[发明专利]一种负碳熟料及其制备方法

说明书

本发明提供一种负碳熟料及其制备方法，所述负碳熟料的化学组成按质量百分比计包含以下组分：CaO：40‑50％，SiOsubgt;2/subgt;：30‑40％；Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;：5‑10％；Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;：5‑7％；MgO：3‑7％，其中(CaO+MgO)/SiOsubgt;2/subgt;摩尔比取值1.0‑1.6。本发明明确负碳熟料形成条件下，含铁组分的存在形式。以氧化镁调控含铁组分的物相转变途径，抑制熟料中生成游离氧化钙和游离氧化铁；同时含镁组分生成二硅酸二钙镁等具备COsubgt;2/subgt;反应活性的熟料相，促进熟料强度发展。同时，熟料相硅酸一钙、二硅酸三钙、二硅酸二钙镁具备COsubgt;2/subgt;反应矿化硬化能力，生成碳酸钙和硅胶，形成强度。熟料的COsubgt;2/subgt;吸收能力达0.2g COsubgt;2/subgt;/g熟料。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种负碳熟料及其制备方法。

背景技术

2020年，我国水泥总产量23.77亿吨，排放CO₂ 12.3亿吨，约占全国碳排放总量12.4％，是位居能源、钢铁工业之后碳排放总量第三的工业。水泥工业碳排放主要来源于钙质原料石灰石(主要成分为CaCO₃)分解和煤燃烧产生的碳排放。石灰石、粘土与少量校正原料粉磨调配为生料，经1450℃烧成普通水泥熟料。每吨水泥熟料制造过程排放CO₂约850kg，其中石灰石分解排放CO₂约550kg，占水泥熟料制造总碳排放65％。使用非碳酸盐钙质原料可极大程度上减少水泥制造过程CO₂排放。

发展替代硅酸盐水泥的新型胶凝材料是解决水泥工业高碳排放的关键技术途径。新型胶凝材料应当具有以下三个特征：(1)采用碳属性较低的含钙大宗固废做钙质原料；(2)烧成温度相对较低减少化石燃料碳排放；(3)具有碳吸收碳捕捉的能力。

因此，急需发明一种新型负碳熟料，以满足大宗固废作为原料配料的要求；同时较低温度(～1200℃)烧成，熟料具备碳吸收和碳捕捉能力，以显著降低熟料全链条的CO₂排放，产生极大的社会、环境和经济效益。

发明内容

本发明目的旨在为解决上述技术问题提供一种负碳熟料及其制备方法，既能够以碳属性较低的大宗工业固废作为原料以较低温度烧成，又能在硬化过程中吸收CO₂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种负碳熟料，所述负碳熟料的化学组成按质量百分比计包含以下组分：CaO：40-50％，SiO₂：30-40％；Al₂O₃：5-10％；Fe₂O₃：5-7％；MgO：3-7％，其中(CaO+MgO)/SiO₂摩尔比取值1.0-1.6。

优选地，所述负碳熟料的物相组成按质量百分比计包括：硅酸一钙：30％-35％；二硅酸三钙30％-35％；二硅酸二钙镁5％-7％；硅铝酸二钙：7％-10％；铁酸二钙：5％-7％；玻璃相15％-20％，游离氧化钙、氧化镁、氧化硅和氧化铁含量之和不高于3％。

优选地，所述负碳熟料的原料按质量百分比计包括以下组分：铜尾矿50-60％，磷尾矿40-50％，钢渣0-10％。

所述的负碳熟料的制备方法，包括如下步骤：

将所有原料依次进行破碎和粉磨，粒径小于100微米；

将生料进行预混后投入回转窑进行烧成和熟料成矿；

烧成后熟料进行急冷、破碎和粉磨。