金屬冶煉廢渣衍生材料及其制備方法與應用

1.本發(fā)明涉及冶煉廢渣無(wú)害化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬冶煉廢渣衍生材料及其制備方法與應用。 背景技術(shù)： 2.隨著(zhù)水泥、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，日益突出的能源、資源和環(huán)境問(wèn)題已成為制約我國水泥、鋼鐵行業(yè)健康、可持續發(fā)展的關(guān)鍵因素。水泥行業(yè)的綠色、可持續發(fā)展面臨著(zhù)巨大的環(huán)境壓力，礦物摻合料和混合材的高效利用可以降低普通硅酸鹽水泥用量，同時(shí)還可降低混凝土的生產(chǎn)成本。隨著(zhù)礦渣和粉煤灰等優(yōu)質(zhì)礦物摻合料的資源短缺，急需開(kāi)發(fā)更廣泛的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料。 3.鋼鐵冶煉廢渣（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鋼渣）是粗鋼冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，約占粗鋼產(chǎn)量的15％左右，但我國鋼渣利用率低（＜30％），大量的鋼渣堆存對土壤、環(huán)境、水資源等造成了極大的污染。鋼渣中的礦物主要包括c2s、鐵鋁鈣及鎂鐵相固溶體、c3s，f-cao、f-mgo等，與水泥的化學(xué)成分和礦物成分相似，具有一定的水化活性。但鋼渣的水化活性低，尤其其中較多的f-cao和f-mgo造成體積安定性不良，在混凝土或者砂漿中直接使用時(shí)，會(huì )與氧、二氧化碳以及水發(fā)生反應，反應生成的產(chǎn)物體積膨脹，硬化后的混凝土或者砂漿因局部體積膨脹產(chǎn)生暴裂而導致結構破壞甚至失效，嚴重的會(huì )帶來(lái)建筑或者路橋崩塌事故，從而嚴重限制了鋼渣作為礦物摻和料在建筑材料中的應用。其他金屬冶煉廢渣（如銅礦、鉛鋅礦、鎢礦、銻礦等）也存在同樣的情況。 4.將金屬冶煉廢渣粉磨成微粉可在一定程度上改善體積安定性和水化活性，但粉磨成本較高、且改善效果差。應用于混凝土、砂漿、預制件中時(shí)，水化反應時(shí)間明顯延長(cháng)（即緩凝）導致施工成型效率降低，特別是氧、鎂的氧化物在后續與空氣和水接觸時(shí)，深度碳酸化過(guò)程引起成型部位強度降低、防護層減薄加速鋼筋生銹失效，更危險的是會(huì )發(fā)生4~7倍的體積膨脹而導致結構爆裂破壞。同時(shí)水泥鋼鐵、行業(yè)排放的二氧化碳占總工業(yè)碳排放的比重較大，減少水泥、鋼鐵行業(yè)的碳排放對全國實(shí)現碳達峰、碳中和的目標至關(guān)重要。 5.中國專(zhuān)利公開(kāi)號cn 113072311a提出來(lái)一種用二氧化碳處理鋼渣提高鋼渣膠凝性的方法。該發(fā)明中在粉磨鋼渣的過(guò)程中通入二氧化碳，粉磨完畢后繼續通入二氧化碳處理，耗時(shí)長(cháng)，且未提出優(yōu)化鋼渣體積安定性和水化活性的方案，無(wú)法大規模應用。在此基礎上，中國專(zhuān)利cn 113979653a公開(kāi)了一種鋼渣膠凝材料及制備方法和應用，添加液體外加劑和晶型控制劑形成納米碳酸鈣，以提高鋼渣的水化活性和在膠凝材