣體和雜質(zhì); S12、將預處理后的煙氣導入第一緩沖罐，然后經(jīng)過第一壓縮機壓縮后，進入第一級膜分離器進行分離捕集二氧化碳; S13、將第一級膜分離器的捕集氣導入第二緩沖罐，然后通過第二壓縮機壓縮后導入加濕罐，經(jīng)過加濕罐加濕后，進入第二級膜分離器捕集分離二氧化碳，即得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體中，二氧化碳的體積百分比為60～80%，水蒸氣的體積百分比為5～30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述步驟S2包括如下步驟： S21、將固體廢棄物、助劑和水混合得到混合料，并將混合料放入模具內(nèi)成型制得生坯; S22、生坯送入密閉反應釜中，并通入步驟S1獲得的高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體，使氣體和坯體直接接觸發(fā)生礦化反應，制得建材制品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述礦化反應完成后反應釜內(nèi)剩余的氣體導入脫塵室進行脫塵，經(jīng)過脫塵室的具有一定濕度的氣體送至第一緩沖罐，循環(huán)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：經(jīng)所述脫塵室處理后的氣體溫度控制在20-60℃，進入第一級膜分離器的氣體溫度控制在20-60℃，進入第二級膜分離器的氣體溫度控制在20-60℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述固體廢棄物包括鈣質(zhì)固廢和硅鋁質(zhì)固廢;所述鈣質(zhì)固廢選自電石渣、廢石灰、廢水泥、鋼渣、礦渣、鎂渣、赤泥中的一種或多種;所述硅鋁質(zhì)固廢選自粉煤灰、磷脫硫石膏、爐渣、建筑渣土、黃磷渣、粉煤灰、冶煉渣、赤泥中的一種或多種;所述助劑為硅藻土、膨脹珍珠巖、赤玉土、沸石、沙積石中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述固體廢棄物中可礦化的固廢占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比為5～40%;所述助劑占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比為0.1～5%;所述水占固體廢棄物的質(zhì)量百分比為5～30%。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其特征在于：所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體的通氣速度為40～200m 3/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項所述的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝的應用，其特征在于：包括該工藝在碳捕集協(xié)同礦化反應制備建材制品中的應用。
說明書
膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝及其應用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及建材制品領(lǐng)域，尤其涉及一種膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品工藝及其應用。
背景技術(shù)
CO2的捕集利用和封存(CCUS)是降低大氣中CO 2濃度，進而抑制溫室效應的重要手段，我國針對企業(yè)碳排放問題已開發(fā)碳排放權(quán)用于控制碳排放。同時目前大多數(shù)大排放源的CO 2濃度低于15%，例如燃煤熱電廠煙道氣排出的氣體主要由約5%～20%的水蒸氣和10%～15%的二氧化碳組成，因此針對低濃度二氧化碳氣體的捕集利用技術(shù)顯得極為必要。
然而目前很多利用技術(shù)對二氧化碳的濃度要求較高，比如二氧化碳驅(qū)油、二氧化碳地質(zhì)封存、二氧化碳化學利用。但目前這也導致目前碳捕集工藝都以高濃度二氧化碳為目標;如專利CN113603828B中提出了一種二氧化碳捕集劑及其制備方法，在40-80℃下進行，在110-130℃高溫下進行脫附，平均純度在90%以上;專利申請文獻CN111298604A中提出了一種煙氣中二氧化碳的捕集系統(tǒng)和方法，能優(yōu)化煙氣中二氧化碳捕集，實現(xiàn)二氧化碳捕集率≥90%，二氧化碳濃度>99%。但專利申請文獻CN 112516758A提出了一種用于煙氣二氧化碳捕集的二級膜分離系統(tǒng)及方法，其可將二氧化碳富集到70%左右，并且捕集后的氣體含有一定量的水蒸氣，導致其無法用于前面所述的各種利用，因此其工業(yè)化應用場景較低。
因此，為了解決上述問題，本申請?zhí)峁┝艘环N膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，能夠充分利用的直接利用膜分離捕集后的高濃度二氧化碳氣體，并且極大地提高了建材制品的生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明第一方面提供了一種膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品工藝，工藝步驟包括以下幾步：
S1、煙氣經(jīng)膜分離捕集獲得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體;
S2、采用膜分離捕集獲得的含二氧化碳氣體對由固體廢棄物制成的坯體進行礦化，制備建材制品。
作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟S1包括如下步驟：
S11、將煙氣送入脫塵脫硫脫硝裝置進行預處理，脫除有害氣體和雜質(zhì);
S12、將預處理后的煙氣導入第一緩沖罐，然后經(jīng)過第一壓縮機壓縮后，進入第一級膜分離器進行分離捕集二氧化碳;
S13、將第一級膜分離器的捕集氣導入第二緩沖罐，然后通過第二壓縮機壓縮后導入加濕罐，經(jīng)過加濕罐加濕后，進入第二級膜分離器捕集分離二氧化碳，即得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體。
作為一種優(yōu)選的方案，所述煙氣為電力廠煙氣、燃煤電廠煙氣、石灰窯煙氣、鋼鐵廠煙氣、化工廠煙氣、水泥廠煙氣、碳捕集煙氣中的任一種。
作為一種優(yōu)選的方案，所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體中，二氧化碳的體積百分比為60～80%，水蒸氣的體積百分比為5～30%。
作為一種優(yōu)選的方案，所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體中，水蒸氣的體積百分比為10～20%。
作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟S2包括如下步驟：
S21、將固體廢棄物、助劑和水混合得到混合料，并將混合料放入模具內(nèi)成型制得生坯;
S22、生坯送入密閉反應釜中，并通入步驟S1獲得的高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體，使氣體和坯體直接接觸發(fā)生礦化反應，制得建材制品。
作為一種優(yōu)選的方案，所述步驟S21中的成型方式為壓制成型，成型壓力為3～30MPa，優(yōu)選地，所述成型壓力為5～20MPa。
作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應過程中排出的氣體或礦化反應完成后反應釜內(nèi)剩余的氣體導入脫塵室進行脫塵并回收熱量與水蒸氣，經(jīng)過脫塵室的具有一定濕度的氣體送至第一緩沖罐，循環(huán)使用。
作為一種優(yōu)選的方案，經(jīng)所述脫塵室處理后的氣體溫度控制在20～60℃，進入第一級膜分離器的氣體溫度控制在20～60℃，進入第二級膜分離器的氣體溫度控制在20～60℃。
作為一種優(yōu)選的方案，所述第一級膜分離器和第二級膜分離器的溫度均比即將進入第一級膜分離器和第二級膜分離器中煙氣的溫度高1～10℃。第一級膜分離器和第二級膜分離器的溫度較高可防止煙氣中的水蒸氣冷凝。
作為一種優(yōu)選的方案，所述第一級膜分離器的分離壓力為3.5～5.9bar;所述第二級膜分離器的分離壓力為3.7～5.9bar。
作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應的反應壓力為0.1～1MPa，反應時間為1～24小時。
作為一種優(yōu)選的方案，所述礦化反應的反應壓力為0.4～0.8MPa，反應時間為2～12小時。
作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物中可礦化的固廢占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比為5-40%;所述助劑占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比為0.1～5%;所述水占固體廢棄物的質(zhì)量百分比為5～30%。
作為一種優(yōu)選的方案，所述助劑占固體廢棄物總量的的質(zhì)量百分比為0.5～3%，所述水占固體廢棄物的質(zhì)量百分比為8～20%。
作為一種優(yōu)選的方案，所述固體廢棄物包括鈣質(zhì)固廢和硅鋁質(zhì)固廢。
作為一種優(yōu)選的方案，所述鈣質(zhì)固廢為電石渣、廢石灰、廢水泥、鋼渣、礦渣、鎂渣、赤泥中的一種或多種。
作為一種優(yōu)選的方案，所述硅鋁質(zhì)固廢選自粉煤灰、磷脫硫石膏、爐渣、建筑渣土、黃磷渣、粉煤灰、冶煉渣、赤泥中的一種或多種。
作為一種優(yōu)選的方案，所述助劑為硅藻土、膨脹珍珠巖、赤玉土、沸石、沙積石中的至少一種。
作為一種優(yōu)選的方案，所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體的通氣速度為40～200m 3/min。
作為一種優(yōu)選的方案，所述高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體的通氣速度為60～120 3/min，并且所需氣體需要在反應前30分鐘內(nèi)通入。
本發(fā)明第二方面提供了一種上述膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝的應用，包括該工藝在碳捕集協(xié)同礦化反應制備建材制品中的應用。
有益效果：
1、本發(fā)明提出了一種膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其通過膜分解技術(shù)耦合礦化技術(shù)，為低濃度二氧化碳排放企業(yè)提供了協(xié)同礦化處理大宗固廢的技術(shù)方法，極大降低了固廢處置成本，有利于該工藝在低濃度高碳排放量、高固廢產(chǎn)出企業(yè)的推廣及應用。
2、本發(fā)明提出了一種膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，其利用膜分離捕集后的高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體，其中包含的水蒸氣可維持礦化反應體系的濕度提升礦化效率，另一方面，將礦化反應產(chǎn)生的水蒸氣及熱量循環(huán)利用至膜分離中，實現(xiàn)膜分離與礦化技術(shù)的相關(guān)促進，不僅吸收了企業(yè)生產(chǎn)中的廢棄二氧化碳，還降低了碳捕集工藝能耗，充分利用固廢，制備出性能優(yōu)異的建材制品。
3、本發(fā)明提出了一種膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝，可以利用膜分離捕集后僅70～80%體積濃度的含二氧化碳氣體就能夠?qū)崿F(xiàn)礦化水化的建材制品的制備，不同于現(xiàn)有的礦化制備建材的工藝所需的99%左右的超高濃度的含二氧化碳氣體，極大地降低了工業(yè)化生產(chǎn)成本同時有效實現(xiàn)企業(yè)固廢的高效資源化利用，其制備出的制品性能優(yōu)異固碳性能良好，不僅解決了企業(yè)的固廢處置及碳排放問題。
附圖說明
圖1為本申請?zhí)峁┑哪し蛛x耦合礦化技術(shù)制備建材制品工藝的工藝流程示意圖。
具體實施方式
本申請實施例中，所采用的固體廢棄物為某鋼廠的鋼渣和再生骨料的混合物，鋼渣的含水率為2.6wt%，化學組成如下表所示：
表1鋼渣的主要元素組成
元素組成 CaO Fe 2O 3 SiO 2 MgO Al 2O 3 MnO TiO 2 P 2O 5 LOSS 含量wt% 36.79 22.31 15.21 6.37 4.52 2.76 2.13 1.44 8.47
再生骨料化學組成如下表所示：
表2再生骨料的主要元素組成
元素組成 SiO 2 Al 2O 3 CO 2 CaO Fe 2O 3 K 2O MgO Na 2O LOSS 含量wt% 47.2 16.5 17.2 8.13 3.55 1.63 1.37 0.81 3.61
煙氣為鋼鐵廠煙氣，化學組成如下表所示：
表3某鋼鐵廠煙氣的氣體組成(體積分數(shù))
氣體組成 CO 2 N 2 H 2O(蒸氣) CO LOSS 含量% 15.5 63.3 10.3 13.2 0.9
本申請各實施例中采用的膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝包括以下幾步：
S1、煙氣經(jīng)膜分離捕集獲得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體;
S11、將煙氣送入脫塵脫硫脫硝裝置進行預處理，脫除NO x、SO x和灰塵等有害氣體和雜質(zhì);
S12、將預處理后的煙氣導入第一緩沖罐，步驟S22礦化反應完成后反應釜內(nèi)剩余的氣體導入脫塵室進行脫塵，經(jīng)過脫塵室的具有一定濕度的氣體也送至第一緩沖罐，預處理后的煙氣和脫塵處理后的煙氣混合后，經(jīng)過第一壓縮機壓縮，混合煙氣的溫度在20-60℃左右進入第一級膜分離器進行分離捕集二氧化碳，第一級膜分離器的分離壓力為3.5-5.9bar;
S13、將第一級膜分離器的捕集氣導入第二緩沖罐，然后通過第二壓縮機壓縮后導入加濕罐，經(jīng)過加濕罐加濕后，煙氣溫度為20-60℃左右，進入第二級膜分離器捕集分離二氧化碳，即得高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體，第二級膜分離器的分離壓力為3.7-5.9bar;
S2、采用膜分離捕集獲得的含二氧化碳氣體對由固體廢棄物制成的坯體進行礦化，制備建材制品;
S21、將固體廢棄物、助劑和水混合均勻得到混合料，并將混合料放入模具內(nèi)在3-30MPa的成型壓力下壓制成型制得生坯;
S22、生坯送入密閉反應釜中，并通入步驟S1獲得的高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體，使氣體和坯體直接接觸發(fā)生礦化反應，制得建材制品。
性能測試方法
增重率：本實驗的固碳率以試塊增重率表示
通過質(zhì)量稱重法來確定CO 2養(yǎng)護前后的質(zhì)量變化，則增重率的計算方法如下：
其中，ω為表觀增重率，
m 0為CO 2壓制后干基質(zhì)量，
m 1為CO 2養(yǎng)護后試件質(zhì)量(干燥后質(zhì)量)。
具體步驟如下：
1、將消解后的原材料測定含水率w1，壓制后稱量磚體質(zhì)量，以消解后含水率計算得出試塊內(nèi)相應干基質(zhì)量m 0
2、試塊礦化完成后，對試塊進行干燥使其恒重后測其干基質(zhì)量為m 1
3、采用上述公式計算即可得出相應試塊增重率
注：使用PTY-B5000電子天平測量量程：5kg線性誤差：±0.04g，每個實施例對比例測試5個試樣，測得的數(shù)值的平均值。
抗壓強度測試：抗壓強度按照GBT4111-2013《混凝土砌塊和磚試驗方法》測得，測試試塊自然氣干24h后測定強度。
一、試驗步驟
1.測量每個試件連接面或受壓面的長、寬尺寸各兩個，分別取其平均值，精確至1mm。
2.分別將10塊試件平放在加壓板的中央，垂直于受壓面加荷，應均勻平穩(wěn)，不得發(fā)生沖擊或振動。加
荷速度為(5士0.5)kN/s，直至試件破壞為止，分別記錄最大破壞荷載F(單位為N)。.
二、試驗結(jié)果計算
1.按照以下公式分別計算10塊磚的抗壓強度值，精確至0.1MPa。
式中f mc—抗壓強度(MPa);
F—最大破壞荷載(N);
L—受壓面(連接面)的長度(mm);
B—受壓面(連接面)的寬度(mm)。
計算三-五個試塊抗壓強度的平均值。如果所測得的幾個值與它們平均值的差不大于15%，則用該平均值作為抗壓強度;如果有某個值與平均值之差大于15%，應將此值舍去，以其余的值計算平均值，每個實施例對比例測試5個試樣，測得的數(shù)值的平均值。
實施例1
膜分離捕集獲得的高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體的體積百分比組成如下表：
表4高濃度并具有一定濕度的含二氧化碳氣體的氣體組成(體積分數(shù))
氣體成分 CO 2 H 2O N 2 LOSS 含量% 74.5 18.9 6.2 0.4
制備生坯：將60份鋼渣、115.5份再生骨料和24.4份水混合均勻得到混合料，并將混合料放入模具內(nèi)在10MPa的成型壓力下壓制成型制得生坯，磚型為200mm*95mm*53mm。
礦化反應：將生坯送入反應釜中，并向反應釜中通入捕集后的含二氧化碳氣體進行礦化反應，反應壓力為0.6MPa，反應時間為6小時;反應初始溫度為25℃;通氣速率為73m 3/min，含二氧化碳氣體中CO 2濃度為74.5%，水蒸氣濃度為18.9%。
本實施例，所述工藝流程的流程示意圖如圖1所示。
本實施例所制得的建材制品的增重率為7.74%，抗壓強度為22.52MPa。
實施例2
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：本實施例所用的含二氧化碳氣體為配制而成的氣體(排除二氧化碳濃度對實驗的影響，僅考察水含量對實驗的影響)，氣體組成(體積分數(shù))為CO 274.5%，H 2O 5%，N 2 20.5%。
所得制品的的增重率為4.17%，抗壓強度為11.26MPa。
實施例3
本實施例的具體實施方式同實施例2，不同之處在于：本實施例所用的含二氧化碳氣體為配制而成的氣體(排除二氧化碳濃度對實驗的影響，僅考察水含量對實驗的影響)，氣體組成(體積分數(shù))為CO 274.5%，H 2O 10%，N 2 15.5%。
所得制品的的增重率為5.53%，抗壓強度為17.26MPa。
實施例4
本實施例的具體實施方式同實施例3，不同之處在于：本實施例所用的含二氧化碳氣體為配制而成的氣體(排除二氧化碳濃度對實驗的影響，僅考察水含量對實驗的影響)，氣體組成(體積分數(shù))為CO 274.5%，H 2O 20%，N 2 5.5%。
所得制品的的增重率為5.72%，抗壓強度為16.24MPa。
實施例5
本實施例的具體實施方式同實施例4，不同之處在于：本實施例所用的含二氧化碳氣體為配制而成的氣體(排除二氧化碳濃度對實驗的影響，僅考察水含量對實驗的影響)，氣體組成(體積分數(shù))為CO 274.5%，H 2O 25%，N 2 0.5%。
所得制品的的增重率為3.21%，抗壓強度為10.16MPa。
實施例6
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中(以重量份計)鋼渣60份、再生骨料131.5份、水8.4份。
所得制品的的增重率為2.73%，抗壓強度為7.45MPa。
實施例7
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中(以重量份計)鋼渣60份、再生骨料125.5份、水14.4份。
所得制品的的增重率為5.64%，抗壓強度為16.45MPa。
實施例8
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中(以重量份計)鋼渣60份，再生骨料101.5份，水38.4份。
所得制品的的增重率為5.31%，抗壓強度為15.79MPa。
實施例9
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中(以重量份計)鋼渣60份，再生骨料91.5份，水48.4份。
所得制品的的增重率為2.33%，抗壓強度為7.26MPa。
實施例10
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：生坯成型壓力為3MPa。
所得制品的增重率為7.89%，抗壓強度為10.26MPa。
實施例11
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：生坯成型壓力為5MPa
所得制品的的增重率為7.64%，抗壓強度為16.31MPa。
實施例12
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：生坯成型壓力為20MPa
所得制品的的增重率為5.23%，抗壓強度為15.26MPa。
實施例13
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：生坯成型壓力為30MPa
所得制品的的增重率為2.13%，抗壓強度為7.17MPa。
實施例14
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中鋼渣60份、再生骨料114.5份、硅藻土1份、水24.4份。
所得制品的的增重率為8.12%，抗壓強度為24.52MPa。
實施例15
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中鋼渣60份、再生骨料113.5份、硅藻土2份、水24.4份。
所得制品的的增重率為9.13%，抗壓強度為26.54MPa。
實施例16
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中鋼渣60份、再生骨料109.5份、硅藻土6份、水24.4份。
所得制品的的增重率為8.71%，抗壓強度為25.71MPa。
實施例17
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中鋼渣60份、再生骨料105.5份、硅藻土10份、水24.4份。
所得制品的的增重率為6.32%，抗壓強度為17.36MPa。
實施例18
本實施例的具體實施方式同實施例1，不同之處在于：混合料中鋼渣60份、再生骨料113.5份、膨脹珍珠巖2份、水24.4份。
所得制品的的增重率為9.32%，抗壓強度為27.32MPa。
比較實施例1-5可知，實施例1-5采用水蒸氣含量為5-25%的含二氧化碳氣體，所制備建材制品的增重率為3.21-7.74%，抗壓強度達到10.16-22.52MPa，具有較好的固碳效果和較高的抗壓強度。其中，實施例1和實施例3-4所制備的建材制品的增重率和抗壓強度更優(yōu)，這是由于含二氧化碳氣體中含有適宜量的水蒸氣，使得環(huán)境中濕度較為適宜，塊體中水分保留在塊體內(nèi)部，二氧化碳能溶于塊體中的水分，進而與可礦化物質(zhì)發(fā)生反應，從而可獲得較高的固碳效果和抗壓強度。而實施例2中由于含二氧化碳氣體中水蒸氣含量僅為5%，環(huán)境中水蒸汽含量過低，使得塊體中的水分蒸發(fā)到環(huán)境中，導致礦化反應程度低，抗壓強度低。而實施例5中由于含二氧化碳氣體中水蒸氣含量高達25%，過高的水蒸氣含量使得體系環(huán)境濕度過高，水蒸氣阻塞坯體孔隙，不利于二氧化碳進入坯體內(nèi)部，影響礦化反應成程度，固碳效果較差，抗壓強度較低。因此，優(yōu)選膜分離捕集獲得的含二氧化碳氣體中水蒸氣的體積百分比為10-20%。
比較實施例1和實施例6-9可知，這些實施例中水占固體廢棄物(鋼渣和再生骨料)總量的質(zhì)量百分比依次為13.9%、4.4%、7.8%、23.8%和31.9%，所制備建材制品的增重率為2.33-7.74%，抗壓強度達到7.26-22.52MPa，具有較好的固碳效果和較高的抗壓強度。其中，實施例1和實施例7-8所制備建材制品的固碳效果和抗壓強度更優(yōu)，這是由于塊體內(nèi)部適宜的含水量可以保證體系具有礦化所需的適宜水分含量，同時不會因水分含量過高而堵塞坯體內(nèi)部二氧化碳擴散的通道，從而具有較高的增重率和抗壓強度。而實施例6中水占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比僅為4.4%時，所制備建材制品的增重率僅為2.73%，抗壓強度僅為7.45MPa，這是由于體系水分含量過低，但礦化反應需水分參與，過少的水分使礦化反應程度較低，從而導致建材制品的固碳效果和抗壓強度都較低。而實施例9中水占固體廢棄物總量的質(zhì)量百分比達到31.9%時，所制備建材制品的增重率僅為2.33%，抗壓強度僅為7.26MPa，這是由于體系水分含量過高，導致水分堵塞二氧化碳擴散的通道使礦化反應程度下降，從而影響增重率和抗壓強度。因此，優(yōu)選的，水占固體廢棄物的質(zhì)量百分比為8～20%。
比較實施例1和實施例10-13可知，這些實施例中生坯壓制成型的壓力依次為10MPa、3MPa、5MPa、20MPa和30MPa，所制備建筑材料的增重率為2.13-7.74%，抗壓強度為7.17-22.52MPa，具有較好的固碳效果和較高的抗壓強度。其中，實施例1和實施例11-12所制備建材制品的固碳效果和抗壓強度更優(yōu)，這是由于適宜的成型壓力一方面可以時坯體內(nèi)各組分之間具有適宜的結(jié)合力，同時保留了一定的二氧化碳擴散通道，礦化過程中，二氧化碳擴散進入坯體內(nèi)部進行礦化反應，形成的礦化產(chǎn)物使十塊內(nèi)部物質(zhì)貼合緊密，一方面保證了固碳效果，另一方面有助于增加坯體強度。而實施例10中成型壓力僅為3MPa，較低的成型壓力，坯體中孔隙較多，二氧化碳可充分與坯體內(nèi)部可礦化物質(zhì)充分反應，使得礦化反應程度較高，但由于各組分無法緊密結(jié)合，抗壓強度依然較低。實施例13中成型壓力高達30MPa，所制備建材制品的增重率和抗壓強度也均較低，這是由于壓制時成型壓力過高，坯體內(nèi)部過于致密，二氧化碳擴散受阻，基本無法進入坯體內(nèi)部導致礦化反應程度低，固碳效果和抗壓強度均較低。
比較實施例1和實施例14-17可知，各實施例所制備建材制品的增重率達到6.32-9.13%，抗壓強度達到17.13-26.54MPa，效果均較優(yōu)。其中，實施例14-16的增重率(固碳效果)和抗壓強度均優(yōu)于實施例1，這是可能使由于硅藻土可調(diào)節(jié)坯體內(nèi)部的水分含量，使達到適宜的環(huán)境濕度，有利于礦化反應的進行，礦化程度高，制品的增重率和抗壓強度均較高。而實施例17中硅藻土添加量達到10份時，所制備建材制品的增重率和抗壓強度都明顯低于實施例1，這可能是由于硅藻土摻量過高，硅藻土調(diào)節(jié)水分失衡，無法控制環(huán)境含水率最優(yōu)，同時由于硅藻土過于松散，容易成為產(chǎn)品內(nèi)部的微裂痕，進而制品礦化程度下降，制品的抗壓強度降低。因此，優(yōu)選助劑占固體廢棄物總量的的質(zhì)量百分比為0.5～3%時，可獲得更優(yōu)的制品增重率和抗壓強度。
比較實施例15和實施例18可知，當將實施例15中的硅藻土替換為等重量份的膨脹珍珠巖時，所制備建材制品也具有較優(yōu)的增重率和抗壓強度，這可能是由于膨脹珍珠巖同樣具備調(diào)節(jié)試塊環(huán)境濕度的原因，合適的摻量使試塊維持礦化反應所需濕度環(huán)境，制品的礦化效率高，制品礦化程度高，制品的抗壓強度高。
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膜分離耦合礦化技術(shù)制備建材制品的工藝及其應用.pdf
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：江蘇同萃和科技有限公司 江蘇集萃功能材料研究所有限公司
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2025年03月25日 ~ 27日 
