一種礦渣直接碳化制備建筑用磚的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業固廢資源化利用技術領域，具體涉及一種利用礦渣制備直接碳化制備建筑用磚的方法。
【背景技術】
[0002]礦渣是鋼鐵企業煉鐵生產時的副產物，每生產I噸鐵將產生約350kg礦渣，我國每年高爐礦渣排量約為4000萬噸以上。隨著我國鋼鐵工業的發展，高爐礦渣排量日益增多，歷年來已經堆積礦渣近15X107t，占地約1000km2。如此大量礦渣不能得到有效的處理和利用，不但造成資源浪費，還會產生環境污染，破壞生態景觀，給環境和企業帶來很大負擔。
[0003]礦渣是以硅酸鈣、鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經水淬急冷處理后含有較多的玻璃體，是一種潛在的水硬性膠凝材料。20世紀中期，國外高爐礦渣的綜合利用開始發展起來，目前歐美一些發達國家已做到當年排渣，當年用完，全部實現了資源化。
[0004]我國高爐礦渣的利用率在85%以上，主要用于下面幾個方面:(I)作為水泥混合材料摻入水泥中。但由于其細度較水泥熟料粗，兩者硬度相差大，難以磨細，造成礦渣水泥的早期強度低、容易泌水等弊端。致使礦渣水泥摻量大都為40%以下。(張永娟，張雄.礦渣水泥活性研宄[J].同濟大學學報，2005，33(4):208-211.) ; (2)作為混凝土輕骨料。礦渣混凝土的早期強度雖略低于普通混凝土，但其后期強度發展明顯優于普通混凝土。由于礦渣摻量過大，會影響礦渣混凝土的抗凍耐久性，一般混凝土產量控制在50%以下。(張德思，成秀珍.礦渣混凝土的長期強度和抗凍融耐久性研宄[J].西北建筑工程學院學報，1999，(3):6-9.) ;(3)吹制成礦渣棉制造各種隔熱、保溫材；(4)澆鑄成型可做耐磨的熱鑄礦渣；(5)軋制成型可做微晶玻璃。
[0005]全球變暖主要取決于CO2的累積排放，截至到2011年，全球已累積排放
0.445-0.585萬億噸CO2。(張曉華，髙云，祁悅，等.IPCC第五次評估報告第一工作組主要結論對《聯合國氣候變化框架公約》進程的影響分析[J].氣候變化研宄進展，2014，10(1): 14-19.)我國是水泥生產大國，在煅燒熟料過程中，按照I噸C02/1噸水泥熟料估算，每年CO2排放總量約17億噸，占全球總排放量的7%。
[0006]若將尚未被有效利用的礦渣，通過碳化，制得有用材料，不僅是變廢為寶之舉，同時能固結CO2，減少環保污染。
【發明內容】
[0007]發明目的:本發明的目的是解決礦渣的環境污染問題，變廢為寶，提供一種利用礦渣制備礦渣碳化磚的制作方法，同時能夠將二氧化碳永久固化儲存在固體廢物礦渣中，緩解了溫室效應。
[0008]技術方案:本發明原料采用工業礦渣，主要是粒化高爐礦渣粉，礦渣的化學組成以氧化鈣為主，其含量為(以質量計)30%?46%，除氧化鈣以外，還有二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂等其他物質。
[0009]本發明所述礦渣直接碳化制備建筑用磚的方法，是按下述方案實現的:
[0010]將礦渣球磨，然后加入水，進行拌合，拌好的原料放入磨具中壓制成型，成型的壓力為3?20MPa，最大壓力時靜置30?60s，得到礦渣試塊；
[0011 ] 將上述礦渣試塊放入蒸壓釜，通入二氧化碳，蒸壓釜養護齡期為12?168小時，得到產品。
[0012]上述步驟中所述的球磨采用常見粉磨用球磨機，例如立式高能球磨機，介質球為瑪瑙球。所述的球磨是用球磨機將礦渣粉磨至0.08_方孔篩篩余為不超過15%為準。方孔篩為150?200目篩，孔徑約為0.08mm。
[0013]按重量份數計，原料的配比為:礦渣95?99份，水I?5份。
[0014]所述的養護條件為:溫度30?180°C，濕度60%?90%，CO2壓力范圍在0.5?250Pao
[0015]進一步的，研宄發現，當養護條件為:溫度120?150°C，濕度85%?95%，0)2壓力范圍在35?200Pa時，所制得的建筑用磚強度更好，其7d抗壓強度達到25MPa。
[0016]有益效果:1，本發明利用工業礦渣為原料，制成礦渣碳化磚。不僅解決了礦渣大量堆積造成的土地污染問題，更永久固化了溫室氣體二氧化碳，緩解了溫室效應。采用本方法制備的碳化磚抗壓強度高，7天抗壓強度>30MPa，體積安定性良好。
[0017]2，本發明利用的原料礦渣是工業廢棄物，原料成本較低，有利于推廣。
[0018]3，本發明的工藝設備簡單，有利于工業化大生產。
[0019]4，本發明制備的礦渣碳化磚抗壓強度高，體積安定性良好，可有效替代普通磚。
[0020]5，本發明是在二氧化碳氣氛中氧化，能夠永久地固化溫室氣體二氧化碳，緩解溫室效應，綠色環保。
【具體實施方式】
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[0021]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0022]實施例1:
[0023]將礦渣裝入球磨機中球磨，控制介質球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機將礦渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準。稱取7g處理后的礦渣和1.8g水，將礦渣和水充分混勻，裝入內徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應釜中，反應釜與二氧化碳氣瓶相連，并保證在反應過程中有足夠的二氧化碳，試塊利用支撐物和底部碳酸鈣分離。反應釜內溫度為60°C，養護至I天、3天、7天。使用壓力試驗機測量不同碳化齡期的礦渣碳化磚的力學強度，測得其I天，3天，7天的抗壓強度分別達到8.13MPa、ll.76MPa、15.09MPa。經檢測，產品的體積安定性符合GB/T1346-2011標準要求。
[0024]實施例2:
[0025]將礦渣裝入球磨機中球磨，控制介質球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機將礦渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過15%為準。稱取7g處理后的礦渣和1.8g水，將礦渣和水充分混勻，裝入內徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應釜中，反應釜與二氧化碳氣瓶相連，并保證在反應過程中有足夠的二氧化碳，試塊利用支撐物和底部碳酸鈣分離。反應釜內溫度為60°C，養護至I天、3天、7天。使用壓力試驗機測量不同碳化齡期的礦渣碳化磚的力學強度，測得其I天，3天，7天的抗壓強度分別達到9.95MPa、18.31MPa、19.98MPa。經檢測，產品的體積安定性符合GB/T1346-2011標準要求。
[0026]實施例3:
[0027]將礦渣裝入球磨機中球磨，控制介質球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機將礦渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過10%為準。稱取7g處理后的礦渣和1.8g水，將礦渣和水充分混勻，裝入內徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應釜中，反應釜與二氧化碳氣瓶相連，并保證在反應過程中有足夠的二氧化碳，試塊利用支撐物和底部碳酸鈣分離。反應釜內溫度為60°C，養護至I天、3天、7天。使用壓力試驗機測量不同碳化齡期的礦渣碳化磚的力學強度，測得其I天，3天，7天的力學強度分別達到10.32MPa、19.24MPa、22.42MPa。經檢測，產品的體積安定性符合GB/T1346-2011標準要求。
[0028]實施例4:
[0029]將礦渣裝入球磨機中球磨，控制介質球與待磨物料體積比為1:2.5，用球磨機將礦渣粉磨至0.08mm方孔篩篩余為不超過10%為準。稱取7g處理后的礦渣和1.8g水，將礦渣和水充分混勻，裝入內徑為20mm的圓柱形磨具中壓制成型，最大壓力為5MPa。將成型的試塊放入反應釜中，反應釜與二氧化碳氣瓶相連，并保證在反應過程中有足夠的二氧化碳，試塊利用支撐物和底部碳酸鈣分離。反應釜內溫度為60°C，養護至I天、3天、7天。使用壓力試驗機測量不同碳化齡期的礦渣碳化磚的力學強度，測得其I天，3天，7天的力學強度分別達到13.73MPa、20.0lMPa,25.73MPa。經檢測，產品的體積安定性符合GB/T1346-2011標準要求。
【主權項】
1.一種礦渣直接碳化制備建筑用磚的方法，其特征在于包括以下步驟: 將礦渣球磨，然后加入水，進行拌合，拌好的原料放入磨具中壓制成型，成型的壓力為3?20MPa，最大壓力時靜置30?60s，得到礦渣試塊； 將上述礦渣試塊放入蒸壓釜，通入二氧化碳，蒸壓釜養護齡期為12?168小時，得到產品O2.如權利要求1所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的礦渣球磨是用球磨機將礦渣粉磨至0.08_，方孔篩篩余為不超過15%為準。3.如權利要求2所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的方孔篩為0.08mm方孔篩。4.如權利要求1所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于按重量份數計，礦渣95?99份，水I?5份。5.如權利要求1所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的養護條件為:溫度30?150°C，濕度80%?95%，CO2壓力范圍在0.5?250Pa。6.如權利要求5所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的CO2壓力范圍在35?200Pao7.如權利要求1所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的礦渣為粒化高爐礦渣粉，含有質量含量為30%?46%的氧化媽。8.如權利要求7所述的制備建筑用磚的方法，其特征在于所述的礦渣還含有二氧化娃、氧化鋁、氧化鐵和氧化鎂。
【專利摘要】本發明公開了一種利用工業礦渣制備新型礦渣碳化磚的方法：將礦渣磨細過篩，加入適量的水充分攪勻，將混勻后的原料裝入模具中成型，制備出磚塊坯體。將制備好的坯體放入反應釜中，反應釜通入不同壓力的二氧化碳養護(養護條件為濕度80％～95％，溫度30～150℃)，養護齡期為12～168小時，制備出一種硬化磚體。采用本方法能夠很好的固結氣體二氧化碳，減少工業廢氣對環境的污染。而且制備出的磚塊，強度高，養護齡期短，可有效替代建設的普通磚塊。本發明充分利用了固體廢棄物工業礦渣，并能固結二氧化碳，提高了固體廢棄物的資源化利用，具有很好的經濟價值和環保價值。
【IPC分類】C04B30/00, B09B3/00
【公開號】CN104987034
【申請號】CN201510377931
【發明人】侯貴華, 郜效嬌, 盧豹, 張勤芳, 崔恩田, 陶澤天, 姜瑞雨, 許寧
【申請人】鹽城工學院
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月1日