[01605884]利用钢渣和造纸污泥吸收工业废气制备建筑材料

1.任务来源 济南市科技局济南市科技计划重大专项 2．应用领域和技术原理 本技术属于建筑技术领域。本技术利用富含氧化钙、氧化镁、氢氧化钙和氢氧化镁等可以被碳化成分的工业废弃物,如钢渣、电石渣等吸收二氧化碳工业废气经碳化养护获得强度,同时利用造纸污泥增韧和减重,制备出性能合格的建筑材料。 3．性能指标 （1）碳化钢渣、污泥砖 钢渣微粉砖的碳化 利用济南鲍德炉料有限公司生产的钢渣微粉（细度为450m2/kg）为原料,经加水搅拌均匀压制成砖。在压力釜内经碳化养护制备出钢渣砖,该砖抗折强度达8MPa以上,抗压强度达40MPa以上,均超过国家标准最高要求。 碳化钢渣、矿渣砖的工业化中试 2008年初,本项目已在济南鲍德炉料有限公司石灰窑生产线窑尾,安装了尾气收集、除尘、压缩罐系统,同时安装了中试压力釜,进行碳化钢渣、矿渣砖工业化中试工作。根据实验室碳化结果,中试的主要工作是对实验室参数进行验证。石灰窑尾气的二氧化碳浓度在20%左右。按照实验室配料方案,在临淄鲁恒建材公司进行了工业成型试验,同时制作中试用的免烧砖。成型不同配比的钢渣免烧砖共1800块。 采取不同的碳化养护气体压力和不同的碳化养护时间,研究其对碳化养护钢渣砖强度性能的影响,实验数据结果见表。 表 不同的碳化制度对碳化养护钢渣砖强度性能的影响 编号 工艺制度 强度平均值 1 0.3MPa压力下陈化8小时 8.06MPa 2 0.5MPa压力下陈化8小时 9.44MPa 3 0.7MPa压力下陈化8小时 9.67MPa 4 0.3MPa压力下陈化8小时,压力提高至0.5MPa,陈化8小时 12.67MPa 5 0.5MPa压力下陈化8小时,压力提高至0.7MPa,陈化8小时 13.87MPa 6 压力0.3MPa、0.5MPa,0.7MPa依次递增,各陈化8小时 14.54MPa 7 0.5MPa压力下陈化8小时 8.8MPa 8 0.7MPa压力下陈化8小时 11.61MPa 9 0.9MPa压力下陈化8小时 9.67MPa 10 0.5MPa压力下陈化8小时,压力提高至0.7MPa,陈化8小时 12.11MPa 11 0.7MPa压力下陈化8小时,压力提高至0.9MPa,陈化8小时 12.96MPa 12 0.5MPa、0.7MPa,0.9MPa压力下各陈化8小时 15.86MPa 从中试数据来看,各组碳化钢渣砖的强度均达到国家标准的要求。随着陈化时间的延长和釜内压力的升高,碳化效果越好;组合压力下的陈化效果要优于单一压力下的碳化效果;砖在码放时,应尽可能地使各个面都能与釜内气体充分接触,增加陈化效果。对钢渣砖内部断面喷涂酚酞指示剂,在中心部位尚有少量红心存在,但压蒸安定性均合格。 （2）碳化钢渣＆造纸污泥轻质板 利用济南鲍德炉料有限公司生产的钢渣粗粉（细度为300m2/kg）和山东华泰纸业股份有限公司的造纸污泥为原料,经加水搅拌均匀压制成板材。在压力釜内经碳化养护制备出钢渣砖,该砖抗折强度达12MPa以上,抗压强度达20MPa以上,均超过国家标准最高要求,而且该板材可据,可钉,轻质。 （3）碳化钢渣＆造纸污泥骨料 将钢渣粉及造纸污泥在搅拌机内加水搅拌均匀,制成小球放入天平上密闭的容器当中,并通入CO2气体进行碳化养护。钢渣骨料二氧化碳吸收率为8%左右。测试钢渣骨料、钢渣粉及造纸污泥骨料、石灰石和河砂的密度分别为2.24,1.54,2.66 g/cm3和2.58 g/cm3。 分别选取10个直径为5 mm的石灰石和碳化钢渣骨料,用MTS压力实验机测试其抗压强度的峰值载荷。石灰石骨料的平均峰值压力接近300 N,钢渣骨料的平均峰值压力为65.55 N,钢渣＆造纸污泥骨料的平均峰值压力为92.86 N,分别为石灰石集料的20%和30%左右。 4、成果的创造性、先进性 （1）利用工业废弃物钢渣吸收废气中二氧化碳制备系列建筑材料制品的关键技术; （2）建立碳化产物组织结构与制品性能的调控机制; （3）设计制造适用于碳化钢渣制备建筑材料的专用设备。 5、作用意义 本课题从利用钢渣吸收二氧化碳制备建筑材料的方面出发,采取一定的技术手段,可以永久储存温室气体二氧化碳,即可以有效地吸收利用大量温室气体,而且废物及废气经过碳化反应可以制备出性能优良的建筑材料,变废为宝。 如果将我国年排放的7000万吨钢渣制备成碳化钢渣建筑材料,可以吸收并永久储存二氧化碳废气700万吨左右。按《京都议定书》相关规定,减排信用额度700万吨二氧化碳的减排量可创汇7000万欧元。同时制备的建筑材料可取代水泥制品或粘土制品,节约生产水泥所需的大量石灰石和粘土资源,并进一步减少水泥生产过程中产生的二氧化碳。 6、推广应用的范围、条件和前景 碳化钢渣建材制品完全满足相关建材标准,可以替代现有建筑砌块,应用于各种建筑中。而且该钢渣建材制品完全利用废弃物为原料,利废节能环保。具有广泛的应用前景。 7、存在的问题和改进意见 由于碳化钢渣建材制品是一种新型建筑材料,它的生产市场有待进一步开发。同时需要工程设计单位和施工单位的一个认识过程,本项目将通过济钢鲍德炉料有限公司和相关造纸企业建立生产线,不断扩大其推广市场应用前景。