[发明专利]一种以硅热法炼镁废渣为原料生产的建筑成型材料及其方法

说明书

本发明一种以硅热法炼镁废渣为原料生产的建筑成型材料及其方法，方法包括步骤1，将硅热法炼镁工艺还原工序排出的还原渣粉化后得到镁渣原料，在吸潮前边搅拌边加水，直至原料全部均匀吸水且无水渗出并能够团捏成块得到搅拌水化后的镁渣原料；步骤2，将搅拌水化后的镁渣原料用1～10MPa的压力压制成所需形状的建筑成型材料预制件；步骤3，将预制件在潮湿状态下，置入硅热法炼镁工艺煅烧工序白云石煅烧窑排出的烟气气氛中，用烟气气氛中CO₂气体对预制件进行碳化养护4～8h后，得到碳化镁渣成型建筑材料。不仅具有不需要加入胶凝剂、外加剂和激发剂等其它添加物的优点，而且可大量减少温室气体CO₂的排放，经济及环境效益均明显。

技术领域

本发明涉及冶金废渣再利用领域，具体为一种以硅热法炼镁废渣为原料生产的建筑成型材料及其方法。

背景技术

镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。全球80％的镁由我国生产，并且主要采用硅热还原法冶炼，但通过此法生产1吨金属镁的同时会产生5～6吨冶炼废渣即镁渣，并排放5～6吨温室气体CO₂。为解决镁渣粉尘的环境污染问题，目前主要采用直接填埋方式进行处理，只有少量镁渣被用作水泥添加剂，或通过添加水泥制成建筑用砖。全国每年有数百万吨镁渣被直接填埋，或露天堆放，造成土地资源浪费和环境污染。因此，镁渣的再利用方法创新显得尤为迫切。

在镁渣作为建筑成型材料使用时，由于镁渣主要成分为γ-2CaO·SiO₂，其水化活性低，基本不与水发生反应，没有水化产物生成，颗粒之间有较大孔隙且没有粘结力，无法独立成型，所以γ-2CaO·SiO₂浆体没有强度，大多通过与其它胶凝材料混合的方式成型，其中的胶凝材料通常主要用水泥。由水泥作为粘结材料时，镁渣掺料很小，镁渣利用率太低，无法成为镁渣处理的主力。另外，目前镁渣作为建筑成型材料使用时，在用水泥做胶凝剂的同时，一般还要用外加剂、碱激发剂等方法对镁渣进行活化，通过这些方法提高镁渣水化活性的效果并不明显。因此，提高镁渣利用率，采用合理有效的镁渣活化方法使得镁渣能够独立粘结成型，就显得尤为重要。

公开号为“CN101058213A”和“CN101139182A”的专利公开了济南大学利用含有碳化成分的钢渣、炉渣、冶炼渣和废水泥等废弃物为原料，加水压制建材半成品，在压力大于1bar、温度为30～200℃和浓度大于15wt％的CO₂气氛中，碳化养护制备建筑材料的方法。该法具有不使用水泥等胶凝材料而用各种废渣生产建筑成型材料的明显优点，但该法要求碳化气体压力大于1bar，则必须要对工业CO₂废气进行压缩加压，并且要在压力容器中进行碳化养护，因此造成生产工艺复杂、设备投资大和生产成本高等问题，产品没有市场竞争力；另外，由于γ-2CaO·SiO₂镁渣即使是加水后也基本没有粘结性，实验发现，在数十兆帕甚至一两百兆帕的成型压力下，有些镁渣也难以压制出能够进行生产搬运的预制件，因此该法很难投入实际工业应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种以硅热法炼镁废渣为原料生产的建筑成型材料及其方法，能够在不添加胶凝剂、外加剂和激发剂的情况下，用镁渣粉末加水后压制成预制件，以镁冶炼工艺煅烧工序的烟气作为碳化气体生产建筑成型材料，如镁渣砖或镁渣板。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种以硅热法炼镁废渣为原料生产建筑成型材料的方法，包括如下步骤，

步骤1，搅拌水化；

将硅热法炼镁工艺还原工序排出的还原渣粉化后得到镁渣原料，在吸潮前边搅拌边加水，直至原料全部均匀吸水且无水渗出并能够团捏成块得到搅拌水化后的镁渣原料；

步骤2，压制成型；

将搅拌水化后的镁渣原料用1～10MPa的压力压制成所需形状的建筑成型材料预制件；