CO₂捕獲粘合劑，通過選擇、提純和優化電石石灰製備該CO₂捕獲粘合劑的方法，以及具有...的製作方法

2023-06-15 15:27:31

專利名稱：CO2捕獲粘合劑，通過選擇、提純和優化電石石灰製備該CO2捕獲粘合劑的方法，以及具有 ...的製作方法
CO2捕獲粘合劑，通過選擇、提純和優化電石石灰製備該CO2 捕獲粘合劑的方法，以及具有環境放射性的骨料說明書本發明的目的是具有攤銷的環境成本的(X)2捕獲粘合劑、通過提純和優化選擇用作膠結材料的電石石灰糊劑製備所述(X)2捕獲粘合劑的方法，以及用於製造在建築工業、建築重建、公共工程和土地調節中具有多種應用的石灰油漆和漿料、灰泥、灰漿和混凝土的骨料。本發明的粘合劑目的基本特徵在於原料為所選擇的在由碳化鈣(CaC2)工業製造乙炔(C2H2)中產生的泥渣形式的殘餘物，所述殘餘物的基本組分為高度反應性納米形態的氫氧化鈣(Ca(OH)2),該殘餘物根據本發明以特定方式進行處理以(1)通過氧化和用 Ba(OH)2處理以及無水硫酸鋇(高度不可溶)共沉澱來中和由於硫化物、亞硫酸鹽和硫酸鹽以及重金屬(汙染物)的存在而導致的雜質的不利影響；( 通過前述氧化過程來消除不利於與二氧化矽和鋁矽酸鹽接觸的電石石灰的反應性的有機碳殘餘物的存在；C3)提高火山灰水硬反應(hydraulic reaction) ； (4)保持環境CO2捕獲能力和氣凝能力(碳化)；以及(5)保持粒子生成具有極一致的三維微結構的集塊(以為了獲得具有用於形成骨料的膠結功能的材料，所述骨料能夠捕獲有害於環境的不利氣體，並在幾乎無能量或環境成本下製得)的容易度。創造件儘管通過常規途徑(石灰巖煅燒和石灰熟化)和通過後者途徑(電石石灰)獲得的石灰由幾乎> 80%的Ca(OH)2K學形成，它們的性質(相對於(X)2或諸如S02*N0x的其他氣體的反應性、粘合和硬化能力、流變學、相對於火山灰或尤其是二氧化矽和氧化鋁的其他化合物的反應性)主要受制於一系列參數，如a)晶體尺寸及其分布b)結晶形態(結晶外貌(habit))c)凝聚程度，以及骨料形態和尺寸d)比表面積e)糊劑中水的濃度f)雜質的含量和類型考慮所有這些方面，已研究了來自乙炔工業的幹石灰和石灰糊劑(具有過量水)， 在乙炔工業中表徵幹石灰和石灰糊劑的不同參數被量化。由於所選擇的電石石灰與通過煅燒和熟化(水合)石灰巖而製得的那些方解石石灰更常見於工業應用和建設中，因此強調比較它們的特性。就此而言，電石石灰通常具有比常規方解石石灰顯著更好的物理和微結構性質，特別是由於它們降低的粒徑、平面形態、低凝聚傾向和大表面積。這些特性使得電石石灰相對於氣體(0)2和/或SO2)固定和相對於水硬過程(溶解二氧化矽和氧化鋁和沉澱矽酸鈣和水合鋁酸鹽的重要能力)極具反應性。開展本發明所進行的研究表明，在由碳化鈣製備乙炔中產生的所選擇的殘餘物 (通常稱為石灰)儘管具有極類似於常規方解石水合石灰的化學組成，但除了相關雜質之夕卜，具有區別於所有其他石灰的獨特物理性質，從而提供不同的物化特性。所述物化特性總結於表1中，其中這些物化特性與代表通過煅燒和水合石灰巖而製得的那些石灰的方解石水合石灰的特性進行比較。表 1所選擇的電石石灰和方解石石灰的物化特性
石灰電石石灰方解石石灰
固體百分比(在糊劑中)025039
表面積37m2/g11.1 m2/g
一次粒徑5至100 nm100至200 nm
平均骨料尺寸7 μπι9-15 μπι相
氫氧鈣石80%94%
方解石6%5%
其他(水合亞硫酸鈣；水合鋁矽酸鹽；1%
無機和有機碳)14%(鋁矽酸鹽)
組合物(重量％，除了以ppm表示之外)
SiO22.5020.035
Al2O31.2640.019
Fe2O30.0930.02
MgO0.1050.28
CaO69.61476.006
Na2O0.018O
r一 ι K2O0.007O
TiO20.025O
S (ppm)623836
Cl (ppm)223O
Ni (ppm)27O
Cu (ppm)3733
Sr (ppm)15859
Zr (ppm)17O
煅燒損失24.723.6進行的不同分析和測試的結果允許對於所選擇的電石石灰、由優化的電石石灰獲得的一些添加劑和膠結材料的用途(也是本發明的一個目的)作出如下結論 所選擇的電石石灰具有提供其極大表面積的形態、結晶外貌、粒徑和凝聚程度特性。所述物理-結構特性表明其為具有高氣體(CO2和SO2)捕獲能力並有利於火山灰反應的材料。 所選擇的電石石灰具有通常小於lOOnm，一般在5-lOOnm範圍內的氫氧鈣石 (Ca(OH)2)晶體尺寸，如通過透射電子顯微鏡分析所示(實施例la)。因此所述電石石灰為納米材料。一次粒徑小於通過煅燒和水合石灰巖所製得的方解石風化(air)石灰的一次粒徑(其特徵在於為100至200nm之間)。
權利要求
1.一種(X)2捕獲粘合劑，其特徵在於所述(X)2捕獲粘合劑包含相對於組分的總重量大於75重量％的比例的氫氧化鈣(Ca(OH)2)，在選擇、提純和優化來自由碳化矽製造乙炔的B 類電石石灰殘餘物之後獲得的所述氫氧化鈣具有尺寸為IOOnm以上的一次納米形式，並具有30m2/g以下的比表面積。
2.0)2捕獲粘合劑，其特徵在於所述CO2捕獲粘合劑包含相對於組分的總重量大於75重量％的比例的氫氧化鈣(Ca(OH)2)，在選擇、提純和優化來自由碳化矽製造乙炔的A類電石石灰殘餘物之後獲得的所述氫氧化鈣具有5nm至IOOnm之間的一次納米形式，並具有至多 31m2/g，更優選至多42m2/g的比表面積，並主要具有不超過10 μ m的微米尺寸的非取向聚集體，所述聚集體為具有平均直徑為25nm的裂縫形式的孔隙的中孔材料。
3.—種提純和優化根據權利要求1和2選擇的電石石灰的方法，其特徵在於氫氧化鈣(Ca(OH)2)粒子的高反應能力的天然退化和通過將氫氧化鈣(Ca(OH)2)轉化為碳酸鈣 (CaCO3)的(X)2吸收能力以抑制的方式被限制，從而在膠體溶液中的處理或者在不接觸環境空氣下傾析至用作在容器中漂浮的初始水層的隔離體的初始水溶液中的所有階段中永久保持所述殘餘物，所述殘餘物被保存或真空包裝於密閉容器中。
4.根據權利要求1至3所述的提純和優化電石石灰的方法，其特徵在於所述氫氧化鈣飽和上清液被移出、轉移和儲存於通過密閉管道彼此連接和連接至提純系統的容器中，以防止通過溶液的通風而引起的過早碳化。
5.根據權利要求1至4所述的提純和優化電石石灰的方法，其特徵在於基於由與氫氧化鈣(Ca(OH)2)的大表面積相關的高反應性所導致的形成水硬性膠結基體的能力，使存在於所述電石石灰糊劑中的有機碳經受加速氧化過程以防止在未來火山灰反應中的不希望的相互作用。
6.根據權利要求1至5所述的方法，其特徵在於基於可產生汙染或有害氣體(硫化氫) 和亞硫酸鹽的硫化物的存在，進行加速氧化處理以將它們轉化為硫酸鹽。
7.根據權利要求1至6所述的方法，其特徵在於所述初始殘餘物已暴露於氧化物質下， 所述氧化物質的進攻比例等於或大於對應於每100毫升傾析至彼此連接和與提純系統連接的容器中的初始殘餘物用10毫升33體積％的氧化水(過氧化氫(H2O2))進行處理的進攻比例。
8.根據權利要求1至7所述的方法，其特徵在於通過用已在先去除(X)2的空氣鼓泡而將所述初始殘餘物暴露於氧化過程。
9.根據權利要求1至8所述的方法，其特徵在於用於鼓泡所述殘餘物的空氣進而通過將其鼓泡經過氫氧化鈣飽和溶液直至不觀察到碳酸鈣沉澱形成而獲得，所述氫氧化鈣飽和溶液獲自在先傾析至彼此連接且以連續方式排列的容器中的電石石灰上清液。
10.根據權利要求1至9所述的方法，其特徵在於用於鼓泡所述殘餘物的空氣進而通過使其經過連續系列的氫氧化鈣飽和溶液的豎幕直至不觀察到碳酸鈣沉澱形成而獲得，所述氫氧化鈣飽和溶液獲自在先傾析至以連續方式排列的容器中的電石石灰上清液。
11.根據權利要求1至9所述的方法，其特徵在於用於鼓泡所述殘餘物的空氣進而通過使其經過隧道直至不觀察到碳酸鈣沉澱形成而獲得，在所述隧道中一系列灑水器產生氫氧化鈣飽和溶液的微粉化小滴的雲霧，所述氫氧化鈣飽和溶液獲自在先傾析至以連續方式排列的容器中的電石石灰上清液。
12.根據權利要求1至11所述的方法，其特徵在於用氫氧化鋇處理所述暴露於氧化過程的初始殘餘物，以由硫酸鹽形成不可溶的無水硫酸鋇，所述氫氧化鋇的濃度與存在於所述電石石灰糊劑中的硫酸鹽的濃度等摩爾，所述無水硫酸鋇將存在於所述電石石灰糊劑中的重金屬摻入並固定於自身結構中，從而防止所述重金屬未來的濾出。
13.根據權利要求1至12所述的方法，其特徵在於用過量氫氧化鋇處理所述初始殘餘物以在氣凝過程中有利於膠結碳酸鋇的形成。
14.根據權利要求1至13所述的粘合劑，其特徵在於其用於空氣和水硬性膠結基體的形成，所述空氣和水硬性膠結基體具有吸收至多等於氫氧化鈣含量的59. 4重量％的環境 CO2的能力。
15.一種包含根據權利要求2至14所述的粘合劑的骨料，其特徵在於其包含最常見的組成膠結基體的原位混合的最常見的土壤粘土，例如蒙脫石、高嶺土和伊利石，所述膠結基體能夠發展火山灰水硬反應，從而形成沸石和其他鋁矽酸鹽膠結材料而無需提供水泥或水硬性石灰。
16.包含根據權利要求2至14所述的粘合劑的骨料，其特徵在於其包括快速發展火山灰水硬反應的火山灰，從而形成矽酸鈣水合物、鋁酸鈣-碳酸鈣水合物、鋁酸鈣水合物和/ 或矽酸鈣-鋁酸鈣水合物。
17.根據權利要求16所述的骨料，其特徵在於優選使用的所述火山灰具有優選比例為 8. 5至1. 5的偏高嶺土和膨脹二氧化矽，且所述電石石灰粘合劑的濃度為乾燥混合物的80 至25重量％。
18.根據權利要求15至17所述的包括如權利要求1至14所述的粘合劑的骨料，其特徵在於其摻入其他水硬性膠結基體並通過氣凝而有助於所得基體的後硬化，並提供所得基體環境(X)2捕獲性質，前提是所述水硬性基體不使用堵塞孔隙並防止所需氣體滲透性的添加劑，它們也不完全抑制吸水性。
19.根據權利要求15至18所述的骨料，其特徵在於其含有比例為混合物總重量的0.3 至15重量％的納米光催化二氧化鈦(銳鈦礦)粒子，以用於形成通常具有惰化氮氧化物和氧化來自汙染環境空氣的烴沉澱物的能力的漿料、石灰油漆、灰泥、人行道磨料層和表面塗層。
20.根據權利要求15至19所述的包含如權利要求1至14所述的粘合劑的骨料，其特徵在於當粘合劑不應產生火山灰反應時，可加入相對於乾燥氫氧化鈣的重量最高達1. 5% 的木質素磺酸鹽作為流化劑。
21.根據權利要求2至14所述的粘合劑，其特徵在於其包含醇，如丙醇，例如以形成用於修復和保護歷史遺產建築的處理的穩定分散體。
全文摘要
本發明涉及具有攤銷的環境成本的CO2捕獲粘合劑、通過選擇、提純和優化用作膠結材料的電石石灰糊劑製備所述CO2捕獲粘合劑的方法，以及用於製造在建築工業、建築重建、公共工程和土地調節中具有多種應用的石灰油漆和漿料、灰泥、灰漿和混凝土的骨料。本發明的主要特徵在於原料為在由碳化鈣(CaC2)工業製造乙炔(C2H2)中產生的泥渣形式的殘餘物，所述殘餘物的基本組分為高度反應性納米形態的氫氧化鈣(Ca(OH)2)，該殘餘物根據本發明進行特定處理。
文檔編號C04B18/04GK102471156SQ201080026446
公開日2012年5月23日 申請日期2010年5月4日 優先權日2010年5月4日
發明者C·羅德裡格斯納瓦羅, E·魯伊斯阿古多, K·埃勒特, M·A·貝爾梅霍索蒂略 申請人:GeoSilex金屬編織有限公司