专利摘要

本发明属于碱激发水泥技术领域，具体涉及一种固化重金属封存CO2的地聚物水泥及其制备方法。通过将废弃灰渣以及取自于粒化高炉矿渣颗粒、CaO、Ca(OH)2、NaOH、MgO、Na2SiO3中的一种或多种原料，装入球磨机的球磨罐中，往球磨罐内通入CO2气体，进行球磨2‑6小时，制得固化重金属封存CO2的地聚物水泥。该方案能从源头上控制重金属污染，其重金属浸出毒性非常低，实现了固体废弃物的无害化、减量化、资源化，同时还实现了CO2封存技术，减少了CO2的排放量。

权利要求

1.一种固化重金属封存CO2的地聚物水泥，其特征在于：其制备方法为：将废弃灰渣、CaO以及NaOH一起装入球磨机的球磨罐中，往球磨罐内通入CO2气体，进行球磨2-6小时，制得固化重金属封存CO2的地聚物水泥；

所述固化重金属封存CO2的地聚物水泥的原料组成为：废弃灰渣70%，CaO 15%，NaOH15%，以上各原料质量分数之和为100%；

在球磨过程中，水泥吸收CO2的量为水泥质量的4~10wt%；

球磨过程的参数为：球料比8-15%，装球率20%-60%，转速为临界转速的30-100%。

说明书

技术领域

本发明属于碱激发水泥技术领域，具体涉及一种固化重金属封存CO2的地聚物水泥及其制备方法。

背景技术

近些年随着中国社会工业化进程不断发展，每年有大量富含重金属的固体废弃物排放，且这个量仍在逐年增长，如何有效的对这些废弃物进行无害化处置是亟需解决的问题。常用的水泥固化技术虽能固化处理大部分的危险废物，但其固化体孔隙率大，耐久性差，易被酸性介质侵蚀，这些都为固化体的长期稳定埋下了隐患。而地聚合物不但具有快硬早强、高强、耐高温、抗冻融循环能力强、防腐蚀性能好等性能，而且其特有的空间三维网络结构在固化/稳定重金属离子方面更表现出了优异性能。但是传统的地聚物水泥是将磨细的前驱物与碱溶液拌和而成，制作工艺复杂技术要求高，不便于推广应用。

同时我国火电厂每年都有大量的废弃灰渣排出，如何有效高价值地对这些废弃灰渣进行资源化利用是一个技术问题。本发明是采用这些废弃灰渣与固体碱混合后在CO2环境中粉磨生成地聚物水泥。该地聚物水泥直接加水、重金属搅拌均匀，可对重金属进行固化/稳定化处理，并实现了CO2封存，是减少CO2排放量，解决温室效应的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种固化重金属封存CO2的地聚物水泥及其制备方法。本发明制备方法简单，能从源头上控制重金属污染，其重金属浸出毒性非常低，实现了固体废弃物的无害化、减量化、资源化，同时还实现了CO2封存技术，减少了CO2的排放量。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种固化重金属封存CO2的地聚物水泥的制备方法：将废弃灰渣，以及取自于粒化高炉矿渣颗粒、CaO、Ca(OH)2、NaOH、MgO、Na2SiO3中的一种或多种原料，一起装入球磨机的球磨罐中，往球磨罐内通入CO2气体，进行球磨2-6小时，制得固化重金属封存CO2的地聚物水泥。

如上所述的固化重金属封存CO2的地聚物水泥的制备方法，原料组成为：废弃灰渣60%-90%，粒化高炉矿渣颗粒0-25%，CaO 0%-20%，Ca(OH)2 0-25%，NaOH 0%-15%，MgO 0%-8%和Na2SiO3 0-15%，以上各原料质量分数之和为100%。

在球磨过程中，水泥吸收CO2的量为水泥质量的4~10wt%。

球磨过程的参数：球料比8-15%，装球率20%-60%，转速为临界转速的30-100%。

优选的，对于如上所述的地聚物水泥，原料组成为：废弃灰渣70%，CaO 15%，NaOH15%，以上各原料质量分数之和为100%。

一种如上所述的制备方法制得的固化重金属封存CO2的地聚物水泥。

该水泥在制备的过程中在机械化学激活作用下，碱激发剂与前驱物发生化学反应并吸收CO2，使其在固化重金属的过程中既能充分利用碱激发水泥特有的空间三维网络结构进行重金属离子的固化/稳定，又能生成碳酸盐不溶物进行重金属离子的固化/稳定，所以该水泥同时具有固化重金属与封存CO2的性能。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1）本发明采用废弃灰渣与重金属固体废弃物混合制成地聚物水泥，从源头上控制重金属污染，其重金属浸出毒性非常低，实现看固体废弃物的无害化、减量化、资源化，同时还实现了CO2封存技术，减少了CO2的排放量；

2）在球磨过程中通入CO2气体，由于气流的作用有效分散粉体颗粒可降低粉体的团聚现象，同时CO2与废弃灰渣中的CaO在机械化学的作用下生成CaCO3加速其外壁的破裂，有效提高了球磨效率；

3）由于球磨过程中通入CO2使得制备的地聚物水泥吸附/吸收了CO2，这些吸附/吸收的CO2可与重金属发生化学反应生成碳酸盐不溶物，固化重金属的作用。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

将75wt%废弃灰渣，20wt% CaO和5wt% NaOH加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨4h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为5.5wt%。

往该水泥中加入质量为水泥35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后，拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量为0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

实施例2

将70wt%废弃灰渣，25wt% Ca(OH)2和5wt% NaOH加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨2h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为4.8%。

往该水泥中加入质量为水泥35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后，拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

实施例3

将64.5wt%废弃灰渣，15wt%粒化高炉矿渣颗粒，12.5wt%Ca(OH)2，5wt% Na2SiO3和5wt%NaOH加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨6h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为7%。

往该水泥中加入质量为水泥加入35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后，拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

实施例4

将70wt%废弃灰渣，5wt%CaO，10wt%MgO，10wt%Na2SiO3和5wt%NaOH加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨4h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为6%。

往该水泥中加入质量为水泥加入35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后，拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

实施例5

将65wt%废弃灰渣，20wt%粒化高炉矿渣颗粒，5wt%CaO，5wt%Na2SiO3和5wt%NaOH加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨4h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为5%。

往该水泥中加入质量为水泥加入35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

实施例6

将废弃灰渣70 wt%，CaO 15 wt%， NaOH 15 wt%，加入球磨罐中，通入CO2气体，球磨4h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为10%。

往该水泥中加入质量为水泥加入35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量0.001mg/L，远低于《危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007的规定值，其他重金属的浸出量也低于规范规定值。

对比例1

将75wt%废弃灰渣，20wt% CaO和5wt% NaOH加入球磨罐中，不通气体，球磨4h制得碱激发水泥，碱激发水泥吸收CO2的量为0，且粉体有团聚现象。

往该水泥中加入质量为水泥35wt%的含有1wt%铜离子的水，拌和，制作50mm*50mm*50mm的试块，薄膜覆盖养护1d后，拆模，在相对湿度95%以上，环境温度为20±2℃养护6天后，经TCLP测试，其Cu离子的浸出量为0.093mg/L，高于案例一的浸出量0.001mg/L。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

一种固化重金属封存CO的地聚物水泥及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。