煤炭学报

作者：他旭鹏, 张源, 万志军, 曹钊, 李建伟, 李绪萍, 陈景序, 张靖,

关键词：绿色低碳, 超临界二氧化碳, 矿化封存, 泡沫混凝土, 矿用材料,

实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择。为了实现这一目标，提出一种采用超临界CO2相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法，制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO2发泡混凝土。研究了超临界CO2对材料干密度、孔隙结构和固碳能力的影响规律及作用机制。结果表明：超临界CO2相变发泡混凝土制备过程是考虑硅酸盐水泥特性及其与CO2矿化反应特性的温压动态协调过程。利用超临界CO2相变发泡技术制备硅酸盐水泥基泡沫混凝土机理可分为CO2–水泥浆液共存、CO2–水泥浆液共溶、超临界CO2–水泥浆液共溶、卸压发泡4个阶段。提高实验压力可以增大超临界CO2–混凝土体系中的CO2质量分数，降低超临界CO2发泡混凝土的干密度，超临界CO2发泡混凝土干密度为787.14～993.52 kg/m3，变化范围为8.28%～19.20%。超临界CO2发泡混凝土孔隙率的发展受CO2在超临界CO2–混凝土体系中的扩散—溶解—反应行为影响，其孔隙率为47.87%～89.79%，增大实验压力，优化保压时间是制备高孔隙率超临界CO2发泡混凝土的发展方向。超临界CO2发泡混凝土泡孔总体呈均匀、规则、独立的圆孔，其孔径大致相同，约为0.2 mm。增大实验压力可以促进CO2矿化反应程度，有效优化泡孔结构及分布密度。每吨超临界CO2发泡混凝土骨架固碳率为6.32%～10.36%，泡孔储碳量为0.98～2.27 kg，具有明显的固碳潜力，但其制备工艺及参数仍需进一步改善。超临界CO2发泡混凝土有望发展为一种近零碳矿用功能性材料，对实现煤电一体化基地源头减碳意义重大。

来源：2024年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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