一种高强碳酸化钢渣板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强碳酸化钢渣板的制备方法，涉及建筑材料技术领域；先将钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂粉磨，加水混合，压制成第一胚体；再在1300

【技术实现步骤摘要】
一种高强碳酸化钢渣板的制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，特别涉及高强碳酸化钢渣板的制备方法。

技术介绍

[0002]炼钢过程会产生大量冶金渣，而综合资源化利用率只有30％左右。钢渣的综合利用率不足已经成为限制钢铁行业健康发展的关键问题。钢渣含有多种碱性矿物及重金属元素，其大量堆存会造成地下水污染。当以钢渣为原料制备建筑材料时，其含有会引起安定性不良的膨胀组分(游离氧化钙/氧化镁，f
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CaO/f
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MgO)，直接利用会引发混凝土的严重质量问题。钢渣是一种弱胶凝活性材料，早期强度低，凝结时间长。钢渣利用的关键是改善其安定性，提高反应活性及环境友好性。
[0003]矿物碳酸化是解决钢渣资源化利用的有效方法。利用碳酸化可有效提高钢渣安定性；碳酸化养护2h之后，游离CaO和MgO的含量分别从4.21％、1.12％降低到0.60％、0.36％。降低钢渣渗滤液pH并限制一些微量元素浸出，改善其对环境质量的不利影响；数小时内显著提升制品强度；按年产钢渣1.25亿吨，1kg 钢渣可固定178g CO2(72h养护，前期实验结果)计算，每年通过矿物碳酸化处理钢渣可固定0.22亿吨CO2。因此，矿物碳酸化制备建材制品具有巨大的固碳潜力，在CO2高效固定、固体废弃物资源化利用等方面具有诸多显著经济环境效益。
[0004]现有的钢渣碳酸化技术中，钢渣碳酸化增重率(即固定CO2的能力)约为 9.48％，远低于钢渣碳酸化增重率的理论值37％。钢渣碳酸化制品抗压强度约为 20
‑
40MPa，而其抗压强度取决于钢渣的矿物组成以及碳酸化工艺。因此如何进一步提升钢渣的碳酸化增重率与固碳能力，提升钢渣碳酸化制品的强度使其适用于更广泛的领域是本领域人员研究的热点。此外，将碳酸化后的钢渣用于制备碳化砖等建筑材料，例如中国授权专利CN111875332B提供的一种湿磨电石渣制备碳化砖的方法，该方法使用电石渣、石膏、矿渣和细骨料加水搅拌成砂浆，在压制成型，最后放入碳化室中，CO2环境中恒温恒湿碳化养护，然而这种以矿渣或钢渣为原料的碳化砖，对CO2的吸附固定能力有限，制备的碳化砖的力学强度也亟待进一步提高。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了高强碳酸化钢渣板的制备方法，具体通过以下技术实现。
[0006]一种高强碳酸化钢渣板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、取钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂粉磨，搅拌均匀后加水混合，压制成第一胚体，加水量以压制成第一胚体为基准；
[0008]或者取钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂加水粉磨，混合均匀，再经过干燥并压制成第一胚体，干燥程度以压制成第一胚体为基准；
[0009]所述钙补充剂为电石渣、石灰、石灰岩、大理石、大理石渣中的至少一种，所述硅补
充剂为二氧化硅、石英砂、硅胶、硅灰中的至少一种；
[0010]硅补充剂和钙补充剂的用量，以所述第一胚体中CaO和MgO二者的总物质的量与SiO2、Fe2O3和Al2O3三者的总物质的量的比例为2:1，以及所述第一胚体中的Fe2O3和SiO2的物质的量的比例为(0.01
‑
0.3):1为基准；晶型控制剂的加入量为钢渣、硅补充剂、钙补充剂的总重量的0.5％；
[0011]S2、将步骤S1获得的第一胚体在1300
‑
1450℃下重构反应，保温4
‑
5h，降温冷却待用；
[0012]S3、将步骤S2制备的产物进行粉磨，过80
‑
200目筛；再加水拌和，压制成第二胚体；将所述第二胚体进行碳酸化养护，制成高强碳酸化钢渣板成品。
[0013]本专利技术提供的上述高强碳酸化钢渣板的制备方法中，由于重构反应属于固态物料之间的化学反应，因此，各物料的接触面积越大，反应效率越高。只有将各物料制成固定形状，才能保证各物料最大限度地相互接触。如果仅仅是将各物料的粉末简单混合堆放后重构反应，则反应效率十分有限。因此，步骤S1中，在对原料进行重构反应之前，需要先将钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂粉磨成粉料，然后混合均匀，再制备成固定形状的第一胚体。
[0014]制备第一胚体的方法有两种：第一种方法是干法混合制胚，即将各原料(钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂)干法混合均匀后，加水拌和成泥状，然后压制成第一胚体，加水的量不能太多，只要能保证制成的第一胚体能保持固定的形状即可；第二种方法是湿法混合制胚，即将各原料加水搅拌，这样能尽可能使所有物料混合均匀，此时的浆料流动性非常高，无法制成第一胚体，因此需要在烘箱/干燥箱中干燥至一定程度，蒸发去除部分水，直至物料中的含水量适中，适合压制成第一胚体，例如可以100℃左右干燥24
‑
48h。第一胚体的形状只要求保持原料不坍落流动即可，常用的可以用圆柱或长方体形状，圆柱形的尺寸为直径为100mm左右，高为10
‑
30mm胚体，最佳为15mm。
[0015]一般而言，钢渣中含有氧化钙、氧化铁、二氧化硅、氧化镁、氧化铝等化合物，钙补充剂(以电石渣为例)中一般含有氧化钙、氧化铝等化合物，硅补充剂的主要成分为二氧化硅，不同来源的钢渣、钙补充剂和硅补充剂的化合物成分含量无法确定。因此，本专利技术提供的制备方法中，钢渣、硅补充剂和钙补充剂的具体用量，主要以最终第一胚体中的各种化合物的物质的量比例为准，保证第一胚体中CaO和MgO二者的总物质的量与SiO2、Fe2O3和Al2O3三者的总物质的量的比例为2:1，同时还保证Fe2O3和SiO2的物质的量的比例为(0.01
‑
0.3):1。步骤 S2中，重构反应的温度受到Fe2O3的影响；Fe2O3含量高，则烧制温度需要相对略微下降；如果Fe2O3含量低，则烧制温度可以相对提高，但是，在1300
‑
1450℃重构温度下，最终制备的钢渣板的各项性能效果最好。重构结束后，需要对第一胚体快速冷却降温，理论上降温速度越快越好，但在试验或实际生产中，不可能无限提高降温速度，因此一般可以针对实际生产情况，将降温速度控制在相对合理的范围内。对于重构产物，需要(在行星式球磨机中)重新粉磨，并过筛，再加水拌和，并在模具中压制成第二胚体，最终采用一般的碳酸化养护方法制成钢渣板成品。模具的尺寸可以根据实际应用需求进行选择，例如可以选用(90
‑
120) mm
×
(90
‑
120)mm
×
(10
‑
30)mm，进一步可以最优选为100mm
×
100mm
×
10mm。
[0016]本专利技术为了进一步提升钢渣碳酸化制品的各项性能，先对钢渣原料中所含的各种化合物的比例进行调整，向钢渣原材料中补充钙和硅，调控钢渣中铁的含量；再对钢渣的矿
物组成进行高温重构处理，最终显著提升了重构后的混合料中富本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强碳酸化钢渣板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂粉磨，搅拌均匀后加水混合，压制成第一胚体，加水量以压制成第一胚体为基准；或者取钢渣、硅补充剂、钙补充剂、晶型控制剂加水粉磨，混合均匀，再经过干燥并压制成第一胚体，干燥程度以压制成第一胚体为基准；所述钙补充剂为电石渣、石灰、石灰岩、大理石、大理石渣中的至少一种，所述硅补充剂为二氧化硅、石英砂、硅胶、硅灰中的至少一种；硅补充剂和钙补充剂的用量，以所述第一胚体中CaO和MgO二者的总物质的量与SiO2、Fe2O3和Al2O3三者的总物质的量的比例为2:1，以及所述第一胚体中的Fe2O3和SiO2的物质的量的比例为(0.01
‑
0.3):1为基准；晶型控制剂的加入量为钢渣、硅补充剂、钙补充剂的总重量的0.5％；S2、将步骤S1获得的第一胚体在1300
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1450℃下重构反应，保温4
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5h，降温冷却待用；S3、将步骤S2制备的产物进行粉磨，过80
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200目筛；再加水拌和，压制成第二胚体；将所述第二胚体进行碳酸化养护，制成高强碳酸化钢渣板成品。2.根据权利要求1所述的高强碳酸化钢渣板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，当取钢渣、硅补充剂、钙补充剂和晶型控制剂加水粉磨时，加水量为2.5
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5L/kg。3.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，卢豹，冯琪，孙朝惜，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：