[發明專利]一種滾筒鋼渣細骨料安定性改良方法

有效

• 申請號: 202010057901.X
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN113135682B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 陳霞;康明;李家正;周世華;董蕓;林育強;石妍;李明霞;張亞妮;彭子凌;李楊;楊夢卉;唐文堅;陳群山;郭文康
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院;上海寶田新型建材有限公司
• 主分類號: C04B24/06
• 分類號: C04B24/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發明屬于固體廢棄物再利用技術領域，具體涉及一種滾筒鋼渣細骨料安定性改良方法，包括以下步驟：S1、將25～50％(wt)滾筒鋼渣細骨料加入到0.017～0.068mol/L檸檬酸水溶液中，在60～80℃溫度條件下浸泡3～6h；S2、將檸檬酸水溶液浸泡后的滾筒鋼渣細骨料置于40～60℃溫度的流水中沖洗至中性，干燥；S3、將步驟S2干燥后的滾筒鋼渣細骨料置于CO₂濃度17～23％、相對濕度65～75％的密閉環境中常溫封閉6～12h，即得改性鋼渣。本發明通過檸檬酸水溶液改性、熱水沖洗、CO₂表面封閉的方法明顯改善了滾筒鋼渣細骨料的體積安定性問題；滾筒鋼渣游離氧化鈣和游離氧化鎂殘留量低，壓蒸膨脹率小于0.46％，保證了滾筒鋼渣用作細骨料的體積安定性。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物再利用技術領域，具體涉及一種滾筒鋼渣細骨料安定性改良方法。

背景技術

鋼渣是鋼鐵冶煉過程中產生的廢渣，產量約為粗鋼產量的18％～15％；主要由鋼鐵冶煉過程中加入的白云石等冶煉熔劑和為調整鋼材性質而加入的造渣礦物等材料在高溫下分離出的雜質等，形成溫度一般為1500℃～1700℃。我國是世界上鋼渣排放最多的國家，鋼渣年排放量超過全球總量的50％以上，已造成嚴重的土地、環境污染以及資源的浪費。鋼渣中含有膠凝性硅酸鹽礦物硅酸三鈣(C₃S)和硅酸二鈣(C₂S)，因此開辟了鋼渣在水泥、混凝土方面的應用。但鋼渣中含有約5～10％的f-CaO和MgO，其形成溫度高，結構致密，顆粒粒徑較大，晶格畸變程度高，有些還固溶于其他二價氧化物中，形成帶狀結構，使得鋼渣反應能力降低，容易在硬化的水泥漿體中發生膨脹，導致混凝土結構和建筑制品發生開裂。因此，鋼渣在利用之前，對鋼渣改性處理，使f-CaO和MgO充分消解，是其能夠循環利用的根本所在。目前常用的鋼渣處理和利用方式有壓蒸法、滾筒法、熱潑法、風淬法等，但上述方法存在周期長、消解不徹底、處理成本高、能耗大等問題，未能得到大規模的推廣應用。

有報道(劉自強,李新林.改性鋼渣粉在混凝土中的應用研究[J].江西建材,2018,238(13):19-22.)以鋼渣、尾礦、水泥為主要原材料，檸檬酸作為酸性激發劑，在蒸壓養護條件下改善鋼渣的體積穩定性，由于同時進行水化反應，需要加入較高濃度的檸檬酸(0.173～0.346mol/L)，高濃度檸檬酸雖然起到消解f-CaO的作用，但同時可與Ca(OH)₂反應，影響水泥基膠凝體系水化產物和結構的穩定性；且改性后的鋼渣中f-CaO的含量仍較高，仍有一部分未水化的f-CaO在蒸壓過程中產生安定性問題。另有中國專利號CN201711017343.9公開了一種利用碳酸化預養護鋼渣制備人工魚礁混凝土的方法，將所述鋼渣粉和鋼渣細骨料分別與水混合均勻，在碳酸化反應釜中進行預養護，碳酸化預養護后的鋼渣粉與水泥混合為膠凝材料，碳酸化預養護后的鋼渣細骨料與砂子混合為細骨料，將所述膠凝材料和細骨料與水混合后澆注成型制備出人工魚礁混凝土；但是僅能消除表面的f-CaO，鋼渣顆粒內部的大部分游離f-CaO無法與CO₂接觸，由此導致鋼渣碳酸化反應時間長、鋼渣中f-CaO組分轉化率低。且上述方法制備得到的摻加改性鋼渣的水泥強度相比純水泥熟料仍有一定差距，強度有待提高。

發明內容

本發明提供了一種滾筒鋼渣細骨料安定性改良方法及其制備方法，通過檸檬酸水溶液改性、熱水沖洗、CO₂表面封閉的方法明顯改善滾筒鋼渣細骨料的體積安定性問題；具體通過以下技術實現。

一種滾筒鋼渣細骨料安定性改良方法，包括以下步驟：

S1、將25～50％(wt)滾筒鋼渣細骨料加入到0.017～0.068mol/L檸檬酸水溶液中，在60～80℃溫度條件下浸泡3～6h；

S2、將檸檬酸水溶液浸泡后的滾筒鋼渣細骨料置于40～60℃溫度的流水中沖洗至中性，干燥；

S3、將步驟S2干燥后的滾筒鋼渣細骨料置于CO₂濃度17～23％、相對濕度65～75％的密閉環境中常溫封閉6～12h，即得改性鋼渣。