一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法
本专利技术涉及资源综合利用
，特别是指一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法。
技术介绍
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。专利技术专利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。
技术实现思路
本专利技术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：(1)将钢渣烘干至含水率0～1％，烘干后的钢渣磨细并进行级配；将石膏烘干至含水率0～1％，烘干后的石膏磨细至比表面积400～1000kg/m2；将轻质骨料烘干至含水率0～1％；(2)按干基重量百分比将步骤(1)得到的钢渣、石膏和轻质骨料按照钢渣45～100％、石膏0～30％、轻质骨料0～50％配得混合干料，然后外加占以混合干料总质量0％～0.9％的减水剂和占混合干料干基质量15％～40％的水并搅拌均匀，倒入模具中浇铸；(3)在混凝土标准养护箱中进行恒温恒湿养护；(4)步骤(3)成型后拆模并在碳化室中养护，得到低成本碳化产品。其中，步骤(1)中钢渣为电炉钢渣、转炉钢渣或平炉钢渣中的任意一种，其中，钢渣中CaO含量为30％以上。步骤(1)中钢渣也可以为钢渣尾泥。步骤(1)中钢渣磨细并进行级配具体为：烘干后的钢渣分别磨细至比表面积250～400kg/m2和500～800kg/m2两份；并按照比表面积250～400kg/m2和500～800kg/m2两种的质量比为1:2～1:0.5混合均匀制得钢渣混料。步骤(1)中石膏为电厂或钢铁厂产生的脱硫石膏，或天然石膏。步骤(1)中轻质骨料为陶粒、膨胀珍珠岩、废砖瓦为主的建筑垃圾细颗粒中的一种或多种。步骤(2)中减水剂主要为聚羧酸减水剂，也可为萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高效减水剂及其他类型的混凝土减水剂。步骤(3)中恒温恒湿养护为利用标准水泥养护箱进行养护，养护条件为温度20-30℃，相对湿度90％以上。步骤(4)中养护温度为20～40℃，养护相对湿度为60％～100％，碳化室中二氧化碳体积浓度为17％～23％，养护时间不少于2h。步骤(4)得到的碳化产品得到的碳化产品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，安定性良好，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。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：(1)对于大型的建材如板材的制备，使用浇铸成型更容易实现，可以大大减少能耗。(2)利用难以利用的钢渣制备建材，几乎百分之百是固体废弃物，达到资源的高效利用，极大地减少水泥的用量，保护环境，且通过吸收废气中的二氧化碳达到节能减排、缓解温室效应的目的。(3)掺加一定量的石膏以加快水化和碳化进程，研究表明，石膏在体系中起到催化作用，少量石膏即可促进试块强度的发展。(4)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。(5)本专利技术所需要的钢渣、脱硫石膏以及废气均易于在钢铁厂中得到，钢渣原位固碳可大大节省运输成本、实现废气中热量的高效利用。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法。该方法包括步骤如下：(1)将钢渣烘干至含水率0～1％，烘干后的钢渣磨细并进行级配；将石膏烘干至含水率0～1％，烘干后的石膏磨细至比表面积400～1000kg/m2；将轻质骨料烘干至含水率0～1％；(2)按干基重量百分比将步骤(1)得到的钢渣、石膏和轻质骨料按照钢渣45～100％、石膏0～30％、轻质骨料0～50％配得混合干料，然后外加占以混合干料总质量0％～0.9％的减水剂和占混合干料干基质量15％～40％的水并搅拌均匀，倒入模具中浇铸；(3)在混凝土标准养护箱中进行恒温恒湿养护；(4)步骤(3)成型后拆模并在碳化室中养护，得到低成本碳化产品。下面结合具体实施例予以说明。实施例1：步骤一、将钢渣烘干至含水率0～1％，烘干后的钢渣分别磨细至比表面积400kg/m2和600kg/m2两份；并按照质量比为1:1混合均匀制得钢渣混料；将石膏烘干至含水率0～1％，烘干后的石膏磨细至比表面积650kg/m2；将陶粒烘干至含水率0～1％；步骤二、按干基重量百分比将步骤一准备的原料按照钢渣56.4％，石膏3.6％，陶粒40％配得混合干料，向混合干料中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，其特征在于：包括步骤如下：(1)将钢渣烘干至含水率0～1％，烘干后的钢渣磨细并进行级配；将石膏烘干至含水率0～1％，烘干后的石膏磨细至比表面积400～1000kg/m2；将轻质骨料烘干至含水率0～1％；(2)按干基重量百分比将步骤(1)得到的钢渣、石膏和轻质骨料按照钢渣45～100％、石膏0～30％、轻质骨料0～50％配得混合干料，然后外加占以混合干料总质量0％～0.9％的减水剂和占混合干料干基质量15％～40％的水并搅拌均匀，倒入模具中浇铸；(3)在混凝土标准养护箱中进行恒温恒湿养护；(4)步骤(3)成型后拆模并在碳化室中养护，得到低成本碳化产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，其特征在于：包括步骤如下：(1)将钢渣烘干至含水率0～1％，烘干后的钢渣磨细并进行级配；将石膏烘干至含水率0～1％，烘干后的石膏磨细至比表面积400～1000kg/m2；将轻质骨料烘干至含水率0～1％；(2)按干基重量百分比将步骤(1)得到的钢渣、石膏和轻质骨料按照钢渣45～100％、石膏0～30％、轻质骨料0～50％配得混合干料，然后外加占以混合干料总质量0％～0.9％的减水剂和占混合干料干基质量15％～40％的水并搅拌均匀，倒入模具中浇铸；(3)在混凝土标准养护箱中进行恒温恒湿养护；(4)步骤(3)成型后拆模并在碳化室中养护，得到低成本碳化产品。2.根据权利要求1所述的利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，其特征在于：所述步骤(1)中钢渣为电炉钢渣、转炉钢渣或平炉钢渣中的任意一种，其中，钢渣中CaO含量为30％以上。3.根据权利要求1所述的利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，其特征在于：所述步骤(1)中钢渣为钢渣尾泥。4.根据权利要求1所述的利用钢渣制备轻质碳化建材的方法，其特征在于：所述步骤(1)中钢渣磨细并进行级配具体为：烘干后的钢渣分别磨细至比表面积250～400kg/m2和500～800kg/m2两份；并按照比表面积25...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢奕，王雪，李佳洁，张思奇，倪文，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11