一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统、方法及产品技术方案

本发明专利技术公开了一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统、方法及产品，属于应用固废、环保技术领域。所述系统包括钢渣预处理单元、预混合单元和恒温矿化单元。制备方法为：先采用三级破碎的方法对钢渣进行预处理得到钢渣粉体，然后将所述钢渣粉体、石膏和水泥送入返混式混料仓内混合，得到混合料；最后将所述混合料、全尾矿和水送入至恒温矿化反应器内，在超临界CO2条件下进行反应，即得到所述建筑材料。本发明专利技术利用超临界CO2矿化工艺将钢渣和全尾矿制备成建筑材料，有效解决了废弃物污染的问题，并且，制备的建筑材料还具有较高的力学性能，可以应用在不同的建筑领域，是未来建筑材料领域的一项有前景的技术。筑材料领域的一项有前景的技术。筑材料领域的一项有前景的技术。

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统、方法及产品


[0001]本专利技术属于应用固废、环保
，具体涉及一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统、方法及产品。

技术介绍

[0002]建筑材料废弃物一直是亟待解决的环保问题之一。常规生产过程所产生的废气和产物，往往造成环境污染，对人类、生态环境造成巨大威胁。因此，绿色环保的建筑材料的生产方法是当今业界迫切需要的创新。
[0003]在现有技术中，人们往往利用一定技术手段将废弃物制备成建筑材料。例如钢渣矿化技术，通过将钢渣与其他原材料反应，产生矿化反应，将钢渣转化为一种新型的建筑材料。但是，利用钢渣矿化技术制备建筑材料的方法，往往需要大量能源，并且还会产生大量二氧化碳等废弃气体。因此，本领域亟需一种新型的钢渣协同矿化CO2制备建筑材料的方法。
[0004]专利CN115466072A研究了一种CO2矿化钢铁业固体废弃物的建筑材料及制备方法，提出了一种利用固废中活性钙成分固定二氧化碳，限定可矿化固废与硅铝质固废的质量比，使其具有较高的矿化活性，从而使固废制品在提高固碳率的同时达到一定的抗压强度，且过程中无需额外加热，节约能源。专利CN114538876A研究了一种用工/矿业固废矿化CO2制备矿山胶结充填材料的方法，提出了工/矿业固废与硝酸铵在反应器中熔盐活化，再通过水浸处理，得到的水浸液与二氧化碳反应获得矿化渣，将CO2矿化封存与地质封存技术有机融合，实现双碳战略下金属矿山开采的升级转型。以上两个专利都是利用钢渣来制备建材，并且通过采用矿化等方法将钢渣进行处理。然而，其仍然存在着一些问题，如在预处理和矿化过程中需要使用大量酸或碱，在生产过程中可能产生二次污染且消耗大量的化工原料，同时固废固定CO2效率偏低等，这些问题需要进一步地改善。
[0005]综上所述，如何研究一种连续、高效、矿化效率高的钢渣协同矿化CO2制备建筑材料的系统和方法是十分必要的。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统、方法及产品。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]本专利技术的技术方案之一：提供一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统，所述系统依次包括钢渣预处理单元、预混合单元和恒温矿化单元；
[0009]所述预混合单元入口与所述钢渣预处理单元出口连通，所述预混合单元出口与所述恒温矿化单元入口连通；
[0010]所述钢渣预处理单元依次包括颚式破碎机、圆锥破碎机、辊压破碎机、除铁器和管
磨机；
[0011]所述预混合单元包括返混式混料仓；
[0012]所述恒温矿化单元包括恒温矿化反应器。
[0013]有益效果：本专利技术通过对钢渣进行预处理，保证了其与其他物料能进行充分混合，满足矿化对原料的要求，在矿化前对物料进行预混合可以提高物料的均一性，为获得较佳品质的产品提供了保障。再通过矿化反应实现了废弃物的矿化，最终获得优于传统产品的建筑材料，实现废弃物的资源化回收利用。
[0014]本专利技术的技术方案之二：本专利技术提供了一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的方法，包括以下步骤：
[0015](1)将钢渣送入所述钢渣预处理单元进行分级破碎处理，再经所述除铁器磁选、管磨机碾磨后得到钢渣粉体；
[0016](2)将所述钢渣粉体、石膏和水泥送入所述返混式混料仓内混合，得到混合料；
[0017](3)将所述混合料、全尾矿和水送入至所述恒温矿化反应器内，在超临界CO2条件下进行反应，即得到所述建筑材料。
[0018]有益效果：本专利技术通过除铁器磁选去掉了粒子钢和渣粒，进一步减少了杂质的影响。而且，本专利技术中整个钢渣预处理的过程中粉体处于封闭输送系统中，减少了粉尘逸出，无环境污染。
[0019]进一步地，步骤(1)中所述碾磨至100
‑
800目，优选为500
‑
600目。
[0020]有益效果：粉料的粒径越小，其表面积越大，越有利于与其他物料及CO2充分混合，矿化效果更好，获得的产品品质更加稳定。但是粒径如果过小，粉体的加工难度越大，对设备要求越高，因此，本专利技术将钢渣碾磨至100
‑
800目。
[0021]进一步地，步骤(1)中所述分级破碎处理包括以下步骤：先采用所述颚式破碎机进行一级破碎，将粒径小于100mm的钢渣再采用所述圆锥破碎机进行二级破碎，接着将粒径小于10mm的钢渣继续采用所述辊压破碎机进行三级破碎，经过筛分后得到粒径小于3mm的钢渣。
[0022]有益效果：本专利技术中对钢渣采用三级不同类型破碎设备进行破碎预处理，可有效提高破碎效率，降低破碎能耗，同时满足破碎后物料更加均匀的要求。
[0023]进一步地，步骤(2)中所述钢渣粉体、石膏和水泥的质量比为(9
‑
10)∶3∶(3
‑
4)；所述混合时的搅拌速度为150
‑
300rpm，时间为20min，温度为20
‑
35℃。本专利技术在混合料进入返混式混料仓过程中，开启混料仓中搅拌装置，满足钢渣粉体、石膏和水泥进行充分的混合。
[0024]进一步地，步骤(3)中所述混合料、全尾矿和水的质量比为(7
‑
8)∶(1
‑
2)∶1；所述反应的温度为35
‑
75℃，时间为20
‑
240min，压力为8
‑
20MPa，CO2浓度为95
‑
99％。
[0025]有益效果：本专利技术通过返混式混料仓对不同比例的物料进行预混合后，物料更加均匀，使得反应物之间的接触面积增大，从而提高矿化反应效率和速度。经过预混后还可以较快地进入反应状态，从而减少CO2的矿化反应时间，提高反应效果和产品生产效率。反应效率的提高，使反应温度和反应时间得到优化，从而减少矿化过程中的能源消耗。矿化过程通过严格控制反应条件，进一步促进反应物之间的相互作用和反应速率，提高矿化效率。而且，将矿化反应条件控制在上述范围内可以进一步改善矿化反应的产品质量和纯度，有效提高产品的商业价值和使用效果。
[0026]进一步地，步骤(3)中所述超临界CO2的制备工艺，具体为：采用CO2循环系统，CO2气体通过压缩机进行压缩，获得加压至3
‑
6MPa的加压气体后送入CO2储罐中，加压后的CO2气体通过加压泵进一步加压至4
‑
7MPa，得到液态CO2，并送入液态CO2罐中，液态CO2通过加压泵对CO2液体再进一步加压至7.39MPa以上，液态CO2通过温控器进行加热升温，温度升至31.3
‑
60℃，即可得到超临界CO2气体，然后送入恒温矿化反应器中参与反应。
[0027]本专利技术的技术方案之三：本专利技术还提供了一种采用上述钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的方法制备得到的建筑材料。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的系统，其特征在于，所述系统依次包括钢渣预处理单元、预混合单元和恒温矿化单元；所述预混合单元入口与所述钢渣预处理单元出口连通，所述预混合单元出口与所述恒温矿化单元入口连通；所述钢渣预处理单元依次包括颚式破碎机、圆锥破碎机、辊压破碎机、除铁器和管磨机；所述预混合单元包括返混式混料仓；所述恒温矿化单元包括恒温矿化反应器。2.一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钢渣送入所述钢渣预处理单元进行分级破碎处理，再经所述除铁器磁选、管磨机碾磨后得到钢渣粉体；(2)将所述钢渣粉体、石膏和水泥送入所述返混式混料仓内混合，得到混合料；(3)将所述混合料、全尾矿和水送入至所述恒温矿化反应器内，在超临界CO2条件下进行反应，即得到所述建筑材料。3.根据权利要求2所述的一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碾磨至100
‑
800目；所述分级破碎处理包括以下步骤：先采用所述颚式破碎机进行一级破碎，将粒径小于100mm的钢渣再采用所述圆锥破碎机进行二级破碎，接着将粒径小于10mm的钢渣继续采用所述辊压破碎机进行三级破碎，经过筛分后得到粒径小于3mm的钢渣。4.根据权利要求2所述的一种钢渣协同矿化二氧化碳制备建筑材料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述钢渣粉体、石膏和水泥的质量比为(9
‑
10)∶3∶(3
‑
4)；所述混合的搅拌速度为150

【专利技术属性】
技术研发人员：张静文，于文静，赵玉慧，王燕峰，李磊，
申请(专利权)人：北科蕴宏环保科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：