[发明专利]一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法

说明书

本发明提供一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，属于资源综合利用技术领域。该方法首先将45％～100％钢渣，0％～30％脱硫石膏和0～50％轻质骨料混合制成固体混合物，然后外加占以上混合料总质量0％～0.9％的减水剂和占固体混合物干基质量15％～40％的水并搅拌均匀，倒入模具中浇铸；在混凝土标准养护箱中进行恒温恒湿养护，成型后拆模并在碳化室中养护，即得到钢渣碳化建材。本发明克服了钢渣综合利用率低的难题，轻质骨料的掺加极大地降低建材的密度，吸收工业废气中的二氧化碳也可在一定程度上缓解温室效应，具有一定的经济效益、环境效益和社会效益。所制备的建材具有优异的早期强度和安定性。

技术领域

本发明涉及资源综合利用技术领域，特别是指一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法。

背景技术

随着中国钢铁产业的迅猛发展，钢渣的排放量逐年增加。我国钢渣累积堆存10亿t以上，年产出量达到1亿t左右，而钢渣的综合利用率只有30％左右，绝大多数钢渣尚未被综合利用。大量堆存的钢渣不仅占用土地、浪费资源，污染环境，而且具有严重的安全隐患。目前，我国钢渣的再利用主要有钢渣提取有价元素，钢渣制作建筑材料和钢渣作为充填材料和路基等方面，利用价值和经济效益远未得到充分发挥。

钢渣等固体废弃物中的钙、镁及二价铁等的氧化物均可参与碳化反应。钢渣中氧化钙的含量占到35％-55％，钙主要存在于硅酸二钙(2CaO.SiO₂)、硅酸三钙(3CaO.SiO₂)、七铝酸十二钙(12CaO.7Al₂O₃)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)以及游离氧化钙(f-CaO)等物质中，镁主要存在于镁的硅氧化物中。含钙、镁以及二价铁的物质一方面与二氧化碳反应生成结构致密的微晶方解石(碳酸钙)、白云石、铁白云石和菱铁矿等，另一方面又可易于与水反应生成C-S-H凝胶和钙矾石等水化产物。两种作用均可促进所制备产品强度的增长。

钢渣碳化可以提高钢渣的早期强度，解决钢渣水化所制备建材的体积膨胀的问题，极大地提高钢渣的利用率，而且可缩短养护周期，与此同时，吸收工业废气中的二氧化碳也可在一定程度上缓解温室效应，具有一定的经济效益、环境效益和社会效益。所制备的碳化产品也可以为碳化板材、碳化砖、人工鱼礁、砌块等多种形式，几乎可以取代目前的所有建材，应用广泛。

发明专利CN107879704A《一种复合钢渣碳化砖的制备方法》公开了一种以钢渣为主要原料制备碳化砖方法。其特征在于：将钢渣、煤油和助磨剂混合球磨后点燃，并冷却，得燃烧渣，再将所得燃烧渣粉碎，过筛，得预处理钢渣粉，再将骨料、预处理钢渣粉、熟石灰和分散液搅拌混合后，浇筑成型，恒温恒湿静置，得砖坯，随后将砖坯进行蒸压养护，并用食醋熏蒸，制得熏蒸砖坯，再将熏蒸砖坯转入碳化箱中，恒温恒湿碳化，出料，即得复合钢渣碳化砖。该技术虽然能够消纳钢渣，但是工艺流程复杂，效率低，还需要食醋、煤油、助磨剂等化学药剂，不利于节能减排和降低成本；另外工艺流程还规定需要蒸汽常压养护或蒸压养护，也造成了生产条件要求苛刻，基建和维护成本过高。

发明内容

本发明提供一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，旨在解决钢渣碳化制品难以得到利用以及制备成本高等技术难题。(1)通过在钢渣中掺入石膏以促进钢渣快速碳化，实现快速增加制品强度的目的，通过研究发现，石膏在体系中对水化反应和碳化反应均起到催化作用。(2)由于钢渣易磨性差且密度大，在钢渣中掺加一定量的轻质骨料可节省成本、降低试块的密度。(3)通过磨细工艺和多个磨细设备的串联，再加上实时循环除铁，可以实现对钢渣进行低成本低能耗高效率的磨细，并且能够准确地控制各种微粉粒级的尺寸。通过以上方法可得到3天碳化养护后抗压强度达到4MPa，14天抗压强度就达到20MPa以上的建材制品。

该方法利用钢渣、石膏和铁尾矿制备抗压强度超过15MPa的建筑预制构件，以实现大比例消纳钢渣和铁尾矿、降低能源消耗和降低CO₂排放的目的，具体包括步骤如下：