硫化碳化钢渣基多孔砖及其制备方法

本发明涉及水泥基建筑材料，尤其是涉及一种硫化碳化钢渣基多孔砖及其制备方法。

背景技术：

1、钢渣是钢铁冶金工业的固体废弃物，其排放量约占粗钢产量的10-15％，然而，钢渣目前一般采用填筑或露天堆放，虽有部分钢渣用作筑路材料或者掺合料，但约70％左右的钢渣未得到有效利用，故其堆存量仍呈快速增长趋势。堆存的钢渣占用土地、污染环境，如何进行有效的利用成为了现代钢铁行业亟需解决的问题之一。

2、目前的钢渣消纳技术中，较为广泛的资源利用方式是将其应用于建筑材料领域。但由于钢渣存在游离氧化钙(f-cao)含量过高的问题，钢渣粉中的f-cao遇水会生成氢氧化物体积发生膨胀；在其使用过程中，随着工作年限的增长，会出现体积成倍膨胀，会导致建筑结构开裂的问题，其固相体积变化可达到1倍以上，影响建筑的安定性，存在较大的安全隐患，因此使得其在建材领域的应用受限。未经处理的钢渣在一般堆放处理，会对大面积的土地造成严重的浪费。虽然钢渣可作为公路填料，但由于钢渣密度高重量大，导致运输成本高，较低的利用附加值使得施工地点一般局限于钢铁厂附近。

3、现有的钢渣固废处理的主要在于钢渣改性方面的研究，但此类研究目前还停留在实验室层面，能否实现工业化的生产处理尚不明晰；即便可实现工业化的生产处理，对钢渣进行改性的预处理也会提高钢渣的资源化利用成本，同时也进一步增加了钢渣固废回收的处理工序。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种硫化碳化钢渣基多孔砖及其制备方法，具体的，本发明利用钢渣进行硫化碳化制备硫化碳化钢渣微粉，提高其水化活性，降低其游离氧化钙含量，解决安定性不良的问题，并利用其与再生骨料和水泥制备人造骨料，最后利用水泥、硫化碳化钢渣粉和人造骨料制备多孔砖，解决了现有钢渣固废处理困难，应用至建筑材料长期使用易开裂，存在安全隐患的问题，大幅提高了工业固废的回收利用效率，提高工业固废经济价值。

2、具体的，本发明硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，包括如下步骤：

3、1)将钢渣进行除铁，至铁含量小于0.5％，粉磨至粒径＜1mm，得钢渣细粉，

4、2)将钢渣细粉加入水中搅拌，通入含有二氧化碳和二氧化硫的工业尾气对钢渣细粉进行硫化碳化，固液分离、烘干、研磨得硫化碳化钢渣粉，

5、3)将建筑垃圾破碎、烘干、细磨得固废颗粒，按质量比将硫化碳化钢渣粉、水泥、固废颗粒加入圆盘造粒机，喷洒硅酸钠水溶液进行滚动成球，养护，得骨料，

6、4)按质量比将水泥、硫化碳化钢渣粉、骨料和水混合均匀，成型，养护，得多孔砖。

7、经本发明硫化碳化后钢渣粉可降低游离氧化钙含量，并可同步激发钢渣粉胶凝活性。

8、优选的，步骤2)钢渣细粉与水质量比为1:3-5。

9、优选的，步骤2)工业尾气中二氧化碳体积浓度为10-90％，二氧化硫体积浓度为0.01-0.5％，工业尾气流速为120-200ml/min。

10、优选的，步骤2)硫化碳化温度为20-30℃，硫化碳化时间为120-360min。

11、优选的，步骤2)硫化碳化钢渣粉粒径≤100μm，游离氧化钙质量≤0.5％。

12、优选的，步骤3)骨料粒径为1-5mm。本发明可通过控制圆盘造粒机倾角和固废颗粒粒径，进一步调整骨料粒径。

13、优选的，步骤3)水泥、硫化碳化钢渣粉、固废颗粒质量比为10-15:80-90:25-30。

14、优选的，步骤3)硅酸钠水溶液浓度为0.01-5wt％。

15、优选的，步骤4)水泥、硫化碳化钢渣粉、骨料质量比为：10-50:50-90:800-1000，水胶比为0.2-0.5。

16、优选的，步骤4)养护为标准养护至28d。

17、优选的，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的至少一种，强度等级≥42.5。

18、本发明还涉及硫化碳化钢渣基多孔砖，具体的，由上述制备方法制备得到。

19、钢渣中的硅酸二钙c2s和硅酸三钙c3s在水化后可生成c-s-h凝胶和ca(oh)2，但水化反应很慢。本发明采用的技术原理是：通过钢渣粉颗粒中游离氧化钙碳酸化反应使其质量浓度降至0.5％以下，解决钢渣粉使用过程的膨胀问题，使多孔砖体稳定成型；同时呈弱酸性的二氧化碳和二氧化硫水解产物促进钢渣中硅酸二钙水解，激发钢渣胶凝活性。

20、本发明多孔砖制备过程中消耗大量钢渣和再生骨料，制备得到的多孔砖力学性能高，环境效益好，低碳利废。

技术特征：

1.一种硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤2)钢渣细粉与水质量比为1:3-5。

3.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤2)工业尾气中二氧化碳体积浓度为10-90％，二氧化硫体积浓度为0.01-0.5％，工业尾气流速为120-200ml/min，硫化碳化温度为20-30℃，硫化碳化时间为120-360min。

4.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤2)硫化碳化钢渣粉粒径≤100μm，游离氧化钙质量≤0.5％。

5.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤3)骨料粒径为1-5mm。

6.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤3)水泥、硫化碳化钢渣粉、固废颗粒质量比为10-15:80-90:25-30。

7.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤3)硅酸钠水溶液浓度为0.01-5wt％。

8.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤4)水泥、硫化碳化钢渣粉、骨料质量比为：10-50:50-90:800-1000，水胶比为0.2-0.5。

9.根据权利要求1所述硫化碳化钢渣基多孔砖的制备方法，其特征在于，步骤4)养护为标准养护至28d。

10.一种硫化碳化钢渣基多孔砖，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述制备方法制备得到。

技术总结本发明涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及一种硫化碳化钢渣基多孔砖及其制备方法，本发明利用钢渣进行硫化碳化制备硫化碳化钢渣微粉，提高其水化活性，降低其游离氧化钙含量，解决安定性不良的问题，并利用其与再生骨料和水泥制备人造骨料，最后利用水泥、硫化碳化钢渣粉和人造骨料制备多孔砖，解决了现有钢渣固废处理困难，应用至建筑材料长期使用易开裂，存在安全隐患的问题，大幅提高了工业固废的回收利用效率，提高工业固废经济价值。技术研发人员：戴雅君,张迪受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13