一种矿化免蒸养排气烟道及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及一种矿化排气烟道，具体来说是一种能大量回收难处理钢渣，强度高、强度发展块、低成本、无收缩的负碳钢渣基矿化免蒸养排气烟道及其制备工艺。


背景技术：

2.常规水泥排气烟道一般选择硅酸盐水泥，生产硅酸盐水泥能耗及二氧化碳排放量较高。而且硅酸盐水泥凝结时间较慢，即使使用蒸汽养护工艺，也要7天才能出厂，蒸汽养护工艺也要消耗大量能量并排放较多二氧化碳。总体来说，常规水泥排气烟道的生产存在能耗大、生产周期长、成本高、收缩大易开裂、二氧化碳排放量大的缺点。
3.我国每年产生大量的钢渣，由于安定性不良的原因，始终无法大规模回收再利用。想要利用钢渣，就必须解决其安定性问题。因此，有必要开发一种能解决其安定性的工艺并制出成品。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种矿化免蒸养排气烟道及其制备工艺，制品内含钢渣粉、钢渣活性激发剂等成分，采用废弃二氧化碳矿化(碳化)工艺制备，取代蒸汽养护。
5.本发明采用的技术方案是：一种矿化免蒸养排气烟道，包括以下重量百分比的成分：
6.钢渣粉60.9～74.3％，
7.钢渣活性激发剂0.7～2.1％，
8.425矿渣水泥10.0～22.0％，
9.水余量。
10.425矿渣水泥里面矿渣含量高，相对其他类型水泥如普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥，碳化活性更高，碳化后强度会更高。以钢渣质量为基准，425矿渣水泥占钢渣粉质量分数含量在13.46％～27.74％，活性激发剂占钢渣粉质量分数含量在0.09％～3.24％范围内，425矿渣水泥水泥和活性激发剂含量越高，强度越高，钢渣粉含量越低，强度相对低一些。
11.进一步的，所述钢渣粉的比表面积≥450m2/kg，7d活性指数≥65％，28d活性指数≥75％，可以尽可能多吸收二氧化碳，其吸收二氧化碳量可达钢渣粉自身重量的15％，二氧化碳吸收的越多，二氧化碳排放越少，同时还可以大大增强矿化制品强度；
12.由于钢渣粉含有大量游离氧化钙、氧化镁，使其不仅具备水硬性，更具备强大的气硬性，可以和二氧化碳气体生成大量碳酸钙、碳酸镁，不仅可解决钢渣安定性不良的问题，还可以极大程度增加强度，强度高于纯硅酸盐水泥，另外大量矿化后的产物会填塞孔隙，使制品达到无收缩状态，避免开裂，而纯硅酸盐水泥制品收缩比较大，容易出现开裂现象。
13.钢渣粉成本远低于纯硅酸盐水泥，目前比表面积为450m2/kg的钢渣粉，市场售价
为100元/吨，而纯硅酸盐水泥价格为450元/吨，成本差距巨大；
14.钢渣粉作为主要原材料，会大幅度降低原材料成本，消纳大量难处理废弃钢渣，而且早期、后期强度更高，尤其是早期强度相比纯硅酸盐水泥制品高得多。
15.进一步的，所述的钢渣活性激发剂采用氢氧化钠、硫酸钠、石灰的一种或两种及以上的混合物，可大大提高钢渣粉活性，从而提高制品强度。
16.进一步的，上述矿化免蒸养排气烟道的制备工艺，包括以下步骤：
17.s1、先加水将钢渣粉、钢渣活性激发剂和425矿渣水泥搅拌均匀后，通过压制工艺压制成型；
18.s2、采用含有二氧化碳的高温废气对压制成型的排气烟道进行矿化。
19.采用废弃高温二氧化碳矿化钢渣基排气烟道，代替高能耗蒸汽氧化工艺，不仅可以利废，同时还可以大幅度降低能耗，降低成本，未来还可以在碳交易市场上获取收益，另外采用矿化工艺还可使制品具备高强、超早强、无收缩特性，矿化24h即可获得80mpa以上强度，28d最高能达到111.5mpa强度，可以大大提高生产、周转效率，一举多得。
20.采用二氧化碳矿化工艺，取代常规高温蒸汽养护工艺，不仅可提高力学等综合性能，还可降低二氧化碳排放量。
21.另外，由于排气烟道比较薄，壁厚薄至1.5cm，非常适合采用二氧化碳矿化工艺。国内一些碳化制品，如二氧化碳碳化制备实心砖，厚度为5cm。相比厚实的实心砖，由于矿化排气烟道厚度非常薄，矿化时间可以大幅度短，矿化效率也更高，非常利于大规模工业化生产。
22.进一步的，s2中，所述高温废气中二氧化碳的体积分数≥30％，
23.高温废气的温度为120～150℃，压强为1标准大气压。
24.具体的，高温废气中二氧化碳的体积分数为30％、高温废气温度为120℃时，矿化时间为24h。二氧化碳浓度、温度越高，矿化时间越短。
25.进一步的，s2中，所述高温废气采用钢厂、水泥厂或电厂排放的含二氧化碳的高温废气。
26.本发明相比现有技术具有以下优点：
27.1、提供一种低成本、能大量利用废弃钢渣的排气烟道，采用常规材料，简单易得、廉价且活性激发剂添加料少，易于工业化生产；
28.2、引入钢厂、水泥厂或电厂排放的二氧化碳气体，代替高能耗蒸汽养护工艺，矿化钢渣粉，提高早期、后期强度，并吸收二氧化碳，得到负碳建材；
29.3、具备免蒸养、高强、早强、无收缩特性，矿化24h即可获得80mpa以上强度，28d最高能达到111.5mpa强度，从而得到一种生产效率高、轻质高强的排气烟道。
具体实施方式
30.下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
31.实施例1
32.先将以下重量百分比的成分：钢渣粉74.3％、425矿渣水泥10.0％、石灰0.3％、硫酸钠0.3％、氢氧化钠0.1％、自来水15.0％，搅拌均匀后压制成型，然后采用含二氧化碳体
积分数为30％、温度为120℃的钢厂排放废气，矿化时间为24h，制得矿化免蒸养排气烟道，排气烟道的壁厚为1.5cm。
33.实施例2
34.与实施例1的区别在于：包含以下重量百分比的成分：钢渣粉69.6％、425矿渣水泥14.0％、石灰0.6％、硫酸钠0.6％、氢氧化钠0.2％。
35.实施例3
36.与实施例1的区别在于：包含以下重量百分比的成分：钢渣粉66.9％，425矿渣水泥16.0％，石灰0.9％，硫酸钠0.9％，氢氧化钠0.3％，自来水20.0％。
37.实施例4
38.与实施例3的区别在于：包含以下重量百分比的成分：钢渣粉60.9％，425矿渣水泥22.0％。
39.对比例1
40.本对比例为传统水泥排气烟道，包含以下重量百分比的成分：硅酸盐水泥77.0％、自来水23.0％，搅拌均匀后，再铺上一层玻纤网格布或钢丝网，压制成型，然后90℃高温蒸汽养护24h后再自然养护7d后，制得传统水泥排气烟道，排气烟道的壁厚为1.5cm。
41.对比例2
42.本对比例为缩短矿化时间的对比例，与实施例4的区别在于：矿化时间为20h。
43.对比例3
44.本对比例为延长矿化时间的对比例，与实施例4的区别在于：矿化时间为28h。
45.表1实施例1-实施例4制得的矿化免蒸养排气烟道及对比例1-对比例3制得的排气烟道性能表
[0046][0047]
成本计算依据为：比表面积454.7m2/kg的钢渣粉100元/吨，石灰900元/吨，硫酸钠900元/吨，氢氧化钠3200元/吨，硅酸盐水泥450元/吨，425矿渣水泥380元/吨，分摊到每吨制品高温蒸养天然气能耗成本100元/吨，玻纤网格布或铁丝网，分摊到每吨制品成本100元/吨。
[0048]
从表中实施例1～实施例4可以看出，钢渣粉掺量在60.9～74.3％，425矿渣水泥掺量在10.0～22.0％，钢渣活性激发剂掺量在0.7～2.1％范围内，随着钢渣活性激发剂掺量增加，24h、28d抗压强度持续上升，最高可至115.5mpa。
[0049]
从表中实施例1～实施例4可以看出，采用钢渣粉作为主材，并用二氧化碳矿化工艺，制得的矿化排气烟道成本远低于纯硅酸盐水泥排气烟道，最低只要120.9元/吨，相当于纯硅酸盐水泥排气烟道的22.1％。
[0050]
从对比例1数据可以看出，传统工艺制备纯硅酸盐水泥排气烟道，存在成本高、能耗大、生产周期长、收缩大易开裂、早期强度不高等缺点，因此非常有必要改进工艺。
[0051]
从对比例2、对比例3数据可以看出，矿化时间过短或过长均对矿化排气烟道抗压强度不利，尤其是对比例2，在比较高的钢渣活性激发剂掺量下，矿化时间过短或过长后的制品性能反而不如成本更低的钢渣活性激发剂掺量更低的实施例1。所以必须要控制好矿化时间，根据原材料性能及成品性能，得到一个最佳矿化时间。

技术特征：
1.一种矿化免蒸养排气烟道，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：钢渣粉60.9～74.3％，钢渣活性激发剂0.7～2.1％，425矿渣水泥10.0～22.0％，水余量。2.根据权利要求1所述的矿化免蒸养排气烟道，其特征在于，所述钢渣粉的比表面积≥450m2/kg，7d活性指数≥65％，28d活性指数≥75％。3.根据权利要求1所述的矿化免蒸养排气烟道，其特征在于，所述的钢渣活性激发剂采用氢氧化钠、硫酸钠、石灰的一种或两种及以上的混合物。4.如权利要求1-3中任一项所述矿化免蒸养排气烟道的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、先加水将钢渣粉、钢渣活性激发剂和425矿渣水泥搅拌均匀后，通过压制工艺压制成型；s2、采用含有二氧化碳的高温废气对压制成型的排气烟道进行矿化。5.根据权利要求4所述矿化免蒸养排气烟道的制备工艺，其特征在于，s2中，所述高温废气中二氧化碳的体积分数≥30％，高温废气的温度为120～150℃，压强为1标准大气压。6.根据权利要求4所述矿化免蒸养排气烟道的制备工艺，其特征在于，s2中，所述高温废气采用钢厂、水泥厂或电厂排放的含二氧化碳的高温废气。

技术总结
本发明涉及一种矿化免蒸养排气烟道，包括以下重量百分比的成分：钢渣粉60.9～74.3％，钢渣活性激发剂0.7～2.1％，425矿渣水泥10.0～22.0％，水余量；矿化免蒸养排气烟道制备时，先加水将钢渣粉、钢渣活性激发剂和425矿渣水泥搅拌均匀后，通过压制工艺压制成型；然后采用含有二氧化碳的高温废气对压制成型的排气烟道进行矿化。提供一种低成本、能大量利用废弃钢渣的排气烟道；二氧化碳气体矿化钢渣粉，提高早期、后期强度，并吸收二氧化碳，得到负碳建材；具备免蒸养、高强、早强、无收缩特性，矿化24h即可获得80Mpa以上强度，28d最高能达到111.5Mpa强度。111.5Mpa强度。


技术研发人员：杨建辉 刘小泉 易世彬 虞犇 滕玉亚 韦超
受保护的技术使用者：常州绿玛特建筑科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/7