一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土及其制备方法与应用。本发明专利技术利用钢渣作为原材料，在压力

【技术实现步骤摘要】
一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其是涉及一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钢渣是冶金行业产生的大宗固体废弃物，其产量占钢铁总产量的15%
‑
20%，但利用率很低，通常作为固体废弃物填埋或露天堆放，这不仅占用了土地资源，而且由于钢渣的高碱性，严重影响自然环境和对人类健康造成了严重危害，亟需开发新技术对钢渣进行环保资源化利用。将钢渣研磨成细填料，然后用作水泥生产或混凝土外加剂的原材料，是目前钢渣资源化利用得主要方式。此外钢渣还可以作为补充胶凝材料。然而，钢渣存在很多缺点，如可磨性差，相对较差的水化活性和火山灰性能，显著限制了其在建筑材料中的使用。钢渣还存在安定性不良的问题，这是由于其中含有游离氧化钙(f
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CaO)，在后期水泥基材料使用过程中与水和CO2发生反应膨胀和开裂，成为钢渣资源化利用的主要障碍之一。化石燃料燃烧过程种排放的SO2和CO2，不仅污染环境而且增加温室气体效应。因此，探索利用显碱性钢渣湿法捕集废气中SO2和CO2，生成硫化
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碳化钢渣兼顾钢渣的安定性和活性，并再利用到建筑材料行业具有越来越重要的意义。在前期的研究中，专利技术人对钢渣的利用进行了尝试，如，利用钢渣颗粒湿法捕集废气中SO2和CO2，消除安定性后作为骨料添加水泥后制备透水砖，另外，专利技术人还利用钢渣进行碳化后制备低等级胶凝材料，并对相关技术申请专利进行了保护。
[0003]砖是一类建筑和/或路面基础材料，其应用场景广泛，使用量巨大，对制备成本较为敏感。免烧砖制备省去了高温加热过程，降低了制备过程能耗和高温加热成本。然而，免烧砖一般采用大比例的水泥作为粘结料，砂子、碎石等天然材料作为骨料，原料成本相对较高，影响了产品经济性及其市场竞争力。
[0004]总体而言，目前将钢铁行业生产过程中排放的废渣，以及工业废气和废热协同处置的工艺较少，或者是在处置过程中整个工艺仅侧重于废渣或废气或废热单一场景。有必要对现有技术进行改进，提高工业固废、废热的综合利用，降低天然原料和燃料的使用，对保护生态环境，实现节能减排具有积极意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土及其制备方法与应用，具体的，本专利技术利用钢渣作为原材料，在压力
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湿法条件下与工业废气进行处理制备硫化钢渣与碳化钢渣，将硫化钢渣和碳化钢渣进行细磨后制备胶凝材料，可完全取代水泥作为胶凝材料，并添加碳化钢渣作为骨料，经热烟气养护制备混凝土，可用作免烧砖的原料，本专利技术利用全工业污染物作为主要组分，有效解决当前工业废渣、废气和废热协同处置的困难，实用性强，环境效益高。
[0006]具体的，本专利技术碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1）对钢渣颗粒进行筛分，得钢渣备用；2）对工业废气进行脱销、除尘处理得热含硫含碳废气，并进行SO2和CO2含量检测；3）取部分钢渣在压力
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湿法条件下对热含硫含碳废气进行脱硫处理，得硫化钢渣与热含碳废气，将硫化钢渣进行细磨，得硫化钢渣细粉；4）取另一部分钢渣在压力
‑
湿法条件下对热含碳废气进行脱碳处理，得碳化钢渣与热净化烟气，取部分碳化钢渣进行细磨，得碳化钢渣细粉；5）按重量比取碳化钢渣细粉、硫化钢渣细粉、碳化钢渣、外加剂、水搅拌混合均匀，成型，利用热净化烟气进行养护，即得钢渣基热烟气养护混凝土。
[0007]利用本专利技术方法制备得到的硫化钢渣细粉和碳化钢渣细粉作为胶凝材料，可满足制备混凝土的力学性能和耐久性的技术要求，经过热净化烟气的热养护，可完全替代水泥制备混凝土制品。现有技术中制备碳化钢渣粉的方法为将钢渣颗粒进行研磨成钢渣粉后进行碳化，本专利技术研究表明，采用本专利技术钢渣颗粒经硫化和碳化后，再进行粉磨至胶凝材料粒度的硫化钢渣细粉和碳化钢渣细粉活性优于现有技术先粉磨再碳化或者硫化的方式，因此，本专利技术制备得到的硫化钢渣细粉和碳化钢渣细粉可直接作为胶凝材料完全取代水泥，添加骨料则可直接制备混凝土。理所当然的，添加部分水泥与本专利技术具有相同专利技术构思的技术也应属于本专利技术的保护范畴。
[0008]优选的，步骤1）筛分后钢渣粒径为1
‑
10mm。
[0009]优选的，步骤2）工业废气为燃煤电厂废气、水泥窑废气、钢铁厂高炉尾气的至少一种。
[0010]更有选的，步骤2）热含硫含碳废气温度为100
±
10℃, SO2占比0.01
‑
0.05%，CO2占比8
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20%，更有选的，SO2占比0.02%，CO2占比10%。
[0011]优选的，步骤3）和步骤4）压力
‑
湿法条件采用盛放吸收液并设置进气管路、出气管路的加压装置。
[0012]优选的，所述吸收液为水，液固比为0.2
‑
0.6，压力为0.1
‑
1MPa。
[0013]优选的，步骤3）脱硫时间为5
‑
15min，细磨采用球磨、气动磨的至少一种，硫化钢渣细粉粒径小于0.075mm，比表面积大于600m2/kg，游离氧化钙浓度0.2
±
0.1%。
[0014]优选的，步骤4）脱碳时间为60
‑
120min，细磨采用球磨、气动磨的至少一种，碳化钢渣细粉粒径小于0.075mm，比表面积大于600m2/kg，游离氧化钙浓度1.0
‑
1.5%。
[0015]本专利技术根据工业废气处理处理过程中脱销
‑
除尘
‑
脱硫
‑
排放CO2的顺序，利用压力
‑
湿法工艺接续处理工业废气中的SO2和CO2，制备得到硫化钢渣与碳化钢渣，实现了工业废气的精准化再利用。
[0016]优选的，步骤5）碳化钢渣细粉、硫化钢渣细粉、碳化钢渣质量比为70
‑
90：25
‑
30：350
‑
500，外加剂和水适量，外加剂包括减水剂、缓凝剂、速凝剂的至少一种，其中，外加剂添加量可以为0。
[0017]优选的，步骤5）成型采用震动3
‑
5min后进行压制成型。震动可以除去气泡并增加密实度。
[0018]优选的，步骤5）热净化烟气温度为60
±
5℃，养护时间为28d。本专利技术研究表明，热净化烟气中不但提供热环境加速胶凝材料水化，其仍然存在部分CO2，可进一步加强碳化，提高力学性能，最重要的是，可以降低混凝土体积膨胀率，提高混凝土制品体积稳定性。
[0019]本专利技术还涉及钢渣基热烟气养护混凝土，具体的，由上述制备方法制备得到。
[0020]本专利技术还涉及上述钢渣基热烟气养护混凝土的应用，具体的，所述混凝土为免烧砖。所述免烧砖可用作步道砖等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）对钢渣颗粒进行筛分，得钢渣备用；2）对工业废气进行脱销、除尘处理得热含硫含碳废气，并进行SO2和CO2含量检测；3）取部分钢渣在压力
‑
湿法条件下对热含硫含碳废气进行脱硫处理，得硫化钢渣与热含碳废气，将硫化钢渣进行细磨，得硫化钢渣细粉；4）取另一部分钢渣在压力
‑
湿法条件下对热含碳废气进行脱碳处理，得碳化钢渣与热净化烟气，取部分碳化钢渣进行细磨，得碳化钢渣细粉；5）按重量比取碳化钢渣细粉、硫化钢渣细粉、碳化钢渣、外加剂、水搅拌混合均匀，成型，利用热净化烟气进行养护，即得钢渣基热烟气养护混凝土。2.根据权利要求1所述碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1）筛分后钢渣粒径为1
‑
10mm。3.根据权利要求1所述碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2）工业废气为燃煤电厂废气、水泥窑废气、钢铁厂高炉尾气的至少一种。4.根据权利要求1所述碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，其特征在于，步骤3）和步骤4）压力
‑
湿法条件采用盛放吸收液并设置进气管路、出气管路的加压装置。5.根据权利要求4所述碳捕集钢渣基热烟气养护混凝土的制备方法，其特征在于，所述吸收液为水，液固比为0.2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，贾向明，
申请(专利权)人：唐山瑞坤环境检测服务有限公司，
类型：发明
国别省市：