从拆除废料收回骨料和粉状矿物材料的制作方法
[0037] 特别地，骨料的粒径至少为0. 125mm或至少为0. 250mm。优选地，骨料的粒径至多 为125mm或至多为32mm。特别地，骨料的粒径为0. 125-125mm、特别是0. 125-32mm、特别是 0? 125_16mm，例如 0? 1 25-8mm或 0? 125_5mm。
[0038] 在本申请上下文中，粒径是通过筛分分析，特别是用具有正方形开口的筛测定的。 特别地，粒径是由刚好由有关颗粒或粒子所通过的试验筛的开口大小来表示的。
[0039] 术语"碳酸化"表示一种过程，其实质上是发生在例如水泥窑中的煅烧的化学过程 的逆转。
[0040] 特别地，"碳酸化"是指向化学化合物中引入二氧化碳或者二氧化碳与源材料的化 学反应。因此，"碳酸化"特别表示源材料的二氧化碳处理。在某种程度上，硬化矿物粘结剂 例如砂浆或混凝土的碳酸化自然发生。然而，本文的术语"碳酸化"表示一种过程，其中与 自然过程相比，碳酸化是特别被增强或加速的。这可以通过提供过量的二氧化碳来实现。
[0041] 例如，水硬性的水泥材料形式的硬化矿物粘结剂（其主要由钙、硅酸盐和铝水合 物组成）可与二氧化碳反应，得到相应的碳酸盐。
[0042] 基本上，硬化的矿物粘结剂或粘结剂基质的微观结构决定了碳酸化速率和从水泥 材料的暴露表面直到其芯的碳酸化前沿的进程。
[0043]由于气体和液体向硬化的矿物粘结剂材料的侵入在很大程度上影响其耐久性，砂 浆和混凝土优选设计成尽可能不可渗透的，即将自然碳酸化降低至最小速率。
[0044] 到目前为止，粉碎的源材料已经被用二氧化碳处理过以实现水合粘结剂基质的孔 隙空间的阻塞。这已知是源于二氧化碳和硬化粘结剂基质的特定矿物水合物的化学反应所 引起的体积增加。这种处理的好处是，所述堵塞有助于当其在砂浆和混凝土中用作回收混 凝土骨料时在一定程度上降低材料的不希望的水分吸收。
[0045] 然而，堵塞硬化的粘结剂基质的表面孔隙度导致气体（即在此过程中使用的二氧 化碳）的渗透性降低，这意味着，在合理的时间内硬化粘结剂基质只能部分碳酸化。根据粉 碎材料的粒径和堵塞效率，基于通过蒸气或水填充的孔隙的气体扩散的完全碳化可以持续 数年，甚至数十年。此外，这个过程的目的不在于分解硬化的矿物粘结剂以收回具有改进质 量的骨料。
[0046] 与此相反，本发明的碳酸化过程遵循完全不同的目标。它的目标是通过碳化和附 加地除去碳酸化的前沿，特别是通过研磨或摩擦，实现硬化的矿物粘结剂的完全分解。这将 使新暴露的表面再次迅速地碳酸化。所述处理是在重复（iterative)过程中连续进行，直 至实现硬化矿物粘结剂所需的去除度（特别是基本上完全去除）。基于热力学考虑，可以显 示，水合矿物粘结剂如水泥粘结剂原则上可以被完全碳酸化，从而产生碳酸钙、无定形二氧 化硅、氧化铝等。然而，碳酸化反应的动力学基本上是由粉碎的骨料的尺寸，以及由如上所 述的粘结剂基质的渗透性确定的。
[0047] 因此，在本发明的方法中，硬化的矿物粘结剂被另外从骨料的表面去除。特别地， 硬化的矿物粘结剂同时和/或连续地被碳酸化并从骨料的表面去除。
[0048]由于除去了碳酸化材料，堵塞就不可能存在了。反过来，这使二氧化碳能快速接触 到反应性材料并加速反应的总速率。这与迄今为止已知的普通CO2处理形成鲜明的对比： 如果不从骨料的表面上去除碳酸化材料，则特别在非研磨条件下，堵塞会不可避免地发生。
[0049] 优选地，所述分解方法或步骤a)是在研磨条件下进行。这些是源材料和可能形成 的分解产品在紧密接触下彼此移动的条件。这将产生高的剪切力和摩擦。最后，这些方法 将导致通过机械研磨或摩擦从骨料表面有效地除去硬化矿物粘结剂和/或碳酸化材料。
[0050] 特别地，在步骤a)中，通过机械研磨或摩擦将硬化矿物粘结剂和/或碳酸化材料 从骨料的表面除去。所述除去特别是通过作用在源材料上的机械力实现。机械力将分别导 致源材料或硬化矿物粘结剂和/或碳酸化材料的高粒状摩擦、冲击和研磨或摩擦。
[0051] 机械力和/或研磨可以通过搅拌源材料来诱导。由此，例如将源材料限制在限定 体积并进行搅拌。这将特别诱导高剪切力和研磨或摩擦。
[0052] 优选地，固体材料，特别是源材料和/或碳酸化材料的密度，以处理体积表示为约 10-80体积％，尤其地15-75体积％，特别地20-70体积％，更优选30-65体积％或40-60体 积％。术语"处理体积"表示在其中有效地执行机械-化学处理的体积。换句话说，处理体 积被定义为在其中待处理的材料、特别是源材料，暴露于碳酸化和/或研磨和/或摩擦的空 间。
[0053] 特别地，待加工的材料，特别是源材料，填充根据上述密度的处理体积，使得当搅 拌材料时，在粒子之间被施加以研磨接触。对于搅拌和/或为了诱导研磨条件，可以使用搅 拌装置、机械混合机、转鼓、粉碎机、挤出机、超声处理、振动、流体流动或它们的组合。
[0054] 尤其地，源材料的搅拌导致硬化矿物粘结剂和/或碳酸化材料的摩擦和研磨。反 过来，这将提高碳酸化率。整体上，搅拌和/或研磨导致提高的生产量或者整个分解过程的 效率。由此，根据本发明的分解过程由以下的组合组成：（i)化学过程，即碳酸化，其分解硬 化的矿物粘结剂；和（ii)从骨料的表面除去分解或碳酸化产物。这两个过程相互协同作用 并显著加快整体分解过程。
[0055] 特别地，这两个过程同时且重复地进行，直至达到期望的除去程度或者直至获得 基本上干净的骨料。
[0056] 特别地，由于从骨料的表面除去分解或碳酸化产物（ii)，存在于较低层中的未反 应的硬化矿物粘结剂逐步露出并在碳酸化步骤（i)中化学反应。这种在化学和机械过程之 间的相互作用是非常有效的，并导致非常干净的骨料。本发明的另一个优点是，易于分离干 净的骨料和分解产物。硬化矿物粘结剂，特别是硬化水泥粘结剂的微观结构由纳米至微米 范围的水合物相组成。通过分解过程的分解产物呈现为细颗粒或粉状产物，其粒径范围从 纳米到数微米。典型地，该粉状分解产物的粒径在〇-〇. 250mm或0-0. 125mm范围内。这个 事实具有若干优点。首先，这有利于从干净骨料分离分解产物。其次，这意味着，该细小的 颗粒分解产物可例如用作为各种工业应用的填料，或作为水泥材料的基础材料而无需进一 步的机械处理如磨碎。
[0057] 令人惊奇的是，这种新的方法，其可以被看作是组合的化学-机械方法，包括分解 速率以及干净骨料与分解的硬化矿物粘结剂的分离这两者的高效率。
[0058] 尤其地，源材料的处理在水存在下发生。水可以例如以气体和/或液体形式存在。
[0059] 优选地，源材料的处理在液体中发生，特别是在水性液体中，优选在水中。这意味 着，源材料是至少部分地、特别是完全地浸在液体中。
[0060] 然而，处理也可能通过浸湿的源材料和/或在潮湿条件下进行。潮湿条件特别是 指40-100 %的相对湿度。
[0061] 碳酸化特别是通过二氧化碳处理源材料而实现。二氧化碳可以是任何工业过程的 产品或副产品。优先地，使用基本上纯的二氧化碳。二氧化碳的纯度优选为>1重量％，例 如> 8重量％，优选> 50重量％，特别地> 95重量％，特别地> 99重量％。在处理效率方 面，基本上纯的二氧化碳是最有利的。
[0062]然而，也可以使用二氧化碳与其它物质如水蒸气、氮气等的混合物，例如空气。这 样的混合物特别地包含> 1重量％，例如> 8重量％，优选地> 10重量％，尤其优选地> 50 重量％，特别地> 95重量％，特别地> 99重量％的量的二氧化碳。使用的CO2的浓度特别 地超出正常空气的二氧化碳浓度。
[0063]根据优选的实施方式，来自工业过程的废气和/或二氧化碳与其它物质的混合物 可用于碳酸化或步骤a)。有利的是，废气或混合物包含约5-25重量％CO2，优选地8-20重 量％CO2或 10-15 重量 ％CO2。
[0064]二氧化碳可以以气态形式、固体形式或液体形式加入。
[0065]使用的二氧化碳也可以从有机或无机物质的原位分解获得，特别是碳酸盐，或从 一氧化碳的氧化获得。适合的碳酸盐为例如碳酸盐、烯烃碳酸酯和类似物。
[0066] 最优选地，源材料的碳酸化在液体中进行，并且二氧化碳以气态形式加入液体中。 由此，该液体特别是水性液体，优选是水。这使得二氧化碳溶于水性液体或水中。
[0067]优选地，固体材料，特别是源材料和/或碳酸化材料的密度，在液体中、特别是水 中，为约10-80体积％、特别是15-75体积％、特别地20-70体积％、更优选30-65体积％或 40-60体积％。如果源材料在这样的条件下受到机械力，可引起硬化矿物粘结剂和/或碳酸 化材料的有效研磨或摩擦。换言之，这样的浓度导致了高度研磨的条件。
[0068]相反，当固体材料在液体中的密度低于10体积％时，机械力或研磨的效果一般会 低得多，并且从骨料的表面除去硬化矿物粘结剂和/或碳酸化材料会变得困难，甚至是不 可能的。这特别是由于这样的事实：在这样的条件下，液体中的固体材料分离得相当远。因 此，在大部分时间里，固体材料的颗粒之间几乎不存在任何机械接触。
[0069]特别地，二氧化碳以气态形式加入液体，使得形成气泡。气泡有助于从骨料的表面 去除碳酸化产物或分解产物。
[0070]有利地，用二氧化碳处理源材料是在大气压力下进行的。然而，较低或较高的压力 也是可能的。
[0071]所需的用于处理的二氧化碳的量取决于源材料中硬化粘结剂的比例。硬化粘结剂 越多，需要的二氧化碳越多。
[0072] 特别地，处理是在-IO-KKTC之间，特别是在-5_75°C或5_40°C之间的温度下进行 的。然而，例如在潮湿条件下，该处理可以在100°C以上进行。
[0073] 特别地，只要形成新分解或碳酸化产物，就进行源材料的处理。这特别是指，只要 有显著或可测量的量的新分解或碳酸化产物形成
文档序号 :
【 9382406 】
技术研发人员：P·朱兰德,E·加卢奇,A·埃伯哈特
技术所有人：SIKA技术股份公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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