鋼渣中堿性礦物碳酸化及產(chǎn)物衍變規(guī)律研究.pdf

1、粗鋼冶煉的過程中不僅排放出大量的溫室氣體CO2，還產(chǎn)生10-15wt.％的鋼渣。通過CO2碳酸化養(yǎng)護(hù)鋼渣制備建筑材料，不僅可以實現(xiàn)碳捕集，還能實現(xiàn)鋼渣的高效利用，制備出性能優(yōu)異的建筑材料制品。圍繞碳酸化養(yǎng)護(hù)鋼渣制備建筑材料制品，本文進(jìn)行了以下幾方面的研究，主要成果如下:
　　(1)碳酸化養(yǎng)護(hù)可以有效解決鋼渣體積安定性難題。鋼渣中含有大量游離氧化鈣(f-CaO)、游離氧化鎂(f-MgO)造成體積安定性不良，限制了其在建材領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、研究結(jié)果表明，f-CaO、f-MgO具有很高的碳酸化活性，碳酸化養(yǎng)護(hù)2h之后，f-CaO和f-MgO的含量分別從4.21％，1.12％降低到0.60％，0.36％。經(jīng)壓蒸實驗后，未經(jīng)碳酸化養(yǎng)護(hù)的鋼渣全部漬散，而碳酸化養(yǎng)護(hù)10min的鋼渣體積安定性就得到了明顯改善，隨著碳酸化養(yǎng)護(hù)時間延長至2h，鋼渣壓蒸后的膨脹率從0.62％，減小到-0.2％。
　　(2)鋼渣各組成礦物中β-C2S的碳酸化對強度貢獻(xiàn)率最高，γ-C2S固碳能力強但對強

3、度貢獻(xiàn)率卻較低。不同化學(xué)組成和礦物組成的鋼渣碳酸化特性存在較大差異，本文定量分析了鋼渣的礦物組成，提出通過鋼渣的礦物組成對鋼渣碳酸化進(jìn)行評價。在實驗室條件下合成了鋼渣中最主要的礦物并對其固碳量、碳酸化產(chǎn)物和抗壓強度進(jìn)行了初步探究，提出了礦物碳酸化比強度的概念。結(jié)果表明鋼渣中最主要的礦物為β-C2S/γ-C2S、白硅鈣石、鎂硅鈣石、鎂黃長石、鈣鋁石、槍晶石等。不同礦物碳酸化產(chǎn)生的碳酸鈣和凝膠種類的不同導(dǎo)致其強度差異較大。
　　(3)

4、碳酸化產(chǎn)物中凝膠種類和含量對強度發(fā)展有很大影響，β-C2S碳酸化產(chǎn)物主要為方解石、無定型的C-S-H凝膠和硅凝膠，在碳酸化過程中C-S-H的鈣硅比降低，鏈長逐漸增加;而γ-C2S碳酸化產(chǎn)物主要為方解石，球霰石和無定型的硅凝膠，C-S-H和方解石賦予β-C2S較高的力學(xué)性能。β-C2S/γ-C2S是鋼渣中最主要的礦物，也是碳酸化過程中強度和固碳的重要來源，探究β-C2S/γ-C2S的碳酸化特性不僅對碳酸化鋼渣具有重要意義，也可為其他富含C

5、2S的新型低鈣水泥材料的碳酸化養(yǎng)護(hù)提供理論依據(jù)。
　　(4)鋼渣中含有不同C/S的C-S-H凝膠，同時鋼渣中的β-C2S等在碳酸化過程中也會形成不同C/S的C-S-H凝膠，分析了C/S對C-S-H碳酸化率，強度增長和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，高C/S的C-S-H碳酸化速率更快，能夠吸收更多的CO2;不同C/S的C-S-H碳酸化形成的碳酸鈣晶型不同，熱穩(wěn)定性不同。球霰石和文石在400～620℃范圍內(nèi)分解，方解石在650～800℃范圍