一种钢渣固碳石的制备方法和应用与流程

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种钢渣固碳石的制备方法和应用。

背景技术：

1、中国的粗钢产量占全球粗钢产量的一半左右，每生产1吨的粗钢不仅会产生0.28至1吨的co2气体，还会产生10重量％至15重量％的钢渣。钢渣的有效综合利用在国外已经相对成熟，欧盟的钢渣有效利用率约为65重量％，美国的钢渣产出与利用基本达到了平衡。中国的钢渣综合利用率仅为20重量％，导致中国数亿吨钢渣的堆放搁置。钢渣的堆放不仅会占用大量的土地，还会对土壤、空气和水资源造成非常严重的污染。钢渣相对于水泥的水化活性较低，但具有较高的碳化活性，可以应用于建筑材料领域。

2、此外，工业生产中炉渣、电石渣和单氰胺渣等固废的排放量也很高，这类固废同样难以降解和处理，目前对这类固废的处理方式同样是堆放搁置，炉渣、电石渣和单氰胺渣的成分主要是碳酸钙、氧化钙和氢氧化钙等，钢渣的矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、ro相、铁酸二钙和游离氧化钙。可以利用钢渣的碳化特性，与固废复配，在工业尾气中二氧化碳的作用下，反应生成钢渣固碳石。同时解决固废难以处理和二氧化碳排放的问题。

3、目前部分科研工作者对钢渣固碳进行了研究，大多数研究只停留在了实验室阶段和原理探索阶段，并且几乎所有对于钢渣固碳的研究都需要很高的二氧化碳气体压力和99％以上的二氧化碳浓度等条件，这不但提高了生产成本，还不利于节能减排。本发明提出的钢渣固碳石可以直接利用企业排放的常压、低浓度二氧化碳尾气，无需对气体进行增压增浓处理，生产工艺简单，能耗低。此外，现有技术中的钢渣固碳产品强度不均匀，存在较多内部缺陷，力学性能不理想，难以作为实际工业生产活动中使用的建筑材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钢渣固碳石及其制备方法和应用。可解决钢渣等多种固废难以有效处理利用，以及工业废气中的二氧化碳排放处理成本高的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种钢渣固碳石的制备方法，其包括如下步骤：

4、1)将钢渣和其他工业固废破碎研磨至粒径60目至500目，得到研磨料；

5、2)取步骤1)得到的研磨料，按比例搅拌混合均匀得到混合料，其中钢渣和其他工业固废的比例为10:0至7.5:2.5，加入增强剂溶液，继续搅拌均匀，得到拌合料；

6、3)将拌合料置于密闭容器中陈腐一定时间；

7、4)将陈腐后的拌合料转移至模具中以特定的压制方式压制成坯体；和

8、5)将坯体置于碳化装置内，通入含有二氧化碳的工业尾气，养护一定时间，得到钢渣固碳石。

9、优选地，步骤2)中，所述钢渣和其他工业固废的比例为9.8:0.2至7.5:2.5。

10、优选地，步骤1)中，所述其他工业固废选自电石渣、赤泥、粉煤灰、硫脲渣、石英砂尾矿和单氰胺渣中的一种或多种。

11、优选地，步骤2)中，基于所述混合料的总量，以质量份计，所述混合料包含：钢渣50％至100％，炉渣0％至20％，电石渣0％至10％，赤泥0％至10％，粉煤灰0％至10％，硫脲渣0％至10％，石英砂尾矿0％至10％，单氰胺渣0％至20％。

12、更优选地，步骤2)中，基于所述混合料的总量，以质量份计，所述混合料包含：钢渣75％至95％，炉渣0％至20％，电石渣0％至10％，赤泥0％至10％，粉煤灰0％至10％，硫脲渣0％至10％，石英砂尾矿0％至10％，单氰胺渣0％至20％。

13、优选地，步骤2)中，所述增强剂溶液包含水和增强剂组分，其中基于增强剂溶液的总量，所述增强剂组分的质量分数为3％至20％，所述增强剂组分包含选自na2co3、nahco3、naoh、nacl、na2sio3和ca(oh)2的一种或多种的盐或碱。

14、优选地，步骤2)中，所述增强剂溶液是以水雾、水滴的形式加入所述混合料中。

15、优选地，步骤2)中，所述搅拌方式为普通搅拌或搅拌造粒。

16、优选地，步骤3)中，所述陈腐在常温常压避光条件下进行6至48h。

17、优选地，步骤4)中，所述压制为一次压制成型或多次压制成型，每次压制成型中胚体受到的压强为1mpa至40mpa，每次压制的保压时间在0.001s以上。

18、优选地，步骤5)中，所述含有二氧化碳的工业尾气，其二氧化碳浓度在2％以上，所述养护的温度为-10℃至200℃，所述养护的压力为0mpa至1.0mpa。此处，以mpa为单位的压力是百万帕斯卡表压，其相对于大气压。除非另有说明，否则，本文中与二氧化碳养护相关的以mpa为单位的压力均是百万帕斯卡表压。

19、更优选地，步骤5)中，所述养护的温度为-10℃至60℃。

20、优选地，步骤5)中，所述养护的时间为2h以上。所述养护包括保持恒定养护压力或在不同养护阶段保持不同养护压力。

21、优选地，根据本发明的钢渣固碳石的制备方法还包括步骤6)：用切割、抛光、增亮、防水、雕刻中的至少一种工艺对步骤5)所得的钢渣固碳石进行精加工处理。

22、优选地，步骤6)中，所述抛光为利用抛光机或抛光设备对钢渣固碳石表面进行处理。

23、优选地，步骤6)中，所述增亮为在钢渣固碳石表面滴加或涂抹抛光液、玻钢釉、抛光蜡和上光剂等抛光药剂的一种或几种，利用抛光机打磨1min至30min。

24、根据本发明的制备方法得到的钢渣固碳石毛板可以直接使用，也可以对其进行切割、抛光、增亮、防水、雕刻等精加工处理之后使用。

25、根据上述制备方法得到的钢渣固碳石，其具有大于15mpa的弯曲强度和大于70mpa的压缩强度。

26、根据本发明的制备方法得到的钢渣固碳石具有仿大理石或花岗石的外观。

27、根据本发明的制备方法得到的钢渣固碳石可用作室内外地板或装饰材料。

28、本文中使用的术语“工业固废”是指钢渣、炉渣、电石渣、赤泥、粉煤灰、硫脲渣、石英砂尾矿和单氰胺渣等在工业生产活动中产生的固体废物。

29、本文中使用的术语“陈腐”是指将混合好的拌合料湿料放置在不透日光的密闭容器(密封桶或密封袋)内，于常温常压条件下静置一定时间。

30、本文中使用的术语“常压”是指一个标准大气压，即表压为0。

31、本文中使用的术语“常温”是指一般温度或者室温。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

33、1.现有技术中利用固体废物制备的建筑材料产品需要使用含有高浓度二氧化碳的气体进行养护才能达到建筑材料的工业应用强度标准，而工业生产所排放的尾气往往达不到较高的二氧化碳浓度，若要对其加以利用，需要另外对工业尾气进行提浓处理，这意味着高成本和高能耗。本发明提供的钢渣固碳石的制备方法可以吸收大量工业尾气中常压低浓度的二氧化碳，无需对工业尾气进行提浓处理，有利于以低成本、低能耗的方式降低工业废气中的二氧化碳排放。

34、2.现有的固碳技术仅能实现利用钢渣等固废降低二氧化碳排放，固碳后的钢渣依然属于固体废料，需要填埋处理。本发明提供的钢渣固碳石的制备方法，可以综合利用钢渣、炉渣、电石渣和硫脲渣等多种固废生产建筑材料，在解决二氧化碳排放问题的同时还实现了工业固废的有效利用。

35、3.现有技术中利用固体废物制备的建筑材料产品强度较低，并且强度不均匀，存在较多内部缺陷，力学性能不理想，难以用于实际工业生产。本发明提供的钢渣固碳石的制备方法，原料廉价易得，操作简单方便，并且所得产品强度高且力学性能均匀，外观美观，光泽度高，可以替代天然大理石用作室内外地板或装饰材料。