碳化養(yǎng)護對冶金渣熟石灰砂漿性質(zhì)的影響

摘要：

主要研究了碳化養(yǎng)護對冶金渣熟石灰（SmSSL）砂漿性質(zhì)的影響，并通過XRD、真孔隙率和DTA/TG研究了影響機理和SmSSL砂漿的環(huán)保效果。實驗結(jié)果表明：碳化養(yǎng)護可提升SmSSL砂漿的強度，改善它的體積穩(wěn)定性和安定性。隨著復合微粉中鋼渣比例的提升，碳化養(yǎng)護對SmSSL砂漿的增強效果逐漸提升，而對體積穩(wěn)定性的改善效果卻逐漸減弱。以鋼渣為原料的SmSSL砂漿的環(huán)保效果較為顯著，其鋼渣利用率達到278%，固碳率達到64%。

關(guān)鍵詞：

砂漿；冶金渣；碳化養(yǎng)護；環(huán)保效果

中圖分類號：

X757

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）04009206

鋼鐵行業(yè)是CO2排放大戶。2011年，中國鋼鐵行業(yè)排放CO2 105億t，約占全國總排量的15%[1]。據(jù)研究[2]，鋼鐵行業(yè)排放的CO2大多通過廢氣排出，廢氣中CO2的濃度為10%～35%。顯然，減少廢氣中的CO2是實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)減排的有效技術(shù)措施之一。另一方面，鋼鐵行業(yè)也是冶金渣（包括礦渣和鋼渣）排放大戶。據(jù)統(tǒng)計[1]，2011年，中國礦渣和鋼渣的排放量分別達到12億t和08億t。其中，礦渣已在中國得到廣泛地應用，然而由于活性低且具有安定性問題，中國鋼渣的利用率還不到10%[3]。根據(jù)研究[47]，碳化能夠改善冶金渣的性能，同時還可將CO2永久固定于冶金渣中。如果能夠利用廢氣中的CO2和冶金渣通過碳化反應制備出一種建筑材料，那無疑將大大降低鋼鐵行業(yè)的CO2排放，同時大大提高冶金渣的利用率。

2002年，Takahashi等人[8]在該方面進行了探索。他們通過碳化鋼渣，制備出一種與環(huán)境相容性好的填海砌塊。2009年，Wu等[9]運用加速碳化技術(shù)處理礦渣鋼渣材料，制備出一種強度高，安定性好的碳化冶金渣建筑材料。2010年f丁亮[10]將鋼渣、砂和石子等原料壓制成型后，運用高壓高純CO2碳化，制備出一種性能優(yōu)良的滲水路面磚。這些碳化建材制品的研發(fā)為CO2減排和冶金渣高效利用提供了新的技術(shù)途徑。然而，由于這些建材制品的制備大多需要高壓成型和高純CO2養(yǎng)護，它們的減排效果受到了極大的限制。根據(jù)研究[11]，熟石灰能夠激發(fā)冶金渣，并且熟石灰本身也是固定CO2的理想材料。因此，我們以冶金渣和熟石灰為原材料，以及廢氣中常見的CO2濃度（20%），通過碳化養(yǎng)護制備出一種新型的建筑材料“冶金渣熟石灰（SmSSL）碳化砂漿”。在工程應用之前，相關(guān)的機理研究是必須的。鑒于碳化養(yǎng)護是制備SmSSL碳化砂漿的重要步驟，本文重點研究碳化養(yǎng)護對SmSSL砂漿強度、體積穩(wěn)定性和安定性的影響，分析了相關(guān)的作用機理和SmSSL砂漿的環(huán)保效果。

1實驗曹偉達，等：碳化養(yǎng)護對冶金渣熟石灰砂漿性質(zhì)的影響

11原材料

鋼渣由上海寶鋼提供，比表面積450 m2/kg，密度3 290 kg/m3；礦渣由寶田新型建材有限公司提供，比表面積420 m2/kg，密度2 870 kg/m3；熟石灰由制堿工業(yè)副產(chǎn)品水解制得，含固量50%。它們的化學成分見表1。骨料為河沙，細數(shù)模度216，堆積密度1 140 kg/m3。

試驗使用由Air liquid公司提供的純度為999% 的CO2。碳化養(yǎng)護時，通過CO2傳感器控制碳化養(yǎng)護CO2濃度在20±2%，用于模擬廢氣的碳化環(huán)境。