[发明专利]一种混凝土再生粉体碳化砖及其制备方法

权利要求书

1.一种混凝土再生粉体碳化砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称取一定质量组集A，并加入带有去离子水的贮液池中作为钙离子源，其中，组集A为工业固废材料；

(2)将组集B气体通入贮液池中，控制气体流速0.30～0.60L/min，开启搅拌装置，与固废溶液反应生成碳酸氢钙溶液，贮液池温度保持在4～8℃，在该温度下，钙离子溶解度高且利于方解石形成，当贮液池内pH值降低至6.0～6.3并保持不变时，贮液池中固废材料水解完成，封存二氧化碳已到达饱和状态，暂时停止气体通入，更换贮液池中新的组集A，其中，组集B为空气或含有二氧化碳的工业废气；

(3)称取组集C 30份，即再生粉体，填入成型模具中，成型模具与贮液池通过管道连接，管道上设置有水泵，该水泵将贮液池中的碳酸氢钙溶液循环泵入成型模具中，溶液流速为1.0m/s～3.0m/s，控制成型模具温度为45～55℃，碳酸氢钙溶液受热分解，生成的二氧化碳与再生粉体中C-S-H凝胶浸出的钙离子发生反应，生成碳酸钙，并与碳酸氢钙溶液分解产生的碳酸钙一起在模具中沉淀、结晶和胶结再生粉体产生强度；

(4)当溶液流入成型模具处的压强达到1.5～3MPa时，表示成型模具中再生粉体已胶结成型并产生强度，此时关闭水泵，停止输送碳酸氢钙溶液；

(5)等待30min后即可脱模，在自然条件下晾干即可投入使用；

根据组集A中材料钙、铝、镁等元素占比，确定各组分质量占比，计算公式如下：

式中，y_Ca为组集A中所有固废材料所含钙量之和；x为组集A中含钙量最高的固废材料的质量；N表示组集A中含钙量最高的固废材料中钙元素所占比例；xN/0.045表示组集A中含钙量最高的固废材料中钙元素含量；0.045为根据组集A中含钙量最高的固废材料含钙量所推导出的经验系数；M为组集A中所有固废材料总质量；0.516(M-x)为组集A中其它固废材料含钙量之和，0.516为根据组集A中其他固废材料含钙元素比例总和推导出的经验系数；

根据公式确定了组集A中含钙量最高的固废材料的质量后，选定硅、镁元素的适当含量，通过下式可确定其他固废材料的质量：

式中，y_Si,y_Mg分别为组集A中所有固废材料中硅元素含量、镁元素含量；Z为所选固废材料中硅元素所占比例；E为所选用固废材料中镁元素所占比例；xN/1.95、xN/10.14分别表示组集A中含钙量最高的固废材料所含硅元素、镁元素量，其中1.95、10.14分别为经验系数；Z(M-x)、E(M-x)分别表示其他固废材料中硅元素、镁元素含量，两部分相加，即可得到组集A中所有固废材料所含硅、镁元素量之和；

所述组集A包括电石渣、粉煤灰、钢渣、脱硫石膏、粒化高炉矿渣、尾矿、煤矸石中的任意一种或多种组合；

所述再生粉体包括二氧化硅、氢氧化钙、硅铝酸钙和钙矾石；

再生粉体最紧密堆积状态下的粒度分布为：

式中，U(D)为粒径小于D的颗粒体积分数，％；D为颗粒粒径，μm；D₁为体系中最大颗粒的粒径，μm；n为分布指数，取1/3。

2.根据权利要求1所述的混凝土再生粉体碳化砖的制备方法，其特征在于，充分水化后的再生粉体中C-S-H凝胶占总体积70％，氢氧化钙占总体积20％。

3.根据权利要求1所述的混凝土再生粉体碳化砖的制备方法，其特征在于，所述贮液池连接有pH监测仪和温度控制器，通过温度控制器使贮液池温度保持稳定，通过pH监测仪监测贮液池的pH值变化，以调控二氧化碳通入时间。

4.根据权利要求1所述的混凝土再生粉体碳化砖的制备方法，其特征在于，所述贮液池和成型模具之间连接有进液主管和出液主管，水泵设置于进液主管上，所述进液主管靠近成型模具处设置有管道压强监测仪；

所述成型模具内包括多个与所制备的碳化砖尺寸等大的格子，再生粉体的颗粒级配满足最紧密堆积状态，填入格子后呈均匀密实状态；

每个格子周围设置有加热管，且每一格子均设置有进液支管和出液支管，多个进液支管与进液主管连接，多个出液支管与出液主管连接。