[發明專利]礦渣碳化改性方法、碳化改性礦渣膠凝材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110961724.2
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113636766B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 賀艷;相繼春;梁航;劉樂平;崔學民
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C04B7/153
• 分類號: C04B7/153;C04B7/38
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張文俊

本發明提供了一種礦渣碳化改性方法、碳化礦渣膠凝材料及其制備方法，該礦渣碳化改性方法，包括以下步驟：將礦渣置于溫度為20～30℃、相對濕度為50～70％、二氧化碳體積濃度為30?100％的條件下反應3～168h，即完成對礦渣的改性。本發明的礦渣碳化改性方法，通過有效的氣?固反應碳化改性礦渣的方法，礦渣碳化改性不僅可以捕獲和儲存部分CO₂，碳化改性的礦渣又可以在不影響碳化改性礦渣膠凝材料其他性能的前提下，有效延長碳化礦渣膠凝材料的凝結時間；以碳化改性的礦渣為原料，可以將制備的礦渣膠凝材料的初凝時間控制在合理的范圍內，而且用碳化礦渣制備的礦渣膠凝材料不影響其后期抗壓強度的發展和反應產物。

技術領域

本發明涉及礦渣材料技術領域，尤其涉及一種礦渣碳化改性方法、碳化改性礦渣膠凝材料及其制備方法。

背景技術

礦渣是生冶煉鐵時的副產物，與適當的堿（如水玻璃、氫氧化鈉）反應形成膠凝材料，是一種很好的水泥替代品。與普通硅酸鹽水泥(OPC)相比，堿激發礦渣不僅利用了固體廢棄物，減少了二氧化碳的排放，還具有許多優良的性能。然而，堿激發礦渣的凝結時間短，尤其水玻璃激發礦渣的凝結時間小于30 min阻礙了其實際應用。理想的方法是研制性能優良的化學緩凝劑，從而在不影響其他性能的情況下延緩堿激發礦渣的凝固。然而，由于堿激發礦渣中OH^-濃度過高，導致適合水泥使用的緩凝劑在堿激發礦渣體系中不能有效工作。目前，堿激發礦渣體系中有效的緩凝劑主要是磷酸/磷酸鹽以及硼砂。盡管取得了良好的緩凝效果，但是使用的劑量大以及降低堿激發礦渣的性能，如強度下降，增加干燥收縮等，使用緩凝劑被認為是不切實際的。

基于目前礦渣凝結時間短而阻礙其實際應用，有必要對此進行改進。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種礦渣碳化改性的方法、凝結時間可控的堿激發碳化改性礦渣膠凝材料及其制備方法，以解決或部分解決現有技術中存在的技術問題。

第一方面，本發明提供了一種礦渣碳化改性方法，包括以下步驟：將礦渣置于溫度為20~30℃、相對濕度為50 ~70%、二氧化碳體積濃度為30-100%的條件下反應3~168h，即完成對礦渣的改性。

第二方面，本發明還提供了一種碳化改性礦渣膠凝材料，包括所述的改性方法得到的礦渣。

第三方面，本發明還提供了一種所述的碳化改性礦渣膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：

將所述礦渣、任選的氫氧化鈉溶液或水玻璃溶液、以及水混合后，澆注在模具中，養護

后即得堿激發碳化改性礦渣膠凝材料。

本發明的一種礦渣碳化改性方法、碳化改性礦渣膠凝材料及其制備方法相對于現

有技術具有以下有益效果：

（1）本發明的礦渣碳化改性方法，通過有效的氣-固反應碳化改性礦渣的方法，礦渣碳化改性不僅可以捕獲和儲存部分CO₂，碳化改性礦渣又可以在不影響堿激發礦渣膠凝材料其他性能的前提下，有效延長堿激發碳化改性礦渣膠凝材料的凝結時間；碳化改性礦渣可以將制備的堿激發碳化改性礦渣控制在合理的初凝時間范圍內，且碳化改性礦渣不影響堿激發礦渣膠凝材料的抗壓強度和反應產物；

（2）本發明的碳化改性礦渣膠凝材料的制備方法，可以通過調整礦渣在二氧化碳中的暴露時間來控制凝結時間；NaOH溶液、模數為1.0的水玻璃溶液和模數為2.0的水玻璃溶液激發在CO₂中暴露 168 h后的礦渣的初始凝結時間分別延長至134 min、54 min和1167min。

（3）本發明制備的碳化改性礦渣膠凝材料,與新磨礦渣（未碳化改性的礦渣）相比，碳化改性礦渣膠凝材料的水化反應曲線在誘導期之前出現了明顯的低反應速率階段。在此期間，礦渣碳化層中的硅鋁酸鹽結構溶解速率較低，一旦碳化層被破壞，碳化礦渣將出現與新磨礦渣相同的水化反應過程。