一种基于CO2矿化利用的全固废人造轻质骨料及其制备方法

技术领域

本发明属于固废资源化利用和绿色建材领域，具体涉及一种基于CO

背景技术

我国作为世界第一钢铁大国，2019年我国粗钢产量9.96亿吨，占全球粗钢产量的53.3％。然而，钢铁行业是典型的能量密集型行业，我国钢铁工业碳排放量占全国碳排放总量超15％，减排压力大，被认为是碳减排难度高的行业。同时，钢铁工业的生产过程中伴随大量的固废排放，固废种类繁多，目前我国钢铁固废堆置量超10亿吨，不但占用企业用地，同时污染环境，危害生物和人体健康。因此，工业固废的CO

目前，CO

人造骨料具有大规模利用的前景，使用二氧化碳对人工骨料进行养护，不仅可以达到固碳的效果，而且反应生成的矿化产物可以填充在水化结构的孔隙中，在减少吸水率的同时还能提高抗压强度，具有重要研究价值。但目前人造骨料的研究还存在以下问题：1)目前的配方中大多掺入了水泥，不仅增加了生产的原材料成本，而且造成了额外的间接碳排放；2)目前的配方中固废的水化、矿化活性还没有得到充分的激发；3)目前的配方中采用的CO

中国发明专利(CN 112266193 A)公开了一种人造钢渣骨料及其制备方法，通过外加剂促进游离氧化钙在低活性矿相中的析出，充分利用钢渣吸收CO

因此，一元体系的固废研究很难解决目前存在于人造骨料中的问题，也很难实现钢厂多种固废的大规模资源化利用。研究的重点应放到多元固废协同激发体系中，即利用不同固废之间的协同作用，如碱激发作用和硫酸盐激发作用，复合激发固废的水化、矿化活性，制备出新型多元固废协同激发的人造骨料，在实现CO

发明内容

本发明针对一般人造骨料当前存在的制备原料使用水泥、活性未充分激发、无法直接使用工业烟气等问题，提出了一种基于CO

本发明是通过如下技术手段实现的：

一种基于CO

(1)将转炉钢渣磁选、研磨并进行筛分，得钢渣粉备用；

(2)将钢渣粉与其他干料混合后放入成球机，控制水灰比0.15:1-0.4:1，得到人造骨料柸体；

(3)将人造骨料柸体进行2h-24h的预养护，得到预养护人造骨料胚；

(4)将预养护人造骨料胚体放入碳化装置中进行碳化处理2h-48h，得到碳化人造骨料胚；

(5)将碳化人造骨料进行后续湿养护，即得全固废人造轻质骨料。

进一步地，步骤(1)所述钢渣粉粒径为1-300μm。

进一步地，步骤(2)所述其他干料包括：电石渣、脱硫石膏、粉煤灰、矿渣粉中任意两种及以上。

进一步地，所述钢渣粉与其他干料的质量比为：

钢渣粉40-70wt％，电石渣15-30wt％，脱硫石膏0-20wt％，粉煤灰0-30wt％，矿渣粉0-30％。

进一步地，步骤(3)所述预养护条件为：温度20-40℃，相对湿度0-70％。

进一步地，步骤(4)所述碳化处理条件为：CO

进一步地，步骤(5)所述后续湿养护条件为：温度20℃，相对湿度RH60-99％的蒸汽养护或者浸水养护，持续时间为1-28d。

本发明还公开了一种根据任一上述制备方法制得的全固废人造轻质骨料。

进一步地，该全固废人造轻质骨料表观固碳量为8-12％；抗压强度为3-10Mpa；吸水率为7-15％。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

此方法避免使用了传统配方中添加的水泥，降低了原料的成本，同时避免了由于使用水泥带来的间接碳排放。

此方法通过在配方中加入其他钢铁及其周边工厂易得的工业固废如电石渣、脱硫石膏、矿渣粉、粉煤灰等，在充分激发钢渣活性的同时补充矿化活性物质，形成多元固废协同激发体系。在制备过程中直接使用工业排放的烟气作为CO

此方法制得的人造骨料表观固碳量为8-12％，抗压强度为3-10Mpa，吸水率为7-15％，提升了表观固碳量，提升了抗压强度，提升了吸水性能，在前人的基础上核心指标又实现了“三升”。

附图说明

图1为全固废人造轻质骨料的制备示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

实施例1

一种基于CO

(1)对钢渣磁选、研磨并进行筛分，控制钢渣粉颗粒的平均粒径为30μm；

(2)将步骤(1)中的钢渣粉，与电石渣、脱硫石膏、粉煤灰按照质量比为60:15:10:15充分混合后放入成球机，控制水灰比为0.23:1，交替加入胶凝材料和水后得到人造骨料柸体。

(3)将步骤(2)中所得的人造骨料柸体放在温度25℃，相对湿度50％的环境中进行预养护，持续时间为1d；

(4)将步骤(3)中所得的人造骨料柸体放入碳化装置中进行碳化处理，所用的CO

(5)将步骤(4)中所得的人造骨料进行后续湿养护，采用温度为20℃，相对湿度RH>95％的蒸汽养护14d，即可得到人造骨料。

所得的骨料表观固碳量为8.5％，抗压强度为6.1Mpa，吸水率为8.4％。

实施例2

一种基于CO

(1)对钢渣磁选、研磨并进行筛分，控制钢渣粉颗粒的平均粒径为250μm；

(2)将步骤(1)中的钢渣粉，与电石渣、脱硫石膏、粉煤灰按照质量比为55:20:10:15充分混合后放入成球机，控制水灰比为0.23:1，交替加入胶凝材料和水后得到人造骨料柸体。

(3)将步骤(2)中所得的人造骨料柸体放在温度25℃，相对湿度50％的环境中进行预养护，持续时间为16h；

(4)将步骤(3)中所得的人造骨料柸体放入碳化装置中进行碳化处理，所用的CO

(5)将步骤(4)中所得的人造骨料进行后续湿养护，采用温度为20℃，相对湿度RH>95％的蒸汽养护28d，即可得到人造骨料。

所得的骨料表观固碳量为8.2％，抗压强度为7.3Mpa，吸水率为9.2％。

以上所述是本发明的部分实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。