• 武漢理工大學聯合山東京博成功研發減碳新材料

    2021-07-23 16:35:39

    當廢渣廢泥遇到廢氣,會發生什么?估計誰也想象不到,經過煅燒的尾礦渣、電石渣等固廢與工業窯爐排放的尾氣相遇,在激發劑的作用下會發生奇妙的礦化反應,搖身一變而成為晶瑩光潤的人造石材。日前,《中國建材報》記者在武漢理工大學就親眼見識了這神奇的一幕。

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    赤泥礦化骨料

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    礦化板材

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    赤泥礦化磚

    武漢理工大學硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室有關負責人告訴記者,這種被稱之為“CO2仿生礦化固結材料Engineered Limestone(ELS)”的新材料由該校攜手山東京博控股集團旗下京博環保材料有限公司聯合研發,啟發于大自然巖石的形成與生物礦化過程,主要以自主研發技術工藝加工的固廢粉體為膠凝材料,與二氧化碳氣體的礦化反應為強度發展機制,形成以碳酸鈣為主要基體結構的新材料。目前,該科研成果已順利完成中試,即將投入規模化生產。據悉,為促進該成果加快“落地”,武漢理工大學與山東京博環保材料有限公司合資成立了山東漢博昱洲新材料有限公司,正全面著手相關項目的推廣應用和區域布局。

    “石灰巖(Limestone)從古至今都是一種用途廣泛的天然建筑材料。在古埃及、古希臘及我國古代,許多代表性建筑都是用石灰巖建造的,如埃及獅身人面像、希臘帕特農神廟、法國的加爾橋和我國天安門前的金水橋等。”山東漢博昱洲新材料有限公司技術副總吳文選介紹,“這些古建筑歷經數百年甚至逾千年而不倒,與石灰巖本身高強、高耐侵蝕的特點分不開。然而,天然巖石需要通過機械切割進行加工,尺寸形狀局限性大、生產效率低,其可加工性差難以與現代社會的快速、多樣化發展相適應,嚴重制約了石灰巖的應用范圍。”

    “我們研發的CO2仿生礦化固結材料(ELS)具有天然石灰巖的所有優點,同時規避了天然石灰巖的應用缺陷。”提起即將正式進入市場的新材料,吳文選滔滔不絕,“仿生礦化材料具有十分突出的優勢和特點:一是超高強,礦化成型1小時即可達到90MPa以上的抗壓強度,24小時抗壓強度超過200MPa;二是耐久性和體積穩定性優良,ELS材料碳化反應的體積微膨脹效應提高了基體的致密性,有效阻礙外部介質的侵入,從而使礦化結構體具有優異的耐腐蝕性能;三是溫度敏感性低,ELS材料基體組成為碳酸鈣,比水泥混凝土的水化產物具有更高的熱分解溫度,同時相比水化反應,礦化反應對溫度的敏感性更低,在負溫下也能正常膠結固化;四是結構功能一體化程度高,ELS材料系常溫制備,利于高分子功能相的復合;五是制備可塑性高,既可以通過攪拌成型為流變特性可調的漿體,用于現澆、噴射修補、3D打印等領域,也可以通過壓制成型為不同厚度的板材……”

    說到這里,ELS材料研發負責人、武漢理工大學劉志超教授接過話題,“最重要的是,ELS材料天賦環保特性,天生具有吸碳固碳的優良‘基因’。”他介紹,ELS材料可直接大量消納尾礦渣、電石渣等工業固廢,還可通過礦化反應常溫固結赤泥、壓濾泥等難以處理的固廢資源,同時,因其礦化反應活性高,可通過富含二氧化碳工業窯爐尾氣聯用技術實現二氧化碳的資源化利用,固碳、減碳效果顯著,對我國“雙碳”戰略的實施具有極其重要的現實意義。“中試檢測數據顯示,每噸ELS材料可消納1300千克至2000千克電石渣,同時吸收300千克至500千克二氧化碳。而我國僅赤泥現有堆存量就超過4億噸,電石渣、煤矸石、磷石膏及其他工業固廢排放量更嚇人,一旦該項技術實現規模化應用,對固廢、氣廢資源的協同處置意義重大。”

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    礦化劑樣品

    據介紹,山東漢博昱洲新材料有限公司已完成ELS仿生礦化技術的專利布局。前期針對山東省的赤泥和電石渣等工業固廢處置難的問題,充分利用既有產業的高二氧化碳濃度工業尾氣,該公司已成功開發出基于電石渣的ELS Powders?綠色燒成技術以及礦化加氣塊、礦化赤泥磚、礦化赤泥骨料和礦化人造石材等系列高附加值產品,實現了二氧化碳氣體與工業固廢的高效協同處置。目前,該公司正在全國范圍開展固廢及富二氧化碳工業尾氣資源的專項調研,為下一步快速布局ELS材料鋪墊基礎。

    中國建材報記者:閻友華

    責編:劉璇 姜辰雨

    校對:和新龍

    監審:韓鳳鳳

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