[发明专利]一种CO2

说明书

本发明涉及专利IPC分类的C04B28/00领域，尤其涉及一种CO₂矿化钢铁业固体废弃物的建筑材料及制备方法。建筑材料，以质量百分比计，原料至少包括：可矿化固废、硅铝质固废和水，所述可矿化固废与硅铝质固废的质量比为1：0.5‑2.8。本申请制备的建筑材料利用钢铁行业产生的固废消纳排放的二氧化碳废气，利用固废中活性钙成分固定二氧化碳，限定可矿化固废与硅铝质固废的质量比，使其具有较高的矿化活性，从而使固废制品在提高固碳率的同时达到一定的抗压强度，且过程中无需额外加热，节约能源。

技术领域

本发明涉及专利IPC分类的C04B28/00领域，尤其涉及一种CO₂矿化钢铁业固体废弃物的建筑材料及制备方法。

背景技术

在钢铁生产中产生二氧化碳等废气的同时产生钢渣、转炉钢渣等固废。从元素组成而言，这些大宗固废含有大量的活性硅酸二钙及硅酸三钙，其可作为矿化原料，通过矿化技术与二氧化碳进行反应，不仅可固定钢铁行业产生的大量二氧化碳，降低行业碳排放，同时矿化产物可作为建材制品形成良好的经济效益。

目前大多研究通过调控矿化反应的条件来影响最终产物的性能，包括矿化反应时间、反应压力、矿化温度等因素；现有技术(CN101269998B)中描述了一种碳酸化转炉钢渣在促进海洋吸收二氧化碳上的应用，其中矿化养护的温度在350℃-800℃，并需要在0.1-3.6个大气体条件下与二氧化碳气体反应2-12小时，从而提高矿化试块的强度，但需要额外提供高达350℃-800℃的矿化养护温度。

现有技术(CN112430051A)中提出钢渣-脱硫石膏-粉煤灰协同碳化制备的建材及方法，通过采取低温碳化及矿化碳化两步反应提高制品矿化率及强度，其中高温碳化所需温度在140℃～230℃，相对湿度控制在80％～90％，同时需将CO₂反应釜的压力升高至0.5～1.0MPa，耗能巨大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种CO₂矿化钢铁业固体废弃物的建筑材料，原料包括：可矿化固废、硅铝质固废和水，所述可矿化固废与硅铝质固废的质量比为1：0.5-2.8。

作为一种优选的方案，所述可矿化固废为硅酸二钙和/或硅酸三钙质量百分比为10～50％的钢渣、矿渣、镁渣、废石灰、废水泥、铁矿渣中的至少一种。

作为一种优选的方案，所述硅铝质固废为再生骨料、磷石膏、建筑渣土、黄磷渣、粉煤灰、冶炼渣、赤泥中的至少一种。

作为一种优选的方案，所述可矿化固废在原料中的质量百分比不超过60％。

作为一种优选的方案，所述可矿化固废与硅铝质固废的质量比为1：0.7-2.5。

作为一种优选的方案，所述建筑材料的原料还包括含二氧化碳气体；所述含二氧化碳气体中二氧化碳的体积分数为5～95％。

作为一种优选的方案，所述原料中水的用量能够满足固废的成型需求。

作为一种优选的方案，所述原料经压制成型获得坯体，所述原料中固废与水的固水质量比为7～9:1。

本发明第二方面提供了一种上述CO₂矿化钢铁业固体废弃物的建筑材料的制备方法，步骤包括以下几步：

(1)将可矿化固废、硅铝质固废与水混合搅拌均匀得混合料；

(2)混合料送入消解系统消解15～70min；

(3)消解后的混合料送入机械成型系统，制成块状坯体；

(4)按一定的空隙率将坯体送入反应釜，密封反应釜进行反应，开启阀门输送含二氧化碳气体至反应釜的压力设定值，矿化反应一定时间，排气至常压，打开反应釜；