钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响

废弃水泥石、钢渣等碳酸化固定CO2不仅可以缓解温室效应还可以实现废弃物的再利用,同时制备出性能优良的建材制品。为了研究废弃水泥石矿物组成的碳酸化机理,探讨了钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响。结果表明:随着钙硅比增加,水化硅酸钙(C-S-H)碳化率逐渐降低,高钙硅比的C-S-H具有相对粗大的孔结构使得早期的碳化速率增加;碳化产物中文石、球霰石、方解石在不同钙硅比时所占比例不同,钙硅比≤0.67时文石占较大比例,钙硅比≥1.00时方解石为主要碳化产物,钙硅比=0.83时球霰石含量最大;加速碳化条件下形成的碳酸钙分解温度分成两部分,在400~620℃范围内文石和球霰石都分解,方解石在650~800℃范围内分解。     

矿渣碳化硬化过程的研究

将矿渣压制成2 ×2 ×2 cm3的立方体试块,分别在30 ℃、60℃、90℃、120℃条件下于CO2气氛中碳化.对碳化试块的质量、抗压强度变化进行了测定.采用X射线衍射仪(XRD)、热重-差热分析仪(TG-DSC)分析了碳化过程中的物相变化.用扫描电子显微镜(SEM)观察了碳化后产物的微观形貌.结果表明,矿渣试块的抗压强度及质量变化均随碳化温度的增加而增加,且随碳化龄期的延长而增加.矿渣在90℃条件下碳化6h的抗压强度达41.2 MPa,质量增加9.9％,在此条件下1 kg矿渣可固化储存99 g的CO2.矿渣的碳化产物主要为CaCO3,未生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2.结果表明了矿渣在固碳的同时亦能硬化形成良好力学强度的块体材料,这是“以废治废”的良好途径.     

钢渣加速碳化制品的耐高温性能研究

为开发钢渣用于高温环境的潜力,最大限度地提高钢渣的综合利用率,通过强度试验、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)等测试手段探讨了钢渣加速碳化制品承受不同高温后的抗压强度、矿物相演变和微观结构。结果表明:钢渣加速碳化制品在200~600 ℃范围内的高温处理下,抗压强度得到提高,在400 ℃时达到最大值,为72.4 MPa,较初始强度提高20.5%,钢渣中硅酸钙在高温下进一步发生水化,其水化产物增强了基质连接。当温度达到800 ℃时,钢渣性能发生劣化,强度降低了90.7%,碳酸钙质量分数由24.1%降低至1.6%,而总质量损失可达19.67%,吸水率大幅度提高,且出现贯通试块的裂缝。钢渣加速碳化制品与普通水泥基材料相比,耐高温性能有所提升,但在800 ℃时并无明显优势。     

硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥研究进展

硫铝酸盐水泥具有煅烧温度低、CO₂排放少、快硬早强以及抗冻抗渗等优良特性,在建材、固废领域具有广阔的应用前景,并衍生出贝利特-硫铝酸钙、贝利特-硫铝酸钡钙等一系列硫铝酸盐水泥。然而,硫铝酸盐水泥主要矿物成分贝利特(β-C₂S)具有水化活性低、水化速度慢的缺点,易导致水泥后期强度增长缓慢。硫硅酸钙(C₅S₂$\bar{\text{S}}$)曾被认为是一种“惰性”矿物,但在硫铝酸盐体系下可表现出比β-C₂S更强的水化活性,因此硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥(TSAC)的研究具有重要意义。本文从C₅S₂$\bar{\text{S}}$矿物的形成和水化、TSAC的制备和性能等方面,综述了C₅S₂$\bar{\text{S}}$和TSAC的研究现状,并提出了TSAC需进一步研究和解决的问题,如固废原料探寻、TSAC性能调控以及TSAC熟料矿物组成优化等,以期为新型低碳水泥的研究和应用提供积极有利的参考和支持。     

混凝土碳化反应理论模型的研究现状及展望

碳化反应会加速混凝土中钢筋的锈蚀,缩短钢筋混凝土的服役寿命,已经引起了土木工程材料领域的特别重视。本文首先对已有的碳化模型进行分类,然后根据国内外近几年报道成果重点分析了碳化理论模型的最新研究进展。同时,分析了碳化理论模型中的二氧化碳的扩散系数、孔隙率、饱和度、碳化反应项、pH值和碳化深度等热点问题,最后归纳了碳化反应理论模型常用的求解方法,并对今后碳化反应模型的研究重点进行了展望。     

过程参数对纤维素水热碳化的影响

生物质废弃物是当今世界上的第四大能源,传统的焚烧处理方式不仅会污染环境,还会浪费能源。水热碳化是一种高效的废弃生物质资源化技术。考察了反应温度和停留时间对纤维素水热碳化碳分布的影响,并对碳化物的物理化学特性、微观结构进行了研究,以及从反应机理角度进行解释。结果表明,原料中的碳大部分都保留在了碳化物中,占71%～75%,其余部分被转移至液相和气相。随着温度和时间的增大,碳化物的产率降低,热值升高,O/C原子比降低。SEM显示当温度达到220℃时,碳化物表面开始形成微球结构,且随着温度和时间的增大,微球结构均一性、分散度越来越好。FTIR表明碳化物表面生成羟基和羰基等官能团,水热碳化过程中会发生脱水和芳香化反应。     

低温低压下氨碳化过程的模拟与控制

氨碳化产物控制是固废硫酸钙低温转化实现硫资源综合利用的关键。采用Aspen plus软件对氨碳化过程进行模拟与分析发现,温度在273.15～338.15 K范围内,温度升高,碳酸根向碳酸氢根转化;0.01～0.13 MPa压力范围内,压力增大,碳酸氢根向碳酸根转化,压力高于0.13 MPa,压力对氨碳化过程无影响;氨摩尔分数小于0.04时,碳酸氢根含量接近1;氨摩尔分数为0.1～0.15,溶液中阴离子主要为碳酸根;氨摩尔分数大于0.15,氨浓度增大对溶液体系碳酸根和碳酸氢根组分无影响;氨碳比为2.2～2.8,溶液中阴离子主要为碳酸根;氨碳比大于2.8,溶液中90%(mol)以上为碳酸氢铵。在此基础上,分别给出了温度-氨浓度、温度-氨碳比条件控制下生产高含量碳酸氢铵和碳酸铵的工艺条件。     

固碳胶凝材料研究进展

固碳胶凝材料是指能与CO₂反应并将其他物料胶结为整体且具有一定机械强度的新型胶凝材料,利用固碳胶凝材料制备碳化制品是CO₂资源化利用的重要途径,也是当前的研究热点。本文在明晰了固碳胶凝材料的定义与矿相组成的基础上,综合分析了固碳胶凝材料主要矿相的碳化反应活性、微结构演变与力学性能以及多介质传输反应机理,介绍了国内外固碳胶凝材料的3种主要体系与应用现状,展望了固碳胶凝材料未来的研究方向与应用前景,为我国水泥工业烟气中CO₂的高效建材化利用提供研究思路。     

二氧化碳矿化养护混凝土技术及新型材料研究进展

CO₂矿化养护技术利用早期成型后的混凝土材料和CO₂之间的碳酸化反应和产物沉积过程实现产品力学强度等特性的提升,主要关注的是预养护/早期水化成型后的混凝土中胶凝成分和CO₂之间的矿化反应（即加速碳酸化）。此过程中胶凝材料的水化过程不再是强度形成的主要反应,因此为了充分实现矿化成型和CO₂固定,实现环境效益最大化,研究者近几年积极开发具有CO₂矿化潜力的碱金属矿物材料,并探究其反应后对于混凝土微观结构和性能的促进效应。本文综述了CO₂矿化养护技术在新型混凝土材料方面的研究进展,分别对传统混凝土采用的水化活性硅酸钙材料、水化惰性硅酸钙材料、镁基水泥材料以及工业固废材料等进行了具体介绍,比较了在不同材料与CO₂反应特性以及养护后建材制品性能优化方面的最新成果,并对CO₂矿化养护技术的后续发展进行了展望。主要建议：一是着眼于微观反应机制和矿物材料特性,开发有效的矿化反应强化方法;二是开发水化惰性的低钙硅比硅酸钙材料;三是将工业固废资源化与矿化养护技术结合,实现固废和气废利用流程耦合,推进特定工艺开发和装置研发。     

不冷碳化联碱反应热及移除过程

首次公开了不冷碳化联碱母液循环系统反应热及其移除过程,与常规联碱法比较显示了联碱换热过程的发展和科技进步。     

一种连续碳化反应装置及应用其制备超细碳酸钙的方法

本发明公开了一种连续碳化反应装置及超细碳酸钙的连续碳化制备方法,超细碳酸钙的合成是在连续碳化反应装置中进行,控制初始进入碳化器浆料的流量和窑气进入各碳化器的流量,通过多级的碳化反应釜(器),从最后一级碳化反应器出口流出的浆料完成碳化反应,并获得超细碳酸钙浆     

纳米碳酸钙碳化过程中“四膜模型”的研究

在双膜理论基础上,探讨建立了纳米碳酸钙碳化过程的“四膜模型”;用“四膜模型”来解释超细碳酸钙生产过程中碳化前期、中期、末期及过度碳化等各阶段的动力学区域和碳化机理,解释碳化过程中包裹返碱现象发生的规律和预防机理,都取得了理想的效果.     

提钛尾渣脱氯的胺萃取耦合矿化反应工艺

工业含氯固废对环境危害很大,以水洗方法脱氯可能产生大量的废水和二次污染。采用有机胺萃取耦合CO₂矿化反应方法对氯化提钛尾渣进行了脱氯处理,通过有机胺萃取Cl^-避免了大量废水的产生。对比研究了水洗、矿化水洗等工艺的参数,结果表明,在更低的耗水量下,萃取矿化可以达到与3级水洗和3级逆流水洗相同的脱氯效果。在工业低温氯化矿渣的脱氯实验中,可以达到90%的脱氯效率,重复脱氯实验结果表明该工艺具有很好的重复性。有机胺再生实验结果表明有机胺再生率可以达到99%,通过有机胺萃取循环再生,矿化水洗技术可以实现无水排放的废渣脱氯工艺。     

粘胶纤维在低温热处理及碳化过程中微观结构演变

采用X-ray衍射、热重分析、傅里叶红外光谱和扫描电镜等测试手段研究粘胶纤维在低温热处理和碳化阶段的结构演变,分析了粘胶纤维在各个不同温度处理阶段的晶态结构、热失重行为、分子结构和表面形貌的变化规律。研究结果表明：粘胶纤维经过不同温度热处理后,晶区经历了增长、破坏及碳网平面形成;纤维在升温过程中发生了四段不同的热裂解过程,最终形成了类石墨组织结构;同时纤维表面缺陷随着温度的升高先增大后逐渐减少,但表面仍有缺陷存在。     

纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素分析探讨

在进行纯碱生产环节,碳化起着至关重要的作用,是一个重要工艺,要想其良好的操作和工艺,既可以确保技术和管理水平,也促使保证纯碱工艺具有很高的生产产量、优质量、低消耗以及稳定的运行。本文主要对纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素进行分析,一是对氨盐水碳酸化工艺流程的分析,二是对影响产率、效率以及产品质量等相关因素的分析,希望对相关人士有所帮助。     

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

探讨联合制碱装置提产方案、碳化过程优化及降本增效前景展望

联碱装置由于其生产流程较长,设备较多的特性,一直以来存在设备生产能力与生产负荷匹配不协调的问题,导致在装置整体满负荷的情况下,一些设备却无法达到最佳的利用率,如何提高单台设备生产能力,成为公司增强市场竞争力的一项课题.在保证产品质量、节能降耗的同时,提高产品产量是企业今后的发展方向.笔者以天津渤化永利化工股份有限公司联...     

钢渣-煤基固废可控低强度材料制备及热力学分析

利用NaOH、Na₂SO₄协同碱激发煤矸石(CG)、钢渣(SS)、粉煤灰(FA)制备无水泥可控低强度材料(CLSM)。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了CLSM的微观结构和相组成。结果表明,Ca/(Ca+Si)的摩尔比与材料的7 d、28 d无侧限抗压强度比值存在线性关系,当Ca/(Ca+Si)摩尔比大于0.407时,7 d即可达到28 d无侧限抗压强度的70%以上,该材料具有早强特性。当粉煤灰质量掺量在40%以下时,CLSM工作性(流动性)满足ACI规范要求,不同质量配比的SS/FA改变了CLSM体系中反应产物的相组成,产物中钙矾石与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的密实嵌合结构为材料力学性能提供了微观结构基础。最后,基于吉布斯自由能最小化方法,模拟了水化产物中两种晶型水化硅酸钙的生成量。     

黑水虻处理有机固废过程中的温室气体排放及调控

近年来,利用黑水虻(HermetiaillucensL.)转化有机固废技术逐渐成为研究热点,市场前景广阔。黑水虻生物转化技术具有转化周期短、资源利用效率高和经济效益显著的优点,但由于昆虫价值链的复杂性,在大规模推广之前,还需要考虑几个关键的环境因素,特别是黑水虻处理有机固废过程中温室气体的排放。本文综述了黑水虻生物转化有机固废过程中不同温室气体的排放以及不同养殖工艺条件和堆肥原料的成分类型对温室气体排放的影响。