利用鋼渣和造紙污泥吸收工業(yè)廢氣制備建材制品.pdf

1、鋼渣是煉鋼中產(chǎn)生的廢渣。隨著我國工業(yè)的發(fā)展,鋼渣數(shù)量增加迅速。鋼渣化學(xué)成分十分復(fù)雜并且含有f-CaO和f-MgO等容易引起制品安定性不良的物質(zhì),從而限制鋼渣的應(yīng)用;堆放的鋼渣占用了大量土地,并且污染環(huán)境。
　　 造紙污泥是造紙過程廢水處理的終端產(chǎn)物。造紙污泥無論采取填埋、焚燒、投海等何種處置方式,都存在二次污染、耗費(fèi)能源、處置空間的問題,因此推廣應(yīng)用存在難度。
　　 碳化是指將工業(yè)尾氣的主要成分一溫室氣體CO2以碳酸鹽(

2、如CaCO3、MgCO3)的固體形式永久儲(chǔ)存,即CO2礦物固定。碳化作為一項(xiàng)利用廢棄物、節(jié)約資源和能源的先進(jìn)技術(shù),是處理鋼渣和造紙污泥的有效方法。不僅可以解決鋼渣和造紙污泥的污染問題,也可以緩解CO2所引起的溫室效應(yīng)。
　　 在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,理論分析成型前Ca(OH)2乳濁液的加入量、成型壓力、碳化時(shí)CO2分壓和碳化時(shí)間等因素對鋼渣碳化的影響。綜合強(qiáng)度、安定性、成型難易和成本等多方面的考慮,確定鋼渣微粉中Ca(OH)2乳濁液的加

3、入量為12％,鋼渣粗粉中Ca(OH)2乳濁液的加入量為8％,制品成型壓力為7 Mpa、碳化時(shí)在0.15 Mpa、0.25 Mpa、0.30 Mpa的CO2分壓下分三階段碳化,每個(gè)壓力下1 h,共碳化3 h。
　　 探索鋼渣碳化的機(jī)理。水化24h后,鋼渣累計(jì)放熱量為30J/g,而碳化60min后,鋼渣試樣的累計(jì)放熱總量達(dá)95J/g。發(fā)現(xiàn)鋼渣中的Ca(OH)2,f-CaO,C2S和C3S等礦物均可與CO2氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),每千克鋼渣

4、約可固化儲(chǔ)存121.8 g CO2氣體。碳化養(yǎng)護(hù)鋼渣試樣60min后,孔隙率由反應(yīng)前的21.76％降至13.34％,而抗壓強(qiáng)度值由反應(yīng)前的6.69 Mpa提高至42.14 Mpa,并且鋼渣試樣經(jīng)碳化養(yǎng)護(hù)后f-CaO含量大幅下降,壓蒸安定性合格。
　　 利用礦渣的部分粗顆粒進(jìn)行優(yōu)化鋼渣符合礦渣制品的體積密度和性能。探索出碳化增重率、抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、安定性、抗凍性、耐水性等性能的最佳顆粒級(jí)配。
　　 從建材行業(yè)中常見的水

5、泥、熟石灰、鋼渣等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最終確定用鋼渣和污泥進(jìn)行復(fù)摻,吸收溫室氣體制備建材制品。在純鋼渣碳化制度研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行污泥與鋼渣試樣復(fù)合摻加的初步探索,結(jié)合理論分析了摻加污泥的鋼渣制品Ca(OH)2乳濁液的加入量、碳化時(shí)CO2分壓及碳化時(shí)間的影響。綜合碳化增重率、強(qiáng)度和成本等多方面的考慮,確定摻加污泥的鋼渣微粉成型前Ca(OH)2乳濁液的加入量為w=17 wt％,碳化溫度為T=60℃,碳化時(shí)在PCO2=0.10 Mpa、0.30Mpa

6、的CO2分壓下分階段碳化,每個(gè)階段碳化45 min,共碳化1.5 h。
　　 研究造紙污泥摻加量對碳化效果的影響,通過SEM、XRD、DTA-TG等現(xiàn)代測試手段對它們的微觀形貌、礦物組成、熱學(xué)特征進(jìn)行分析。得出污泥摻加量w=20 wt％為適宜摻量,研究了部分鋼渣復(fù)合造紙污泥吸收工業(yè)廢氣制備建材制品的機(jī)理。測試了碳化后的鋼渣污泥復(fù)合建材制品的主要物理性能,其中抗壓強(qiáng)度達(dá)13.87 Mpa,抗折強(qiáng)度達(dá)3.89 Mpa,吸水率達(dá)12.