鋼渣及其礦物碳酸化機(jī)理的研究.pdf

1、碳酸化技術(shù)，可以快速將CO2永久固化儲存在某些天然礦物及固體廢棄物中，從而達(dá)到緩解溫室效應(yīng)的目的，而且可以使所得礦物具有一定強(qiáng)度。本課題組探索了碳酸化制備鋼渣制品的最佳工藝條件，并已制備出碳酸化鋼渣磚。但是，實(shí)驗得出鋼渣的碳酸化增重率是9.48％，遠(yuǎn)低于鋼渣碳酸化增重率的理論值37％。本文在此基礎(chǔ)上研究了外加劑、pH值、以及水化時間等對鋼渣碳酸化的影響，探討鋼渣碳酸化的關(guān)鍵性因素，從而找出促進(jìn)鋼渣碳酸化反應(yīng)的最佳途徑，并結(jié)合XRD、SE

2、M-EDS等測試手段對鋼渣碳酸化后結(jié)構(gòu)的相組成、微觀結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行分析。同時通過對鋼渣礦物碳酸化反應(yīng)的研究，確定鋼渣中大量參與碳酸化反應(yīng)的礦物，并推導(dǎo)出其碳酸化反應(yīng)方程，進(jìn)而明確其碳酸化反應(yīng)的機(jī)理。
　　 通過研究外加劑對鋼渣碳酸化影響發(fā)現(xiàn)，向鋼渣微粉中加入NaHCO3、Na2SiO3、羧甲基纖維素鈉有利于提高鋼渣碳酸化增重率，但是隨著羧甲基纖維素鈉摻量的增多碳酸化鋼渣試樣強(qiáng)度降低。當(dāng)摻入1％的羧甲基纖維素鈉+1％NaHCO3碳

3、酸化2h后碳酸化增重率為11.34％，抗壓強(qiáng)度為17.8MPa。當(dāng)摻入0.4％Na2SiO3+1％NaHCO3碳酸化增重率為11.24％，抗壓強(qiáng)度達(dá)到34.1MPa。
　　 通過向鋼渣試樣中摻加pH值1.87-13.12的溶液，研究其對鋼渣碳酸化的影響。實(shí)驗表明，在摻入溶液pH值為6.08與12.55時試樣的碳酸化增重率較高，這表明弱酸和強(qiáng)堿環(huán)境對鋼渣碳酸化有利，且養(yǎng)護(hù)1d時，其抗壓強(qiáng)度較高，分別為68.1MPa和67.7MPa

4、。在pH值12.55時試樣的碳酸化增重率比pH值為6.08時試樣的碳酸化增重率略高。溶液pH值為12.55、養(yǎng)護(hù)7d時，鋼渣磚碳酸化增重率最高，為10.27％，表明強(qiáng)堿環(huán)境更有利于鋼渣的碳酸化反應(yīng)。
　　 對鋼渣養(yǎng)護(hù)不同時間后進(jìn)行碳酸化，通過測試分析發(fā)現(xiàn)，鋼渣水化初期即水化2h-6h時，隨著水化時間的延長，鋼渣試樣碳酸化增重率增高，之后，隨著水化時間的延長鋼渣試樣碳酸化增重率略有降低，這說明水化初期對碳酸化反應(yīng)有促進(jìn)作用，而水化

5、時間過長不利于碳酸化反應(yīng)。水化時間延長時，生成CH增多，它與CO2迅速反應(yīng)，易在表面生成CaCO3殼，使CO2很難進(jìn)入鋼渣內(nèi)部，阻止碳酸化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
　　 鋼渣中礦物C3S、C2S、C4AF、Ca(OH)2、C3A、Mg(OH)2、CaO、MgO在一定條件下均可發(fā)生碳酸化反應(yīng)，相同時間內(nèi)粉狀礦物的碳化增重率為Ca(OH)2〉Mg(OH)2＞C3S＞C2S＞CaO〉MgO〉C4AF＞C3A，且粉狀的Ca(OH)2碳酸化增重率最