一种固废建材制品及其制备方法技术

本发明专利技术涉及资源综合利用领域，具体涉及一种固废建材制品及其制备方法。包括：以钢渣为原料，将所述原料与占其总干基质量的50％～60％的水混合后，制得拌合浆体；将所述拌合浆体与混合中砂混合并且浇筑成型后，先在空气中养护，然后脱模在CO2环境中碳化养护，制得固废建材制品；所述混合中砂由钒钛矿渣砂和钼尾矿砂混合制成；其中，钒钛矿渣砂的重量百分比为30％～60％。本发明专利技术提供的固废建材制品的制备方法，能够在低成本的前提下，通过简单的制备工艺，提高钢渣、钒钛矿渣、钼尾矿砂等固体废弃物的资源化利用率，同时能够吸收利用工业废气CO2，减少其排放量，有利于缓解温室效应，兼具环境效益与经济效益。环境效益与经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种固废建材制品及其制备方法


[0001]本专利技术涉及资源综合利用领域，具体涉及一种固废建材制品及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着钢铁工业的发展，钢铁冶炼工艺中排放的冶金渣的数量不断增加，冶金渣主要包括高炉炼铁时产生的粒化高炉矿渣和炼钢时排出的钢渣。其中粒化高炉矿渣年排放量巨大，其综合利用率为80％～90％，主要用于水泥混合材和混凝土掺合料，但也有一些矿渣因为不当的冷却制度或者惰性组分较高而很难被利用，这其中就包括钒钛矿渣。钒钛矿渣的产排量巨大和利用率低的矛盾非常突出。钢渣的产生量和堆存量也非常巨大，目前钢渣主要的处理方式包括富集回收有价金属、用作烧结配料、混凝土掺和料、路基垫层等，但其综合利用率却不到30％，且历年累计堆存的未利用的钢渣达到了10亿吨以上，绝大多数未被资源化利用。大量堆存的冶金渣得不到开发利用，不仅会造成资源的浪费，而且还会占用场地，对环境造成污染。因此从冶金渣本身的特性出发，不断的深入新领域，开发新方法来提高冶金渣资源化利用，将是未来钢铁行业的重点攻关方向。
[0003]钢渣中的主要矿物相包括C3S、C2S、RO相、铁酸钙、铝酸钙及少量游离氧化钙等，其具有一定的胶凝活性，在常温环境下与水反应生成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙等，但反应极其缓慢，且使用之前一般要经过粉磨，特别是钢渣掺量较大的制品中还需要加入其他的一些激发剂来提高该制品的力学性能。激发大掺量钢渣制品的力学性能有多种方法，将其在一定浓度的CO2环境下进行矿化处理就是其中的一种，这是因为钢渣中含有大量的钙、镁、铁的二价碱土金属氧化物，与CO2作用能够生成结构致密的碳酸钙、碳酸镁、铁白云石、棱铁矿等，这些成分的生成能够显著促进钢渣制品力学性能的增长。
[0004]钒钛矿渣的主要化学成分与普通矿渣相似，以CaO、SiO2、Al2O3、MgO等为主，但钒钛矿渣中TiO2含量较高，一般在7％～25％，同时CaO的含量相对较低。钒钛矿渣中的Ti
4+
主要是以五配位的形式存在，且需要Ca
2+
来补偿电荷，增加了硅酸盐网络结构的聚合度，导致矿渣溶解变慢，活性大幅降低；当用作水泥混合材料时，钒钛矿渣中的TiO2也会影响熟料的成矿过程，导致熟料品质下降，因此钒钛矿渣的综合利用率非常低。但另一方面，钒钛矿渣本身稳定性较好，不胀裂，含硫量低，没有铁锰分解趋向，而且长期堆存在露天渣场的高钛重矿渣十分稳定，没有破裂粉化或其它分解现象，具有2～3级石料的力学强度，耐磨性不亚于石灰岩。
[0005]钼尾矿是钼选矿工业中排放的固体废弃物，具有普遍粒度小，回收价值低的特点，属于大宗尾矿库中较常见的一类尾矿。钼尾矿的主要成分为SiO2和Al2O3，两者含量通常占到整体的70％～80％以上，相较于其它尾矿，具有相对稳定的基本性质，且密度小适于替代天然砂，被大量应用于建材行业。
[0006]现有技术中，CN109574610A《一种利用钢渣高效制备低成本碳化砖的方法》公开了一种以钢渣为主要原料制备碳化砖的方法。该方法将各种原料通过压制成型的方式压实后，再放入标准碳化养护箱进行碳化养护，在短时间内获得高强度的碳化制品。但该方法中
由于原料本身在低水胶比情况下拌合，较大的黏度使得原料的搅拌与运输非常困难，难以称量每个碳化砖原料的用量，搅拌过程和压制成型也要耗费大量电力，虽在环境效益和温室效应上有很大好处，但总体上经济效益相对较差。

技术实现思路

[0007]本专利技术首先提供了一种固废建材制品的制备方法，包括：以钢渣为原料，将所述原料与占其总干基质量的50％～60％的水混合后，制得拌合浆体；将所述拌合浆体与混合中砂混合并且浇筑成型后，先在空气中养护20～36h，然后脱模后在CO2环境中碳化养护，制得固废建材制品；
[0008]所述混合中砂由钒钛矿渣砂和钼尾矿砂混合制成；其中，钒钛矿渣砂的重量百分比为30％～60％。
[0009]本专利技术的制备方法采用0.5～0.6的水胶比，且在拌合物工作性能不佳时还可外加少量减水剂，确保建材制品的拌合物具有较好的流动性，这有利于拌合物的搅拌和输送，便于装填各种规格样式的模具，使其不仅仅局限于建筑板材、各种型号的砖、砌块等规则制品，还能用于制作各种装饰品等其他使用场景，兼具环境效益和经济效益。
[0010]而且，本专利技术还发现，通过固废制品原材料适宜的配合比，在浇筑成型后，先在空气中养护20～36h，能够使样品具有较好的力学强度顺利完成脱模过程，脱模时样品无缺棱或掉角，当空气养护时间不在上述范围内时，不好进行脱模。
[0011]同时，本专利技术发现通过采用上述配比的钒钛矿渣砂和钼尾矿砂混合制成的中砂使用，能够较好的解决钒钛矿渣砂作为骨料使用时具有的吸水性较大的问题，也使得制备的固废建材制品能够具有更加优异的性能。
[0012]而且，钒钛矿渣砂与钼尾矿砂的表观密度都相对较小，作为细骨料时能够在一定程度上减小该建材制品的整体重量，以弥补钢渣密度较大的缺点，便于建材制品的运输和多场景应用。
[0013]此外，钒钛矿渣砂本身也具有一定的胶凝活性，这使得钒钛矿渣砂表面的晶格缺陷处能够在钢渣提供的碱性环境下溶出部分硅(铝)氧四面体或者硅(铝)氧四面体团，发生火山灰效应，在钒钛矿渣砂表面生成少量水化产物，从而改善浆体骨料界面过渡区的结构，从宏观上提高建材制品的抗压强度。
[0014]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述混合中砂的细度模数为2.5～3.0；
[0015]和/或，所述混合中砂与所述原料的重量比例为2～3：1。
[0016]在上述配比下，能够进一步提高建材制品的抗压强度。
[0017]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述CO2来源于工业废气；和/或，所述工业废气中的CO2的浓度为10％～25％。
[0018]在具体实施过程中，工业废气来源包括但不限于水泥窑废气或石灰窑废气。
[0019]通过利用工业废气中的低浓度二氧化碳，不仅能够大量吸收工业尾气中的二氧化碳，延缓温室效应，而且一定浓度的二氧化碳对大掺量钢渣制品力学性能的增长有着非常明显的促进作用，能够使得钢渣中f
‑
CaO和f
‑
MgO组分大幅减少，这不仅有利于缩短钢渣制品的养护周期，更有利于提高产品的生产效率以及钢渣的利用率。
[0020]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述钒钛矿渣砂源自高温熔渣经风淬处理后
制得的粒化高炉钒钛矿渣。
[0021]钒钛矿渣经过风淬处理后，会形成包含大量呈现球形细小颗粒的粒化高炉钒钛矿渣，在一定程度上弥补了其因吸水量较高造成的体系工作性能下降的缺点；同时呈球形颗粒的钒钛矿渣砂也能起到滚珠的作用，更有利于拌合物的搅拌和输送，此外，本专利技术对钒钛矿渣的吸水率不做要求。
[0022]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述钢渣为转炉钢渣、平炉钢渣或电炉钢渣中的至少一种；所述钢渣中CaO的重量含量为35％以上。
[0023]作为本专利技术的一种优选的实施方案，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固废建材制品的制备方法，其特征在于，包括：以钢渣为原料，将所述原料与占其总干基质量的50％～60％的水混合后，制得拌合浆体；将所述拌合浆体与混合中砂混合并且浇筑成型后，先在空气中养护20～36h，然后脱模后在CO2环境中碳化养护，制得固废建材制品；所述混合中砂由钒钛矿渣砂和钼尾矿砂混合制成；其中，钒钛矿渣砂的重量百分比为30％～60％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合中砂的细度模数为2.5～3.0；和/或，所述混合中砂与所述原料的重量比例为2～3：1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述CO2来源于工业废气；和/或，所述工业废气中的CO2的浓度为10％～25％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钒钛矿渣砂源自高温熔渣经风淬处理后制得的粒化高炉钒钛矿渣。5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肇嘉，王卉，李宁，郑永超，陈旭峰，周钰沦，房桂明，
申请(专利权)人：河北睿索固废工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：