[发明专利]一种多功能含钛固废源水泥基材料制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能含钛固废源水泥基材料的制备方法，将工业固体废物和钛白固体废弃物混合得到混合物，然后经过干燥、粉碎、过筛得到混合粉末；然后将混合粉末置于高温马弗炉中加热并保温，随后取出在空气中急冷，得到掺有TiO₂的固废源硫铝酸盐水泥熟料；将掺有TiO₂的固废源硫铝酸盐水泥熟料分别与聚羧酸高效减水剂、去离子水混合，均匀搅拌之后倒入模具成型，随后置于标准养护室中养护，得到含钛固废源水泥基材料。本发明制备的含钛固废源硫铝酸盐水泥是一种新型的、环境友好的、处理工艺简单并具有低成本效益的光催化/碳捕集材料，使用的原料成本低、制备方法操作简单、流程短、无二次污染。

技术领域

本发明属于含钛固废源水泥基材料的制备，具体涉及一种兼具碳捕集和光催化降解污染物的多功能含钛固废源水泥基材料制备方法。

背景技术

硫铝酸盐水泥基材料主要由硫铝酸四钙(C₄A₃$)、硅酸二钙(C₂S)以及铁铝酸四钙(C₄AF)构成，具备凝固时间快、早龄期强度高和补偿收缩大等一系列优点，非常适合用于路基材料。但传统的硫铝酸盐水泥基材料的原材料之一的Al₂O₃却价格昂贵，与传统铝业之间存在一定的需求竞争，这限制了其大规模的使用。

传统的一般工业在技术生产的过程中极容易产生大量的工业废弃物，如采用拜耳法生产Al₂O₃的过程中，每生产1吨Al₂O₃就会产生1-2吨赤泥，采用电石加水生成乙炔气的过程中，每消耗1吨电石就会产生10吨的含固量约12％的电石渣浆。以上的工业废弃物大多在处理的过程中采用筑坝堆积的方式闲置，不仅耗费了大量的人力以及物力资源，还对生态环境造成了一定的损害。因此提出利用城市工业固废成分协同互补制备硫铝酸盐胶凝材料的设计理念，在克服硫铝酸盐水泥基材料成本高的问题同时，还破解了城市工业固废处理的难题，真正实现了“变废为宝”。

普通的固废源硫铝酸盐水泥基由于其早期的快速水化特性，虽然容易得到较高的抗压强度，但同时也导致其孔结构发展的十分不规则。这会严重影响水泥基材料的碳捕获，导致其固碳效率下降。现有的研究中有提出利用纳米SiO₂来修饰、细化孔结构，但是纳米SiO₂与氢氧化钙生成的硅酸钙凝胶也可以填充孔隙，会导致孔隙的过度降低。因此，如何改进固废源硫铝酸盐水泥内部孔结构，提高固废资源利用效率，从而实现制备多功能性的自清洁水泥基材料成为了亟需解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种兼具碳捕集和光催化降解污染物的多功能含钛固废源水泥基材料的制备方法。

技术方案：本发明的一种多功能含钛固废源水泥基材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将工业固体废物和钛白固体废弃物混合得到混合物，然后经过干燥、粉碎、过筛得到混合粉末；

步骤二、将混合粉末置于高温马弗炉中加热并保温，随后取出在空气中急冷，得到掺有TiO₂的固废源硫铝酸盐水泥熟料；

步骤三、将掺有TiO₂的固废源硫铝酸盐水泥熟料分别与聚羧酸高效减水剂、去离子水混合，均匀搅拌之后倒入模具成型，随后置于标准养护室中养护，得到含钛固废源水泥基材料。