本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種提高高鎂低碳熟料碳化性能的方法。

背景技術(shù)：

1、水泥制造的co2排放主要來源于水泥生產(chǎn)過程中石灰石分解出的co2。相較于硅酸鹽水泥熟料，低碳水泥熟料(低鈣水泥熟料)燒成時需要的石灰石少、煅燒溫度低，在生產(chǎn)過程中可減少co2排放約20％，且后續(xù)碳化過程可吸收co2，具有顯著的環(huán)境效益。

2、高鎂石灰石中的cao含量低且mgo和sio2含量高，難以被利用。采用高鎂石灰石生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料時，會使熟料的煅燒溫度高，有效水化活性成分降低，并且mgo通常會以低活性過燒mgo的形式存在，難以滿足生產(chǎn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。采用高鎂石灰石生產(chǎn)低碳水泥熟料時，則mgo會進(jìn)入到活性高的低鈣硅比硅酸鈣礦物c2s、c3s2、cs中形成活性較低的c7ms4、c3ms2、c2ms2相，且由于mgo的相對分子質(zhì)量明顯小于al2o3，這使得mgo可以結(jié)合更多的cao和sio2，形成活性較低的c7ms4、c3ms2、c2ms2相進(jìn)而顯著降低所得低碳熟料的碳化活性。

3、如何改善并提高高鎂低碳熟料的碳化性能，從而達(dá)到對高鎂石灰石制低碳熟料的有效利用，成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種提高高鎂低碳熟料碳化性能的方法，可提高高鎂低碳熟料的碳化活性，顯著高鎂低碳熟料的碳化強(qiáng)度和固碳率，實現(xiàn)對高鎂石灰石制低碳熟料的高附加值資源化利用。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種提高高鎂低碳熟料碳化性能的方法，包括以下步驟：

4、(1)將高鎂低碳熟料、酸性激發(fā)劑和水混合，壓制成型；其中，酸性激發(fā)劑包含磷石膏和mgso4；

5、(2)將成型試樣干燥并調(diào)控含水率，進(jìn)行碳化，得碳化產(chǎn)物。

6、按上述方案，步驟(1)中所述高鎂低碳熟料主要由硅酸鎂鈣類礦物c7ms4、c3ms2、c2ms2中的一種或幾種組成。

7、進(jìn)一步地，所述高鎂低碳熟料中，各化學(xué)成分及其所占質(zhì)量百分比包括：cao?37～59％，sio2?25～47％，al2o3?0～10％，fe2o3?0～10％，mgo?5～15％。

8、優(yōu)選的，所述高鎂低碳熟料的化學(xué)成分中cao與sio2的質(zhì)量比越低，低碳化活性礦物c3ms2、c2ms2含量越高，則受到酸性激發(fā)劑改性的效果越明顯。

9、按上述方案，步驟(1)中所述酸性激發(fā)劑中，磷石膏的用量為高鎂低碳熟料用量的5-20wt％，mgso4的用量為高鎂低碳熟料用量的0.5-5wt％。

10、進(jìn)一步地，所述磷石膏不需要進(jìn)行除酸改性處理，其ph值為1-6。

11、按上述方案，所述水的用量為高鎂低碳熟料用量的10-25wt％。

12、按上述方案，步驟(2)中，調(diào)控的含水率為4-20wt％。

13、按上述方案，步驟(2)中采用的干燥溫度為20-50℃。

14、按上述方案，步驟(2)中，碳化步驟采用的co2濃度為15-100％、溫度為20-50℃、濕度為40-80％、氣壓0-0.3mpa，碳化時間為6-72h。

15、根據(jù)上述方案制備的碳化產(chǎn)物，與不加酸性激發(fā)劑的條件相比，碳化強(qiáng)度可提高30-80％，固碳率可提高30-50％。

16、本發(fā)明的原理為：

17、低碳熟料碳化反應(yīng)的實質(zhì)是低碳熟料溶出堿性的ca(oh)2或堿性的水化硅酸鈣與h2co3發(fā)生酸堿中和反應(yīng)從而生成caco3，該反應(yīng)容易發(fā)生且為放熱反應(yīng)，加入mgso4(以mgso4為例)，對低碳熟料碳化的影響機(jī)理為以下的反應(yīng)1至反應(yīng)4：

18、反應(yīng)1為mgso4促進(jìn)低碳熟料中ca2+溶出為微溶于水的caso4·2h2o：

19、mgso4+cao·xsio2+yh2o→mg(oh)2·xsio2·(y-3)h2o+caso4·2h2o

20、反應(yīng)2為co2在水中的溶解：

21、co2+h2o→h2co3

22、反應(yīng)3為mg(oh)2被碳化為mg(hco3)2：

23、mg(oh)2·xsio2·(y-3)h2o+2h2co3+h2o→mg(hco3)2+xsio2·yh2o

24、反應(yīng)4為caso4·2h2o被mg(hco3)2碳化為caco3并重新形成mgso4：

25、mg(hco3)2+caso4·2h2o→caco3+co2+3h2o+mgso4

26、高鎂低碳熟料相當(dāng)于將cao·xsio2替代為cao·zmgo·xsio2。

27、(1)本發(fā)明加入了mgso4，mgso4在碳化中僅起到反應(yīng)助劑的作用，通過反應(yīng)1生成微溶的mg(oh)2硅膠復(fù)合物和微溶的caso4·2h2o，能加速并持續(xù)促進(jìn)高鎂低碳熟料中ca2+的溶出，并能通過反應(yīng)2、3、4借助生成的mg(hco3)2進(jìn)行碳化反應(yīng)，有效提高高鎂低碳熟料的可碳化量。

28、(2)本發(fā)明加入了固廢磷石膏，可以促進(jìn)高鎂低碳熟料中mg2+的溶出從而提高碳化活性；磷石膏呈酸性，加入磷石膏可在碳化前使高鎂低碳熟料溶出一部分ca2+和mg2+成為鈣鹽和鎂鹽，鎂鹽又會通過反應(yīng)1的作用使高鎂低碳熟料再次溶出ca2+，在碳化過程中，這部分曾經(jīng)屬于高鎂低碳熟料中的mg和原料中直接引入mgso4的那部分mg通過反應(yīng)1至反應(yīng)4使生成的caso4·2h2o和磷石膏中的caso4·2h2o被碳化為caco3，并生成mgso4，同時實現(xiàn)mgso4激發(fā)組分的循環(huán)利用；

29、此外，磷石膏中的caso4·2h2o會誘導(dǎo)高鎂低碳熟料中的mgo發(fā)生反應(yīng)3和反應(yīng)4從而促進(jìn)高鎂低碳熟料中mg2+的溶出，進(jìn)而提高高鎂低碳熟料的碳化活性，并生成mgso4，進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)1至反應(yīng)4的進(jìn)行；

30、磷石膏中的caso4·2h2o通過反應(yīng)4被碳化后可釋放出不屬于壓制成型的用水，這使得隨著碳化的進(jìn)行能夠逐漸補(bǔ)充散失的水分，可延長有效的碳化時間。

31、(3)mgso4通過反應(yīng)1至反應(yīng)4將碳化由酸堿中和反應(yīng)變?yōu)榉撬釅A中和的復(fù)分解反應(yīng)，既促進(jìn)了高鎂低碳熟料中ca2+的溶出，又降低了反應(yīng)體系的堿性并降低了所溶出ca2+的碳化速率，使得這部分ca2+能更好的隨水分傳輸，使caco3生成于非高鎂低碳熟料表面的孔隙中，其次，caco3的生成速率變慢且過飽和度降低又促使生成長徑比大的文石，起到對孔隙更有效的填充、連接作用，有利于高鎂低碳熟料的持續(xù)碳化。雖然僅加入磷石膏可以通過反應(yīng)4直接與高鎂低碳熟料中的mg生成一定量的mgso4，但磷石膏本身的caso4·2h2o活性低、反應(yīng)速率慢，因此僅采用磷石膏的效果較差，需要額外加入mgso4。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

33、1)本發(fā)明首次提出以磷石膏和mgso4為主要原料制備酸性激發(fā)劑，將其應(yīng)用于高鎂低碳熟料的碳化工藝，可顯著高鎂低碳熟料的碳化強(qiáng)度和固碳率，為高鎂低碳熟料的高效資源化利用，提供一條新思路；

34、2)本發(fā)明涉及的制備方法較簡單、操作方便，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，適合推廣應(yīng)用。