[發(fā)明專利]一種水化-碳化耦合制度養(yǎng)護(hù)的鋼渣基透水磚的制備工藝及鋼渣基碳化透水磚

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210219468.4
• 申請(qǐng)日: 2022-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN114538849A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房延鳳;王凇寧;王慶賀;張玉琢;王彥欽;姚淑紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04;C04B18/14;C04B38/00;B28B3/00;B28B11/24;C04B111/40
• 代理公司: 北京中睿智恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 16025
• 代理人: 鄧大為

本發(fā)明屬于鋼渣建材資源化利用及碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用CO₂進(jìn)行水化?碳化耦合制度養(yǎng)護(hù)的鋼渣基透水磚及其制備工藝。選取合適的液固比將粗骨料與水混合均勻，再加入膠凝材、水和固碳增強(qiáng)劑，攪拌均勻后倒入模具中壓制成型，在20?25℃、相對(duì)濕度約95％的條件下養(yǎng)護(hù)4?10小時(shí)后脫模即可得到鋼渣透水磚半成品，將鋼渣透水磚半成品在20?25℃，相對(duì)濕度小于75％的條件下養(yǎng)護(hù)12?18小時(shí)后置于碳化反應(yīng)釜中進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)2?8小時(shí)，即可到鋼渣基碳化透水磚。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可提高鋼渣的固碳量，另一方面可以提高鋼渣透水磚的力學(xué)性能，本發(fā)明能夠促進(jìn)鋼渣在建筑材料領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼渣建材資源化利用及碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水化-碳化耦合制度養(yǎng)護(hù)的鋼渣基透水磚的制備工藝及利用該制備工藝制備得到的鋼渣基碳化透水磚。

背景技術(shù)

根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)2020年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球粗鋼產(chǎn)量達(dá)18.64億噸，同比降低0.9％。而中國(guó)作為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)，2020年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)10.53億噸，同比增長(zhǎng)5.2％。鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的一種常見工業(yè)廢棄物，每生產(chǎn)1t粗鋼約產(chǎn)生150-200kg的鋼渣，由于鋼渣含鐵量較高，水化活性高的礦物(如C₃S，C₂S)含量較低，游離氧化鈣和游離的氧化鎂含量較多，使得鋼渣制品易產(chǎn)生滯后的水化反應(yīng)生成體積膨脹的Ca(OH)₂和Mg(OH)₂從而嚴(yán)重影響耐久性。由于鋼渣自身體積安定性不良，水化活性較低，重金屬離子含量高，堿度過大等缺點(diǎn)限制了鋼渣的資源化利用。未處理的鋼渣被運(yùn)出后堆棄，嚴(yán)重浪費(fèi)大面積土地，鋼渣中重金屬離子溶出會(huì)污染生態(tài)環(huán)境，鋼渣的綜合利用率較低導(dǎo)致上述問題越來越明顯，為此探索鋼渣資源化再利用的新方法迫在眉睫。

根據(jù)IPCC發(fā)布的特別報(bào)告，全球溫度與工業(yè)化前水平相比升高了約1.0℃，相應(yīng)的大氣中的CO₂濃度從280ppm增長(zhǎng)到了約415ppm(2021年11月數(shù)據(jù))，增加了近48.2％。為應(yīng)對(duì)全球變暖給世界環(huán)境帶來的巨大影響，越來越多的國(guó)家和地區(qū)已承諾在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)近零碳排放。中國(guó)將采取更有力的政策和舉措，CO₂排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。鋼鐵行業(yè)、建筑材料行業(yè)等能源消耗型行業(yè)都面臨著進(jìn)一步壓縮低效產(chǎn)能或產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)改革的要求。

透水磚、透水混凝土作為海綿城市建設(shè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于公園道路，市政廣場(chǎng)，小區(qū)道路等承載要求不高的輕交通路面，具有透氣、透水的特點(diǎn)，能夠緩解城市熱島效應(yīng)、保護(hù)地下水資源和改善土壤生態(tài)環(huán)境。由于透水磚的孔隙率較大，力學(xué)性能和透水性的優(yōu)化及平衡是較難控制的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種水化-碳化耦合制度養(yǎng)護(hù)的鋼渣基透水磚及其制備工藝，可實(shí)現(xiàn)在滿足高透水率的情況下提高鋼渣基透水磚的力學(xué)性能，同時(shí)能夠固化二氧化碳，使其形成穩(wěn)定的碳酸鹽。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為實(shí)現(xiàn)鋼渣的建材資源化利用，解決鋼渣透水磚存在的共性問題，在滿足高透水率的情況下提高鋼渣基透水磚的力學(xué)性能，同時(shí)固化二氧化碳。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：

一方面，本發(fā)明提供了一種水化-碳化耦合制度養(yǎng)護(hù)的鋼渣基透水磚的制備工藝選取合適的液固比將粗骨料(鋼渣和石子)與水混合均勻，再加入膠凝材料(水泥和鋼渣粉)、水和固碳增強(qiáng)劑，攪拌均勻后倒入模具中壓制成型在20-25℃，相對(duì)濕度不小于95％的條件下養(yǎng)護(hù)4-10小時(shí)后脫模即可得到鋼渣透水磚半成品，將鋼渣透水磚半成品在20-25℃，相對(duì)濕度小于75％的條件下養(yǎng)護(hù)12-18小時(shí)后置于碳化反應(yīng)釜中進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)2-8小時(shí)，即可到鋼渣基碳化透水磚。

優(yōu)選地，所述粗骨料粒徑為2.63mm～10mm，鋼渣所占粗骨料的比例為50-100wt.％；所述合適的液固比為0.05-0.08。