鋼渣碳化技術研究進展_桂林礦機官方網站

鋼渣是(shì)煉鋼過程(cheng)中産生的(de)工業固體(tǐ)廢物，近10年(nián)我國累🛀計(ji)鋼渣排放(fang)量達到了(le)7億t，但綜合(hé)利用率較(jiào)低，僅有20%左(zuǒ)右，而國外(wai)發達國家(jiā)已超過90%。大(da)量堆存的(de)鋼渣不僅(jǐn)會侵占土(tu)地，浪費資(zi)源，如果排(pái)入水中還(hai)可能會造(zào)成河流淤(yū)塞，周邊土(tǔ)壤堿化，其(qí)中的有害(hai)物質還會(hui)爲人類及(jí)其生存環(huán)境帶來嚴(yan)重危害。

全(quán)球氣候變(bian)暖是全球(qiú)氣候變化(hua)的核心熱(rè)點問題，化(huà)石燃料燃(rán)燒産生大(dà)量的CO2導緻(zhì)溫室效應(ying)的發生，随(sui)着⛱️人類工(gōng)農業活動(dong)的不斷進(jin)行，CO2的排放(fàng)量也逐年(nian)增加，2017年，全(quán)球碳排放(fàng)增長了㊙️1.6%。這(zhe)不僅會威(wēi)脅我們的(de)身心健康(kang)，也會對人(rén)類的生存(cun)環境帶🥵來(lai)嚴重危💰害(hài)。

鋼渣碳化(hua)技術是将(jiang)鋼渣置于(yu)CO2氣體環境(jing)中，在一定(dìng)📐溫🐆度濕度(dù)及壓力條(tiáo)件下進行(háng)碳化，CO2将會(hui)以礦物吸(xi)收形式固(gu)定儲存，因(yin)此鋼渣碳(tan)化技術不(bú)僅能固化(hua)大量的CO2，還(hái)能實現二(èr)次資源的(de)有效利用(yong)，并由此制(zhi)備的磚、瓦(wa)等建築材(cai)料具有強(qiang)度高、價格(gé)低廉、穩定(dìng)🏃性好的優(you)點。在鋼渣(zha)發生碳化(huà)作用的同(tóng)時，新物相(xiang)的生成具(jù)有把體系(xì)内的物質(zhi)結在一起(qi)的作📐用，因(yin)而可以制(zhì)備出性能(neng)較好的鋼(gang)渣碳✉️化制(zhi)品。

研究者(zhě)針對此項(xiang)技術進行(hang)了大量的(de)研究：鋼渣(zhā)種類、粒度(du)不同☎️，碳化(huà)能力不盡(jìn)相同；碳化(huà)過程的環(huan)境條件不(bu)同，所得碳(tàn)化鋼渣制(zhi)品的強度(dù)也不同，其(qi)中溫度、pH值(zhi)及水化程(chéng)度成爲主(zhǔ)要📧研究對(dui)象。适宜的(de)環境，可以(yǐ)極大促進(jin)反應的發(fā)生，使得碳(tàn)化🔱後的鋼(gāng)渣🔆性能更(gèng)加優越，從(cóng)而更好實(shí)現固體廢(fei)㊙️物資源化(huà)。本💁文主要(yao)針對以🔅上(shang)研究内容(róng)進行總結(jie)歸納，并針(zhēn)對現階段(duan)碳化反應(ying)影響因素(su)的研究進(jin)展提出展(zhan)望及有待(dai)解決的問(wèn)題♌。

鋼渣的(de)基本性質(zhì)

目前，我國(guo)大部分鋼(gāng)渣爲轉爐(lu)渣，在發達(dá)國家電爐(lú)鋼渣占📐據(ju)主導地位(wei)，現階段大(da)多數研究(jiu)者主要以(yǐ)轉爐📱鋼渣(zhā)爲研究對(duì)象。鋼渣的(de)化學組成(cheng)主要有CaO(34%～48%)、Fe2O3(7%～12%)、SiO2(9%～15%)、MgO(2.5%～10%)、Al2O3(0.9%～2.8%)，同(tóng)時還有少(shǎo)量MnO、TiO2等氧化(hua)物，這樣氧(yǎng)化物主要(yào)以C2S、C3S、Ca2Fe2O5、ＲO相及f－CaO等(deng)礦物相形(xíng)式存在于(yú)鋼渣中。鋼(gāng)渣中大量(liang)的CaO、MgO等堿性(xing)🔱氧化物能(neng)夠有效的(de)固定CO2，爲固(gù)碳技術的(de)實現提供(gòng)📱了物質條(tiao)件👈。

鋼渣(zha)碳化研究(jiū)進展

3.1 碳化(huà)機理研究(jiu)

3.1.1 熱力學分(fen)析

鋼渣(zha)碳化的吉(jí)布斯自由(you)能爲負值(zhí)，即是一個(gè)自發進💞行(hang)的過程，隻(zhi)要提供适(shì)宜的環境(jìng)條件，這個(gè)反應就會(huì)自行發生(shēng)，常鈞、塗茂(mào)😘霞等的試(shi)驗結論中(zhong)均證明了(le)此🐇觀點。

塗(tú)茂霞等采(cai)用熱力學(xue)HSC軟件對鋼(gāng)渣碳化過(guò)程進行熱(re)力學模拟(ni)計算，結果(guǒ)發現，以上(shang)各化學反(fǎn)應在700K以下(xià)自由能ΔG均(jun1)爲🤞負值，說(shuo)明🌈鋼渣碳(tàn)化反應在(zài)一般條件(jian)下可自發(fā)進行；常鈞(jun)🔅等利用焓(hán)變等熱力(lì)學數據和(he)ΔH=∑Hp–∑Hr、ΔGT=∑GTp－∑GTr(下角p，r分别(bié)表示産物(wù)和反應物(wu))計算公✂️式(shi)，計算反應(yīng)的自由能(neng)ΔG，所得結果(guǒ)爲負值，同(tong)樣證實了(le)在一定條(tiáo)件下鋼渣(zha)💁的🌈碳化反(fan)應可以自(zi)行發生。

以(yi)上的熱力(lì)學分析及(jí)計算，共同(tong)說明了鋼(gang)渣碳化反(fǎn)應在理論(lun)上的可行(háng)性與自發(fa)性，爲探索(suǒ)反應規💛律(lü)和機理奠(dian)定🌍了重要(yao)的理論基(ji)礎。

3.1.2 物相分(fen)析

鋼渣主(zhǔ)要由C2S、C3S、C2F、Ca(OH)2、(Mg，Fe)2SiO4、f－CaO和ＲO相(xiàng)組成。常鈞(jun1)等、BoPang等采用(yong)XＲD對碳化前(qián)後的鋼🥰渣(zha)進🚶行物相(xiang)分析，從分(fen)析結果可(ke)以看出，鋼(gāng)渣📧碳化前(qián)後C2S和C3S衍射(she)峰的強度(dù)明顯弱化(hua)，Ca(OH)2和f－CaO的衍射(shè)峰🔞基本消(xiāo)失，并且出(chū)現了🐪明顯(xiǎn)的CaCO3及SiO2衍射(she)峰；梁曉傑(jié)進行能譜(pu)分析發現(xiàn)，在碳化前(qián)後ＲO相及C2F的(de)衍射峰的(de)強⛹🏻‍♀️度基本(ben)無明顯變(bian)化，這說明(ming)組成中的(de)ＲO相及C2F基本(ben)不發生碳(tàn)化反應；房(fáng)延鳳等通(tōng)過簡單分(fèn)析發現🔞β－C2S碳(tan)化🧑🏽‍🤝‍🧑🏻所得CaCO3含(hán)量爲18.1%較低(di)于熱重測(cè)試結果，猜(cāi)測在500～800℃範圍(wei)内失🌈重的(de)是CaCO3且有少(shǎo)量結晶水(shui)蒸發。

綜上(shang)所述，鋼渣(zha)碳化過程(cheng)中發生反(fan)應的主要(yào)化學成🔞分(fen)爲C2S、C3S、Ca(OH)2和CaO，他們(men)均與CO2反應(ying)生成CaCO3，且ＲO相(xiang)及C2F基本不(bu)參與反應(ying)💃，這可能是(shi)因爲🌂C2S、C3S等化(huà)合物先發(fā)生了水化(hua)反應生成(chéng)相應氫氧(yang)化物後繼(jì)續與🌏CO2反應(ying)生成CaCO3和SiO2，而(ér)ＲO相中的金(jīn)屬氧化物(wù)反應活性(xìng)低，基🌈本不(bú)發生⛱️水化(hua)反應，則無(wu)法參與碳(tàn)化反應。鋼(gāng)♊渣的化學(xué)組⛹🏻‍♀️成中含(han)Ca化合🔞物将(jiāng)作爲研📐究(jiū)的重點，這(zhe)些物質的(de)化學反應(yīng)行爲極大(da)影響着鋼(gang)渣的碳化(hua)規律、特點(dian)，以及碳化(huà)所需最佳(jiā)條件。

3.1.3 熱重(zhòng)分析

利用(yòng)熱重分析(xī)儀可以得(de)到待測樣(yang)品随溫度(du)變化關系(xì)，以研究待(dài)測物質的(de)組分及熱(re)穩定性。

梁(liang)曉傑對鋼(gāng)渣碳化前(qian)後進行了(le)熱重分析(xi)，得到它們(men)的TG－DTG曲線，經(jing)計算确定(ding)生成物爲(wèi)CaCO3。BoPang等熱重分(fen)析結果🈲表(biao)明：鋼渣中(zhōng)Ca(OH)2幾乎碳化(hua)完全，生成(cheng)産物爲CaCO3，同(tóng)時産物CaCO3因(yin)其有較高(gāo)的活性而(ér)被吸附，這(zhe)就導緻了(le)相反的結(jie)果：CaCO3的吸附(fu)阻礙了Ca(OH)2與(yǔ)CO2的化學反(fan)應速率💃🏻。他(tā)們同樣證(zheng)實了鋼渣(zha)🚶碳化産物(wu)爲CaCO3，且在反(fǎn)應過程中(zhong)固體顆🈚粒(li)的吸附常(cháng)☀️會導緻化(hua)學反應速(sù)率的減慢(man)。

以上證明(míng)鋼渣中的(de)C2S、C3S發生水化(hua)反應生成(chéng)

Ca(OH)2，随之f－CaO、Ca(OH)2與CO2發(fa)生碳化反(fan)應生成CaCO3顆(kē)粒。顆粒狀(zhuàng)的CaCO3可以填(tián)充内部空(kōng)☀️隙，使體系(xì)内部排列(lie)更加緊湊(còu)，提高鋼渣(zha)✍️試塊的力(li)學性能，可(kě)在一定程(cheng)度上提高(gāo)鋼渣制品(pin)的強度和(he)穩定📱性；但(dàn)由此生成(cheng)的CaCO3殼又💋部(bu)分包裹與(yǔ)未反應物(wu)🌍質外側，阻(zu)止了CO2的擴(kuò)散及進一(yī)步反應過(guo)程。

3.2 碳化反(fan)應的影響(xiang)因素研究(jiū)

除了反應(yīng)物性質會(huì)影響碳化(huà)效果外，壓(yā)力、溫度、pH值(zhí)等環境因(yīn)🏃素也會影(ying)響着反應(yīng)的進行。經(jīng)大量研究(jiū)者研究發(fa)現，在碳化(huà)反應👈中，pH值(zhí)、碳化時間(jian)及成型壓(ya)力爲主要(yao)的影響因(yīn)素，也有研(yan)究者對水(shui)化過程及(jí)外加劑等(deng)進行了相(xiang)關試驗。

3.2.1 加(jiā)水量及水(shui)化時間

梁(liáng)曉傑對不(bu)同加水量(liàng)下的鋼渣(zha)碳化效果(guǒ)進行了研(yán)究，結果表(biao)明當加水(shui)量W水=3%～19%時，鋼(gang)渣碳化質(zhì)量增加率(lǜ)不斷提♊高(gao)，碳化效果(guo)增加：當W水(shui)=19%，碳化效果(guǒ)最好，但W水(shui)超過19%一直(zhi)到21%，碳化質(zhi)量曲線出(chū)現明顯下(xià)降，這是因(yīn)爲出現了(le)泌水結團(tuan)現象，積聚(jù)的水分将(jiāng)鋼渣包裹(guo)，不利于反(fan)應的進行(hang)，而且外層(céng)反應生成(cheng)的CaCO3顆粒阻(zǔ)礙了鋼渣(zha)的進一步(bu)碳化。

鋼渣(zha)碳化前先(xiān)發生水化(hua)，而水化時(shi)間的不同(tong)也會影響(xiang)😍碳化✔️的效(xiao)果：這可能(neng)是因爲在(zai)水化初期(qi)，随着水化(hua)☔時間的增(zēng)加，反應速(su)✉️率較快，從(cóng)而促進碳(tan)化反應生(sheng)成較多的(de)CaCO3顆粒，但後(hou)期生成的(de)CaCO3形成了一(yī)層殼包裹(guo)在鋼渣外(wai)側，會阻礙(ài)反應的進(jìn)行。

劉梅将(jiāng)鋼渣水化(hua)0h～7d後碳酸化(huà)2h，發現在2～6h時(shi)，鋼渣碳酸(suān)化增重💰率(lǜ)🐉較高，但10h後(hòu)，鋼渣碳酸(suan)化增重率(lü)逐漸降低(di)。

以上試驗(yàn)結果均證(zhèng)明了在碳(tan)化前進行(háng)一定時間(jiān)的水化對(duì)反應具有(yǒu)一定的促(cù)進作用，這(zhè)是因爲水(shui)化生成的(de)産物可以(yi)作爲碳化(huà)反應的反(fǎn)應物發生(shēng)反應；但水(shuǐ)化時間較(jiao)長🔴，不僅對(duì)碳化反應(yīng)的促進效(xiao)果降低，又(yòu)會造成時(shí)間及試驗(yan)設備的浪(làng)費與消耗(hào)♋。所以，探索(suo)最佳水化(hua)時間對于(yu)鋼渣碳化(hua)反應的實(shi)際應用具(jù)有重要意(yi)義。

3.2.2 外加劑(jì)

在碳化反(fǎn)應中，外加(jiā)劑的加入(rù)可以促進(jin)反應的進(jin)行🐇，激發♉鋼(gāng)⚽渣❤️的反應(yīng)活性，使鋼(gang)渣碳化制(zhi)品的性能(néng)得以🥵改善(shan)🚶‍♀️提高。

通過(guò)設計外加(jia)劑對鋼渣(zha)碳酸化影(ying)響的探究(jiu)試驗，向👈鋼(gang)渣⛹🏻‍♀️試樣中(zhōng)摻加CaSO4·2H2O、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3、沸石(shí)、膠粉和羧(suo)甲基纖維(wei)素鈉七種(zhǒng)外加㊙️劑，養(yang)護2h，結果與(yu)不摻入外(wài)加劑試樣(yàng)組對比發(fā)現，摻入NaHCO3、Na2SiO3和(he)羧甲基纖(xian)維素鈉的(de)鋼渣試樣(yang)碳化較好(hao)，将三種外(wai)加劑兩兩(liang)複摻🙇‍♀️，進一(yī)步探🙇‍♀️索得(dé)到羧☁️甲基(ji)纖維素🔞鈉(na)和CaSO4、NaHCO3的加入(rù)🔆對碳化反(fǎn)應☔的促進(jin)沒有🔞明顯(xian)效果。這說(shuō)明外加劑(ji)的摻入對(dui)固碳效果(guǒ)的影🥰響不(bu)是很大，且(qiě)很有可能(néng)🤞會導緻鋼(gāng)渣的結構(gòu)向不利方(fang)向發生改(gai)變，從而影(ying)響碳化鋼(gāng)渣☀️制品的(de)性能。

3.2.3 溫度(dù)

在一定範(fàn)圍内，溫度(du)升高可以(yi)促進分子(zǐ)熱運動，促(cù)進鋼渣内(nèi)活🈲性物質(zhi)與CO2的化學(xue)反應，但當(dāng)溫度達到(dào)一定值後(hòu)，又碳化反(fan)應放熱，繼(ji)續升高溫(wēn)度反而會(huì)抑制反應(ying)的進行，所(suǒ)以在應用(yong)于工業🌏生(sheng)産時，控制(zhì)環境溫度(du)具有重要(yao)意義。

柳倩(qian)分别對比(bǐ)了不同養(yang)護條件對(duì)鋼渣水泥(ní)基膠凝材(cai)料性能的(de)影響，結果(guo)得到最佳(jiā)的養護條(tiao)件是60℃、碳化(hua)7h，高溫碳化(hua)🌂養護🚶‍♀️可以(yǐ)提高其抗(kàng)壓強度，且(qiě)升高✂️溫度(dù)可♋以提高(gao)水化進程(cheng)，進而促進(jìn)碳化反應(yīng)；郜效嬌等(deng)觀察分析(xī)不同溫度(du)下鋼渣試(shi)樣碳化3d的(de)體積💰膨脹(zhàng)率與力學(xue)強度，發現(xiàn)鋼渣體積(ji)膨脹率随(sui)碳化✉️溫度(dù)的升高而(er)增大，并得(de)出碳化3d力(li)學強度與(yu)碳化溫度(dù)的線性方(fāng)程y=0.062x+33.04(y爲力學(xué)🈲強度值，單(dan)位MPa；x爲碳化(huà)溫度，單🤞位(wèi)℃)；姚星亮等(deng)通過🔴儀器(qì)檢測及固(gu)碳😍公式的(de)計算得到(dào)：提高⭐溫度(dù)，反應速率(lü)加快，但鋼(gang)渣固碳率(lǜ)增大🌍幅度(dù)較小，且溫(wen)度超過一(yī)定值時，反(fan)應速率變(biàn)化不明顯(xiǎn)。

3.2.4 pH值

鋼渣的(de)碳化反應(ying)主要是鈣(gai)離子與CO2生(shēng)成碳酸鈣(gai)化合物的(de)過程♈，其中(zhōng)環境的pH值(zhí)會影響鈣(gai)離子的溶(róng)解，進而影(ying)響碳化♊反(fan)應✏️的效果(guo)，則調節溶(rong)液的pH值對(duì)于反應的(de)進行至🔅關(guān)重要。

向鋼(gāng)渣試樣中(zhong)加入不同(tóng)pH值的溶液(ye)，分别養護(hu)2h、10h、1d、7d，碳化💘相同(tong)時間🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，結果(guǒ)表明強酸(suan)不利于碳(tàn)酸化反應(ying)，弱酸和強(qiáng)✏️堿環境均(jun1)☂️有利于鋼(gāng)渣試樣的(de)碳酸化反(fan)應，且随着(zhe)養護時間(jiān)增長，鋼渣(zha)碳化效果(guo)提高，即在(zai)pH值=12.55、養🌈護7d時(shí)，鋼渣試樣(yang)碳酸化增(zēng)重率最高(gao)。

王日偉等(deng)利用固碳(tàn)效率公式(shì)研究計算(suàn)堿與鋼渣(zha)不同的質(zhì)量百分比(bǐ)對鋼渣固(gu)定CO2的影響(xiǎng)，結果發現(xian)鋼渣中加(jia)入少量的(de)NaOH後，固碳量(liang)明顯增加(jiā)，且随着堿(jian)增加，鋼渣(zha)固定㊙️CO2呈上(shàng)升🏒趨勢，在(zai)上述試驗(yàn)中得到堿(jian)與鋼渣最(zuì)🐕佳質量百(bǎi)分比爲8%，繼(jì)續增大比(bi)值時，固碳(tan)量呈下降(jiang)趨勢。

潘凱(kǎi)通過試驗(yàn)研究同樣(yàng)證實了在(zài)鋼渣碳化(hua)過程中加(jiā)入低濃度(du)堿溶液可(kě)以提高固(gu)碳效率；BonenfantD等(děng)研究了常(cháng)溫常❓壓下(xià)鋼渣碳酸(suan)㊙️化固定CO2的(de)潛力，研究(jiu)發現強堿(jiǎn)性☎️及Ca(OH)2含量(liang)是鋼渣☎️具(jù)有較高CO2固(gù)定潛力的(de)主要原因(yin)；其中有研(yán)究者向鋼(gāng)渣中❓摻入(rù)消石灰以(yi)提高體系(xì)pH值，結果發(fā)現摻入與(yu)鋼渣等量(liang)的消石灰(huī)，其固碳效(xiào)果最佳，可(ke)達到27.81%。

通過(guo)以上試驗(yan)表明，鋼渣(zha)的碳化反(fǎn)應需要适(shì)宜的堿性(xing)環境，這是(shi)因爲低濃(nóng)度堿有助(zhù)于鋼渣中(zhong)鈣的浸出(chu)生成氫氧(yǎng)化鈣，同時(shi)CO2又在堿環(huán)境中生成(chéng)碳酸鹽，兩(liǎng)種生成物(wu)⁉️繼續反應(yīng)生成CaCO3物質(zhì)，促進碳化(huà)反應。

3.2.5 碳化(huà)時間

由于(yu)化學反應(ying)在開始的(de)一段時間(jian)後，将會達(da)到平衡狀(zhuang)态，繼💰續增(zēng)加反應時(shí)間不僅無(wu)任何促進(jin)作用🙇‍♀️，還會(hui)浪費設備(bei)資源。有學(xue)者提出，在(zài)鋼渣碳化(huà)反應前期(qi)，CaO的轉化速(sù)👄率最快，且(qiě)有80%的CaO會與(yu)CO2發生反應(ying)，而之後的(de)反應時間(jiān)裏，參與反(fan)應的物質(zhi)減少，速率(lǜ)變慢，反應(ying)趨于平🚩衡(heng)。常鈞對此(cǐ)作了研究(jiū)，得到最适(shì)合的碳化(huà)時間爲3h，其(qi)碳化增重(zhong)率爲10.79%，強度(du)可達40.81MPa。爲以(yǐ)後的🙇‍♀️探索(suo)研究試驗(yan)提供了一(yi)定的參考(kao)意義與依(yi)據。

3.2.6 成(cheng)型壓力

成(chéng)型壓力不(bú)同，鋼渣試(shi)塊内部孔(kǒng)隙率不同(tong)，CO2的擴散速(sù)率不同，其(qi)反應速率(lǜ)與碳化效(xiao)果也不盡(jin)相同。

P.DeSilva等研(yán)究發現在(zài)一定範圍(wei)内随着成(chéng)型壓力的(de)提高🙇‍♀️，試樣(yang)的碳化效(xiao)率逐漸降(jiàng)低；而在李(lǐ)勇的試驗(yàn)研究中，設(shè)計成型壓(ya)力範圍爲(wei)0～14MPa，對碳化試(shi)樣進行SEM、TGA及(ji)XＲD分析得到(dao)，随着成型(xing)壓力的🏃‍♀️增(zeng)加，碳♌化效(xiao)率先增加(jia)後降低，且(qie)碳化産物(wù)的形貌也(ye)發生了相(xiàng)應改變，由(yóu)典型的方(fāng)解石晶體(ti)形貌變爲(wèi)橢球形的(de)方解石，這(zhè)說明🌈成型(xíng)壓力對碳(tàn)化反應有(you)着很💜大的(de)影響，成型(xing)壓力🔴的改(gai)變導緻試(shi)樣内部的(de)保水能力(lì)不同、空隙(xì)率不同，則(zé)反應過程(cheng)中的速度(dù)與碳化産(chan)物的形貌(mào)也不盡相(xiàng)同。

3.2.7 其他因(yin)素

EleanorJ等、塗茂(mào)霞等研究(jiū)發現鋼渣(zha)粒度、液固(gù)比、氣體流(liu)量及流體(tǐ)通量對碳(tan)化反應也(ye)有一定的(de)影響，且鋼(gāng)渣粒度越(yue)細💃🏻越有利(li)于鋼渣固(gù)碳；在李勇(yong)房延鳳等(deng)的研究結(jié)果中：碳化(huà)過程中外(wai)來離子、CO2分(fen)壓以及鋼(gāng)渣中的礦(kuang)物組成同(tong)樣影響碳(tan)化反應的(de)進程。

鋼渣(zhā)碳化反應(ying)是一個較(jiào)爲複雜的(de)化學反應(yīng)，影響因素(su)較🏃🏻‍♂️多，但相(xiàng)對來說反(fan)應要求環(huán)境較爲容(róng)易達到，以(yi)上的研究(jiū)也爲鋼渣(zha)碳化制品(pǐn)的工業化(huà)生産與應(ying)用提供了(le)一定的數(shu)據基礎。

從上文可(ke)見，已有大(dà)量學者對(duì)鋼渣碳化(huà)技術進行(háng)了機理以(yi)及水化時(shí)間、外加劑(ji)、溫度、pH值等(deng)因素對碳(tan)化過程影(yǐng)響的試驗(yan)研究🐆，這也(ye)爲此項技(jì)術的建材(cai)化應用提(tí)供了一定(dìng)的理論基(jī)礎。碳化後(hou)的鋼渣制(zhi)品強度高(gao)、性能優良(liang)、投入生産(chan)成本低、且(qiě)應用途徑(jìng)較爲廣泛(fan)，具有高附(fù)加價值。而(er)在碳化制(zhi)品的應用(yòng)🏃🏻中，通常也(ye)會摻入其(qí)他成分以(yi)進一步提(ti)高産品的(de)優良性能(néng)。

依據現有(you)碳化制度(dù)及條件，史(shǐ)迪以首鋼(gang)鋼渣爲原(yuan)料，利用堿(jiǎn)激發與CO2的(de)協同作用(yòng)制成強度(dù)較高的鋼(gang)渣磚，該學(xue)者選擇Na2CO3爲(wèi)激發劑。試(shi)驗發現，當(dāng)摻入溶液(ye)态Na2CO3時，其碳(tàn)化效果要(yao)好于固态(tài)Na2CO3，這是因爲(wei)反應物之(zhī)🤩間發生了(le)離子反應(yīng)，而固體物(wù)質需溶解(jiě)後反應，這(zhe)就導緻了(le)固态的Na2CO3的(de)碳化速率(lü)不如Na2CO3溶液(ye)。進一步試(shi)驗發現，當(dang)激發劑Na2CO3的(de)摻入量爲(wei)13.12kg/m3時，鋼渣碳(tan)化磚的抗(kàng)壓效果最(zuì)好。

除了Na2CO3溶(róng)液外，也可(kě)以以熟石(shí)灰爲激發(fa)劑，當加入(ru)到鋼渣🌂與(yu)熟石灰質(zhi)量比爲0.20時(shí)，碳化磚強(qiang)度達到最(zuì)佳值，且抗(kang)壓和抗折(shé)強度爲對(dui)比磚(未加(jiā)熟石灰)的(de)4～5倍，摻入激(ji)發劑的碳(tàn)化磚在吸(xī)水率、幹燥(zao)收縮率及(jí)安定性方(fāng)面也達到(dao)了良好的(de)指标。

從上(shang)述試驗結(jié)果可以看(kan)出，在制備(bei)鋼渣碳化(huà)磚的過程(cheng)中，摻♊入一(yī)定量的激(ji)發劑會使(shǐ)鋼渣的碳(tàn)化速率以(yi)及碳化磚(zhuān)的性能得(dé)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻到很大提(tí)高，但激發(fā)劑的用量(liang)需适當，如(rú)果摻入量(liàng)過多，不僅(jin)會造成原(yuan)料的浪費(fèi)，而且👅有些(xiē)種類㊙️的激(ji)發劑過量(liang)使用還會(huì)減弱鋼渣(zha)的碳化效(xiao)果。

此外，有(yǒu)研究者向(xiang)鋼渣中摻(chan)入砂子和(hé)石子等原(yuán)料，經碳化(huà)養護☂️一定(dìng)時間後，制(zhi)備滲水路(lù)面磚，在進(jin)行增重率(lü)、透水系數(shù)、抗🐕壓強度(du)等實驗室(shì)測試後，發(fa)現該滲水(shuǐ)路面磚滲(shen)水性能、安(ān)定性等均(jun1)達到标準(zhun)，同時以此(ci)方法得到(dào)的滲水磚(zhuan)兼具強度(du)高、多孔結(jié)構吸聲減(jian)噪、補充地(dì)下水分且(qiě)美化城市(shi)環境等優(yōu)點。

也有學(xué)者基于此(cǐ)項碳化技(jì)術，向鋼渣(zhā)中加入一(yī)定💋量的☂️膨(peng)脹珍珠岩(yán)制備得到(dao)牆體輕質(zhì)闆材，強度(dù)高且質量(liàng)輕；摻入抛(pao)光廢石粉(fen)制備得到(dào)人造大理(lǐ)石🌈，不僅可(ke)🏃‍♀️以節省原(yuán)材料，而且(qie)有助于有(you)效解決空(kōng)氣中粉塵(chén)污染的問(wen)題；同時，碳(tàn)化後的鋼(gāng)渣也可以(yǐ)代🏃🏻‍♂️替部分(fèn)水泥🌈作爲(wèi)吸聲材料(liào)：在吸聲材(cái)料中摻入(rù)30%～50%的碳化鋼(gāng)渣後進💁行(háng)吸聲性能(néng)的測試，結(jie)果表明，摻(chan)入的碳化(huà)鋼渣對材(cái)料的強度(du)和吸聲性(xìng)能并無不(bú)利⭕影響，而(er)且減少了(le)部🐕分水泥(ni)用量，這說(shuō)明鋼渣碳(tan)化技術的(de)應用不僅(jin)可以綠色(sè)高效地利(lì)用固體❄️廢(fèi)棄物，同時(shí)也達到了(le)🙇‍♀️節約資源(yuán)、降低生産(chǎn)成本的效(xiào)果✂️，實現環(huan)境效益與(yu)經濟效益(yi)相統一。

碳(tan)化鋼渣技(ji)術可以廣(guǎng)泛應用于(yu)建築領域(yù)，作爲主要(yao)原料或摻(chan)入料生産(chǎn)制備鋼渣(zha)水泥、鋼渣(zha)磚、砌塊、牆(qiáng)體材料、吸(xī)聲材料等(deng)，以上制品(pin)具有強度(du)高、安定🔴性(xing)好、耐磨損(sǔn)、耐腐蝕等(deng)優點，但由(yóu)于鋼渣本(ben)身活性較(jiào)低，即使在(zai)最佳工藝(yì)條件下🈲碳(tàn)化後，仍有(yǒu)部分鋼渣(zhā)碳化不完(wan)全，這又降(jiàng)低了鋼渣(zhā)的利♍用率(lǜ)。

展望

目前(qián)，我國仍爲(wei)發展中國(guo)家，爲解決(jue)“雙剛性”矛(máo)盾，必須要(yào)☎️注重資源(yuan)的綜合利(lì)用。現階段(duàn)，鋼渣仍是(shi)我國鋼鐵(tie)行業的主(zhu)🐅要固體廢(fèi)棄物之一(yi)，碳化技術(shu)的應㊙️用不(bu)僅🔞可以緩(huan)解溫室效(xiào)應，還可以(yǐ)解決鋼渣(zha)大量堆存(cun)、利用率低(di)的問題，實(shi)現資🌍源的(de)綜合利用(yong)與開發。但(dàn)鋼渣碳化(hua)制品制備(bei)技術目前(qian)仍🧑🏾‍🤝‍🧑🏼處于實(shi)驗室階段(duàn)，所以，爲了(le)這一技術(shu)的廣泛應(ying)用與開發(fā)，應對以下(xià)幾個方面(mian)進一步研(yan)🥵究：

(1)對鋼渣(zhā)的物質組(zǔ)成和化學(xué)性質進行(hang)深入研究(jiu)，鋼渣成分(fèn)的多🤟變性(xing)将會導緻(zhì)化學反應(ying)的不穩定(ding)性及反✌️應(yīng)産物的多(duō)樣⭐性，使得(de)研究結果(guo)具有較大(dà)波動性和(he)差異性。因(yin)此，進一步(bù)探索鋼渣(zha)成分及性(xing)能對研究(jiū)碳化機理(lǐ)、揭示反應(ying)規🈲律具有(yǒu)重🔞要意義(yi)。

(2)鋼渣的碳(tàn)化過程将(jiang)會受到很(hen)多因素的(de)影響，雖然(rán)已經有學(xue)者對影響(xiang)因素進行(hang)了大量的(de)探索與研(yan)究，但⛹🏻‍♀️仍缺(que)乏系統性(xing)和深入性(xing)，根據以上(shàng)綜述，溫度(dù)👈、pH值及水化(hua)程度三個(gè)影響因素(su)仍作爲主(zhu)要研究對(duì)象。而且在(zai)碳化反應(yīng)📧中，泌水結(jie)團現象及(jí)CaCO3殼的形成(chéng)阻礙CO2的擴(kuo)散，從而阻(zu)礙反應的(de)進行，以上(shang)問題有待(dai)進一步研(yan)究解決。

(3)爲(wèi)了使鋼渣(zha)碳化制品(pin)制備技術(shu)廣泛應用(yòng)于工業生(shēng)産，我㊙️們仍(réng)需開發新(xin)技術，研發(fa)新設備，爲(wèi)鋼渣的碳(tàn)化提供穩(wen)定良好且(qiě)投入低廉(lián)的環境，使(shǐ)鋼渣碳🧑🏾‍🤝‍🧑🏼化(hua)技術真正(zhèng)從實驗室(shi)階段進入(ru)到實際生(sheng)産階段🥰。使(shǐ)其在變廢(fei)爲寶、保護(hù)生态環境(jing)的同時🧑🏾‍🤝‍🧑🏼實(shí)現利益♋的(de)最大化，真(zhen)正做到經(jing)濟、環境和(he)社會效益(yi)相統一。