[发明专利]一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法

说明书

本发明公开一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法，所述制备方法包括步骤：提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；将生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5):7:1:(1.5～1.9)的质量比例混合，得到混合料；将混合料进行冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料。本发明将生物炭加入到骨料中可以减少水化过程中二氧化碳的排放、增强骨料的固碳能力；生物炭能通过内养护作用促进水泥水化和水化产物的形成，并通过外部的碳化养护产生内外协同作用，加强碳化程度，从而增强骨料的力学性能和机械强度。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法。

背景技术

骨料是制备混凝土的基本原料，大约占混凝土总质量的三分之二左右，随着混凝土每年的使用量急剧上升，骨料的需求量也逐渐扩大。现有的骨料一般是天然骨料，如卵石、碎石和河砂等等，但是随着矿山河流等过度开采，骨料的自然资源越来越匮乏，导致天然骨料的使用成本升高。因此，找到代替天然砂石的人造骨料具有重要意义。

目前，由于二氧化碳的排放量的增加，使得全球变暖日益严重，出现了严重干旱、降雨模式变化、极端热浪、冰川融化和海平面上升等问题。建筑业是二氧化碳排放严重的行业之一，水泥行业的总排放量预计将占全球二氧化碳排放量的近8％。

城市垃圾随着城市化进程的不断推进而日益增多，垃圾焚烧过后剩余的灰渣中约80％为底灰，20％为飞灰。目前垃圾焚烧底灰的主要处理方式是填埋，但填埋需要占用大量的土地资源；且由于焚烧垃圾组成复杂，底灰中可能含有多种重金属、无机盐类物质，在垃圾焚烧底灰填埋或利用过程中，有害成分可能会在酸雨等因素作用下浸出从而导致土地环境污染。

所以，亟需提出一种二氧化碳捕捉和封存技术来减少大气中二氧化碳的浓度，并且寻找一种合理的垃圾焚烧底灰处理方式来减少土地污染和全球变暖等环境问题，并使得废物资源能够得到有效的重复利用。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料及其制备方法，旨在将生物炭和垃圾焚烧底灰作为制备成可用于混凝土原料的高强轻粗碳捕捉骨料来代替天然骨料，同时实现骨料力学性能的提升、二氧化碳的捕捉和封存及垃圾焚烧底灰的有效处理，保护环境且节约资源。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种以生物炭和底灰为原料的碳捕捉骨料的制备方法，其中，包括步骤：

提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒；

提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒；

将所述生物炭灰烬颗粒、垃圾焚烧底灰颗粒、水泥、矿物掺合料按照(0.1～0.5):7:1:(1.5～1.9)的质量比例混合，得到混合料；

将所述混合料进行冷粘结造粒、养护后，得到所述碳捕捉骨料。

可选地，所述废弃生物质原料包括废木屑、作物残渣、生物粪便中的至少一种。

可选地，所述提供废弃生物质原料，经热解后得到生物炭灰烬颗粒的步骤具体包括：提供废弃生物质原料，进行磨碎和筛分处理，使得所述废弃生物质原料的粒径为0.063～2mm，经热解后得到生物炭灰烬颗粒。

可选地，所述热解的温度为500～700℃，时间为2h。

可选地，所述生物炭灰烬颗粒的粒径小于2.36mm，所述垃圾焚烧底灰颗粒的粒径小于2.36mm。

可选地，所述提供垃圾焚烧底灰，经自然风化和风干后得到垃圾焚烧底灰颗粒的具体步骤包括：