[发明专利]一种碳酸化钢渣骨料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸化钢渣骨料及其制备方法，属于固体废弃物处理再利用技术领域。

背景技术

虽然我国的天然骨料资源分布较为广泛，但由于每年混凝土行业至少消耗天然砂石36亿吨，已经出现石料资源难以为继的现象。同时，天然石材的大量开采造成原始地貌和植物覆盖层破坏，水土流失和自然景观恶化，严重影响社会的可持续发展。因此，寻找新材料代替天然骨料是改变这一现状的有效途径之一。

我国目前累计堆存的钢渣高达5亿吨，不但占用大量耕地，而且日晒雨淋和风化作用后，重金属离子或有害物质严重污染周边的水土环境，甚至危害人类的身体健康。因此，有必要寻找切实可行的方式提高钢渣的综合利用效率，发挥其资源效益，其中作钢渣骨料是有效利用途径之一。但是，经历了1650℃高温的钢渣虽然硬度高，但由于挥发组分溢出而造成的表层多孔结构严重影响混凝土拌合用水量，且游离镁含量较高影响其安定性，因此，不能直接用作骨料。

鉴于以上情况，本专利提供了一种碳酸化钢渣骨料及其制备方法，首先通过碱破坏其玻璃体结构，提高硅酸三钙和硅酸二钙的水化活性，然后进行碳酸化养护，不但提高钢渣骨料性能，变废为宝，节省了不可再生资源，而且能稳定固化储存CO₂，减轻环境与社会负荷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳酸化钢渣骨料及其制备方法，用该方法处理得到的钢渣骨料在碱侵蚀和碳酸化的协同作用下，大量碳酸化产物和水化产物填充孔隙，提高表层结构致密度，降低混凝土拌合用水量，同时游离氧化镁和游离氧化钙转变为碳酸盐，消除安定性不良的隐患。

本发明的技术方案如下：

1、一种碳酸化钢渣骨料及其制备方法，其特征在于包括以下处理步骤：

（1）将选铁后的钢渣过筛，取粒径介于0.5~25mm的颗粒用高压水冲洗，自然晾干；

（2）将晾干的钢渣颗粒在20~300g/L烧碱和60~300g/L纯碱的混合溶液浸泡24小时，温度维持在20~60℃；

（3）将浸泡后的钢渣颗粒沥干水分，立即放入密封的碳化反应釜，并通入纯度达99.9%的CO₂气体养护，养护温度为70~90℃，养护时间为0.5小时，CO₂气体压力为0.2~0.5MPa；

（4）将碳酸化处理的钢渣颗粒自然冷却至室温，得到碳酸化钢渣骨料。

本发明所述烧碱，其主要成分为氢氧化钠，含量约96%；所述纯碱，其主要成分为碳酸钠，含量约99%。

本发明的突出优点在于：

（1）该发明提供的钢渣骨料表层结构致密，减少混凝土拌合用水量，同时游离氧化镁和游离氧化钙转变为碳酸盐，消除安定性不良的隐患；

（2）本发明能稳定固化储存CO₂，降低温室气体给人类生存环境造成的危害；

（3）将工业废渣钢渣变废为宝，减轻环境与社会负荷，降低了天然骨料用量，节约了不可再生资源资源；

（4）原料易得，工艺简单。

具体实施方式

实施例1

（1）将选铁后的钢渣过筛，取粒径介于0.5~25mm的颗粒用高压水冲洗，自然晾干；

（2）将晾干的钢渣颗粒在50g/L烧碱和80g/L纯碱的混合溶液浸泡24小时，温度维持在25℃；

（3）将浸泡后的钢渣颗粒沥干水分，立即放入密封的碳化反应釜，并通入纯度达99.9%的CO₂气体养护，养护温度为75℃，养护时间为0.5小时，CO₂气体压力为0.28MPa；

（4）将碳酸化处理的钢渣颗粒自然冷却至室温，得到碳酸化钢渣骨料。

按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》测得钢渣骨料的压碎指标为14%，吸水率为1.78%。以钢渣骨料代替50%天然骨料，按照GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测得28天混凝土抗压强度达C30要求。

实施例2

（1）将选铁后的钢渣过筛，取粒径介于0.5~25mm的颗粒用高压水冲洗，自然晾干；

（2）将晾干的钢渣颗粒在100g/L烧碱和120g/L纯碱的混合溶液浸泡24小时，温度维持在40℃；

（3）将浸泡后的钢渣颗粒沥干水分，立即放入密封的碳化反应釜，并通入纯度达99.9%的CO₂气体养护，养护温度为80℃，养护时间为0.5小时，CO₂气体压力为0.32MPa；