【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废弃物资源化利用，具体涉及一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法。
技术介绍
0、技术背景
1、
2、钢渣的主要成分适合作为水泥原料，但游离氧化钙的存在严重降低了其作为建材使用时的安定性。因此，通过钢渣固化co2以降低碳排放并制备高附加值轻质碳酸钙及水泥原料，不仅可以达到“以废治废”的效果，还会实现二次资源的有效利用。
3、钢渣固化co2的常见方式有干法和湿法碳化法。干法碳化法是钢渣直接与二氧化碳发生碳酸化反应。专利cn101269920a中公开一种钢渣碳酸化处理的方法，在350～800℃、0.1～3.6大气压下的沸腾反应器中，使粒径≤15mm的钢渣与co2气体反应2～12小时。该专利技术一步完成碳酸化反应，步骤简单，但其在高温高压下进行，能耗较高，经济效益较差。
4、湿法碳化法先浸出钢渣中的钙、镁离子，然后通入二氧化碳，生成碳酸盐产物，该产物纯度较高，可用于生产化工原料。专利cn104828850a中公开了一种用钢渣制取高纯度轻质碳酸钙的方法，该专利技术将钢渣细磨至40μm后，利用0.5%醋酸提取钢渣中的氧化钙，经加碱调节ph、过滤、澄清后，通入钢厂烟道废气中的二氧化碳气体进行碳化，从而制得高纯度轻质碳酸钙，并且钢渣中氧化钙含量降低后，可作为填料用于水泥基。但是该方法需要细磨，能耗较高，且固液比高达1∶200，耗水量大，浸出液未实现循环使用，存在二次污染的风险。专利cn116462217a中公开一种用钢渣制取碳酸钙的方法，细磨钢渣后选用氯化铵、硝酸铵等溶液搅拌浸
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，可有效解决钢渣废弃物和二氧化碳大量排放的难题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，包括以下步骤：
4、（1）将钢渣破碎，加入醋酸溶液酸化，制成酸化钢渣；
5、（2）将酸化钢渣进行微波活化处理，制成活化钢渣；
6、（3）将活化钢渣进行气淬骤冷，加水稀释至浸出液与钢渣质量比为3～10∶1，并调节ph=2.0～2.5，搅拌10～90 min，过滤获得含钙滤液和尾渣；
7、（4）向含钙滤液中通入co2气体，40～70℃下搅拌30～120min，调节ph=7～8，过滤获得轻质碳酸钙和滤液。
8、进一步地，本专利技术所述钢渣的主要成分及质量百分含量分别为cao：40%～50%，mgo：5%～15%，sio2：10%～20%，al2o3：1%～5%，feo：10%～20%，mno：1%～5%。
9、进一步地，本专利技术步骤（1）所述钢渣破碎后粒度为5～50 mm。
10、进一步地，本专利技术步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度30～70%，使用工业醋酸配制而成；所述钢渣质量与所述醋酸溶液的质量比为1～3∶1。
11、进一步地，本专利技术步骤（1）所述酸化温度为40～80℃，酸化时间为30～90min。
12、进一步地，本专利技术步骤（2）中所述微波活化时的微波频率为2435～2465mhz，活化时间为30～60min。
13、进一步地，本专利技术步骤（3）所述气淬骤冷采用的是空气，气淬压力为0.2～0.5mpa，气淬时间为10～30min；
14、进一步地，本专利技术步骤（3）所述尾渣中游离氧化钙含量低于0.5%，含钙胶凝组分较高，可用作水泥原料。
15、进一步地，本专利技术步骤（4）中所述co2气体采用的是钢厂尾气，所述钢厂尾气中co2浓度为15～45%。
16、进一步地，本专利技术步骤（4）中产生的滤液加硝酸调节ph=2，可返回用到步骤（1）醋酸酸化中。
17、本专利技术步骤（3）所述含钙滤液中钙离子的浸出率大于60%；
18、本专利技术步骤（4）所述轻质碳酸钙的白度在95以上。
19、本专利技术具有以下优点和积极效果：
20、（1）通过高浓度醋酸酸化扩大钢渣的裂隙，促进溶解含钙组分特别是游离氧化钙；含游离氧化钙的相位是钢渣中最弱的部分，微波强化处理所产生的热效应、空化效益以及机械效益，进一步提高了钢渣的反应活性；通过空气气淬骤冷活化钢渣，可以中断钢渣的损伤愈合过程，有效细化钢渣矿物，进一步提高了钙的浸出率，并且将醋酸亚铁氧化为醋酸铁，水解后产生氢氧化铁，减少了对后续碳化过程的干扰。醋酸酸化-微波活化-空气气淬相结合，使得本工艺对钢渣粒度要求较低，减少了细磨所需的高额能耗成本。
21、（2）本工艺采用醋酸溶液浓度高、用量少，有效节约了水资源；碳化反应产生的浆液返回前端步骤中，体系内部循环，避免了环境污染；尾渣中游离氧化钙含量极低、含钙胶凝组分较高，适宜作为水泥原料；工艺操作简单、碳酸钙产品纯度较高，有效解决了钢渣废弃物以及二氧化碳资源利用的技术难题。
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1.一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，所述钢渣的主要成分及质量百分含量分别为CaO：40%～50%，MgO：5%～15%，SiO2：10%～20%，Al2O3：1%～5%，FeO：10%～20%，MnO：1%～5%。
3. 根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述钢渣破碎后粒度为5～50 mm。
4.根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述醋酸溶液的质量浓度30～70%；所述钢渣与醋酸溶液的质量比为1～3∶1，。
5.根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述酸化温度为40～80℃，酸化时间为30～90min。
6.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，步骤（2）中微波活化时的微波频率为2435～2465MHz，活化时间为30～60min
7. 根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，步骤（3）所述气淬骤冷采用的是空气，气淬压力为0.2～0.5 MPa，气淬时间为10～30min。
8.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，步骤（4）中所述CO2气体采用的是钢厂尾气，所述钢厂尾气中CO2浓度为15～45%。
9.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，步骤（4）所述滤液加酸调节至pH=2，可返回用到步骤（1）所述醋酸酸化中。
10.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，步骤（4）所述轻质碳酸钙白度在95以上。
...【技术特征摘要】
1.一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种钢渣同时制备轻质碳酸钙和水泥原料的方法，其特征在于，所述钢渣的主要成分及质量百分含量分别为cao：40%～50%，mgo：5%～15%，sio2：10%～20%，al2o3：1%～5%，feo：10%～20%，mno：1%～5%。
3. 根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述钢渣破碎后粒度为5～50 mm。
4.根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述醋酸溶液的质量浓度30～70%；所述钢渣与醋酸溶液的质量比为1～3∶1，。
5.根据权利要求1所述一种钢渣固定二氧化碳制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤（1）所述酸化温度为40～80℃，酸化时间为30～90min。
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵素兴，王改荣，李鹏阳，张彩东，李兰杰，田志强，
申请(专利权)人：河北大河材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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