[发明专利]一种以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的方法

说明书

一种以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的方法，包括以下步骤：（1）破碎，粉磨：将石灰石破碎，粉磨，得生料粉；（2）液化制胶凝材料：将步骤（1）所得的生料粉置于带搅拌机构的压力反应釡内，加水，液化，杂质沉淀：向压力反应釡内压入二氧化碳气体，在压力状态下，生料粉中的主要矿物CaCO₃与二氧化碳发生反应，转化为水溶性Ca(HCO₃)₂超饱和溶液，同时，生料粉中的硅、铝、铁等杂质化合物成为难溶沉淀物固体，形成含固体杂质的Ca(HCO₃)₂超饱和溶液的混合物，即成。本发明工艺及装备简单，无二次污染隐患，能耗低，原料化废为宝，成本低。

技术领域

本发明涉及胶凝材料制造技术领域，尤其是涉及一种以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的方法。

背景技术

众所周知，石灰石是制造硅酸盐胶凝材料、硫铝酸钙胶凝材料、硫铁酸钙胶凝材料、氟铝酸钙胶凝材料、硫铝酸钡胶凝材料及石灰胶凝材料的原料，这些以石灰石为原料制造胶凝材料的工艺过程都需要经过高温煅烧、高温热化学反应的过程，水泥胶凝材料生产企业也正因为必须经过“两磨一烧”（即生料粉磨、高温煅烧成熟料、熟料粉磨制水泥）的不可或缺的过程，被称之为“高污染、高能耗企业”。而以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的研究或实践至今尚未见任何报道

另一方面，现今各国政府和环境问题专家主导推行的二氧化碳捕获和封存(CCS)系统已从政策逐步走向落实，大量的二氧化碳从工业窑炉烟气中将被捕获下来，以深海或地质深埋封存方式处理，客观上存在难以预期的隐患，且处置成本高。而在国内，当前盐化企业煤制气碳洗塔收集的高纯度二氧化碳、及IIGC联合发电煤气化分离的二氧化碳大多是采用排空弃放处理。因此，二氧化碳的合理固化应用将是一个必须考虑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种可适应当前二氧化碳捕集减排政策环境的二氧化碳固化减排，投资小，能耗低、无高温窑炉烟气污染的以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种以石灰石为原料制备碳酸盐胶凝材料的方法，主要步骤包括：

（1）破碎，粉磨：将石灰石破碎，粉磨，得生料粉；

（2）加水、液化、杂质沉淀：将步骤（1）所得的生料粉置于带搅拌机构的压力反应釡内，加水，向压力反应釡内压入二氧化碳气体，在压力状态下，生料粉中的主要矿物CaCO₃与二氧化碳发生反应，转化为水溶性Ca(HCO₃)₂超饱和溶液，同时，生料粉中的硅、铝、铁等杂质化合物成为难溶沉淀物固体，形成含固体杂质的Ca(HCO₃)₂超饱和溶液的混合物，即为碳酸盐胶凝材料。

所得碳酸盐胶凝材料可直接用作建材制品生产用胶凝材料，也可作为矿井回填固化用胶凝材料，和/或直接作为矿山尾矿及松软砂地固化稳定用胶凝材料，和/或直接作为路基固化用胶凝材料，或用作无机材料的粘结或修复用胶凝材料等。

进一步，步骤（1）中，所述石灰石中，CaO质量含量≥48%，Al₂O₃质量含量≤2.2%。

进一步，步骤（1）中，所述生料粉的粒径≤80μm（优选≤74μm）。

进一步，步骤（2）中，所述水的加入量为生料粉质量的2.5倍～20倍（优选4～12倍）。

进一步，步骤（2）中，压入二氧化碳的温度为0℃～45℃（优选8℃-25℃）。

进一步，步骤（2）中，所述压力状态的压力为1.0MPa～15.0MPa（优选2.0 MPa -7.0MPa）。

进一步，步骤（2）中，所述反应的时间为0.5h～3.0h（优选0.7 h～2.5 h）。