鋼渣(zha)碳化技術(shu)研究進展(zhan)

鋼(gang)渣是煉鋼(gang)過程中産(chan)生的工業(ye)固體廢物(wu)，近10年我國(guo)👼🏾累計鋼渣(zha)排放量達(da)到了7億t，但(dan)綜合利用(yong)率較低，僅(jin)有20%左右，而(er)國外發達(da)國家已超(chao)過90%。大量堆(dui)存的鋼渣(zha)不僅會侵(qin)占土地，浪(lang)費資源，如(ru)果排入水(shui)中還可✍🏻能(neng)會造成河(he)流淤塞，周(zhou)邊土壤堿(jian)化，其中的(de)有害物🏃🏿‍♀️‍➡️質(zhi)還會爲人(ren)類及其生(sheng)存環境帶(dai)來嚴重危(wei)害。

全球氣(qi)候變暖是(shi)全球氣候(hou)變化的核(he)心熱點問(wen)題，化石燃(ran)料燃燒産(chan)生大量的(de)CO2導緻溫室(shi)效應的發(fa)生👨🏻‍🏭，随着人(ren)類工農✍🏻業(ye)活動的不(bu)斷進行，CO2的(de)排放量也(ye)逐年增加(jia)，2017年，全球碳(tan)排放增長(zhang)了👯🏾‍♂️1.6%。這不僅(jin)會威脅我(wo)們的身心(xin)健康，也會(hui)對🔞人類的(de)生💞存環境(jing)帶來嚴重(zhong)危害。

鋼渣(zha)碳化技術(shu)是将鋼渣(zha)置于CO2氣體(ti)環境中，在(zai)一定溫度(du)濕度及壓(ya)力條件下(xia)進行碳化(hua)，CO2将會以礦(kuang)物吸收形(xing)式固定儲(chu)存，因此鋼(gang)渣碳化技(ji)術不僅能(neng)固化大量(liang)的CO2，還能實(shi)現二次資(zi)源的有效(xiao)利用，并由(you)此制備的(de)磚、瓦😘等建(jian)築材料具(ju)有強度高(gao)、價格低廉(lian)、穩定性好(hao)的優點。在(zai)鋼渣發生(sheng)碳化作用(yong)的同時，新(xin)物相👧🏾的生(sheng)成具有把(ba)體系内的(de)物質結在(zai)一起的作(zuo)用，因而可(ke)以制⛹🏻‍♀️備出(chu)性能較好(hao)的鋼渣碳(tan)化制品。

研(yan)究者針對(dui)此項技術(shu)進行了大(da)量的研究(jiu)：鋼渣種類(lei)、粒度不同(tong)，碳化能力(li)不盡相同(tong)；碳化過程(cheng)的環境條(tiao)件不同⛹🏻‍♂️，所(suo)得碳化鋼(gang)渣🚶🏾‍♀️‍➡️制品的(de)強度也不(bu)同，其中溫(wen)度、pH值及水(shui)化程度成(cheng)爲主要研(yan)究對~象。适(shi)宜的環🧑🏻‍❤️‍🧑🏼境(jing)，可以極大(da)促進反應(ying)的發生，使(shi)得碳化後(hou)的鋼渣性(xing)能更加優(you)越，從而更(geng)好實現固(gu)體廢物資(zi)源化。本文(wen)主要針對(dui)以上研究(jiu)内容進行(hang)總結歸納(na)，并🙉針對👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽現(xian)階段碳化(hua)反應影響(xiang)因素的研(yan)究進展提(ti)出展望及(ji)有待解決(jue)的問題。

鋼(gang)渣的基本(ben)性質

目前(qian)，我國大部(bu)分鋼渣爲(wei)轉爐渣，在(zai)發達國家(jia)電爐🏊🏾‍♀️鋼渣(zha)占據主導(dao)地位，現階(jie)段大多數(shu)研究者主(zhu)要以🙂‍↕️轉爐(lu)鋼渣爲研(yan)究對象。鋼(gang)渣的化學(xue)組成主要(yao)有CaO(34%～48%)、Fe2O3(7%～12%)、SiO2(9%～15%)、MgO(2.5%～10%)、Al2O3(0.9%～2.8%)，同時還(hai)有少量MnO、TiO2等(deng)🛌🏻氧化物，這(zhe)樣氧化物(wu)主要以C2S、C3S、Ca2Fe2O5、ＲO相(xiang)及f－CaO等😸礦物(wu)相形式存(cun)在于鋼渣(zha)中。鋼渣中(zhong)大量的CaO、MgO等(deng)堿性氧化(hua)物能夠有(you)效的固定(ding)CO2，爲固碳技(ji)術的實現(xian)提供😈了物(wu)質條件。

按(an)照鋼渣的(de)堿度大小(xiao)，可分爲低(di)堿度鋼渣(zha)(Ｒ＜1.80)、中堿度鋼(gang)渣(Ｒ=1.8～2.50)和高堿(jian)度鋼渣(Ｒ＞2.50)，其(qi)堿度Ｒ主要(yao)由CaO與SiO2和P2O5含(han)量和的比(bi)值求得👨‍🦰，即(ji)Ｒ=CaO/(SiO2+P2O5)。鋼渣堿🙈度(du)不同，顔色(se)不同，其礦(kuang)物組成也(ye)不盡相同(tong)。

鋼渣碳化(hua)研究進展(zhan)

3.1 碳化機理(li)研究

3.1.1 熱力(li)學分析

在(zai)CO2及一定濕(shi)度養護下(xia)，鋼渣中的(de)化學成分(fen)主要發生(sheng)下列反應(ying)：

鋼渣碳化(hua)的吉布斯(si)自由能爲(wei)負值，即是(shi)一個自發(fa)進行的過(guo)程👧🏾，隻要提(ti)供适宜的(de)環境條件(jian)，這個反應(ying)就會㊙️自行(hang)發生🧛🏾‍♀️，常鈞(jun)、塗茂霞等(deng)的試驗結(jie)論中均證(zheng)明了此觀(guan)點。

塗茂霞(xia)等采用熱(re)力學HSC軟件(jian)對鋼渣碳(tan)化過程進(jin)行熱👺力學(xue)👧🏾模拟計算(suan)，結果發現(xian)，以上各化(hua)學反應在(zai)700K以🤶🏾下自由(you)能ΔG均爲負(fu)值，說明鋼(gang)渣碳化反(fan)應在一般(ban)條件下可(ke)自發進行(hang)；常鈞等利(li)用焓變等(deng)熱力學數(shu)據和ΔH=∑Hp–∑Hr、ΔGT=∑GTp－∑GTr(下角(jiao)p，r分别表示(shi)産物和反(fan)應物)計算(suan)公式，計算(suan)反應的自(zi)由能ΔG，所得(de)結果爲負(fu)值，同樣證(zheng)實了在一(yi)定🤶🏾條件下(xia)鋼渣的碳(tan)化反應可(ke)以自行發(fa)生。

以上的(de)熱力學分(fen)析及計算(suan)，共同說明(ming)了鋼渣碳(tan)化反應在(zai)理論上的(de)可行性與(yu)自發性，爲(wei)探索反應(ying)規律和機(ji)理奠定了(le)重要的理(li)論基礎。

3.1.2 物(wu)相分析

鋼(gang)渣主要由(you)C2S、C3S、C2F、Ca(OH)2、(Mg，Fe)2SiO4、f－CaO和ＲO相組成(cheng)。常鈞等、BoPang等(deng)采用XＲD對碳(tan)化前後的(de)鋼渣進行(hang)物相分析(xi)，從分析結(jie)果可以看(kan)出，鋼渣碳(tan)化前後C2S和(he)C3S衍射峰🛀🏼的(de)強度明顯(xian)弱化，Ca(OH)2和f－CaO的(de)衍射峰基(ji)本消失，并(bing)且出現了(le)明顯的CaCO3及(ji)SiO2衍射峰；梁(liang)曉傑進行(hang)能譜分析(xi)發現，在碳(tan)化前後ＲO相(xiang)及C2F的衍射(she)峰的強🙉度(du)基本無明(ming)顯變化，這(zhe)說明組成(cheng)中的ＲO相及(ji)C2F基本不🤑發(fa)生碳化反(fan)應；房延鳳(feng)等通過簡(jian)單分析發(fa)現β－C2S碳化所(suo)得CaCO3含量爲(wei)18.1%較低于熱(re)重🙂‍↔️測試結(jie)果，猜測在(zai)500～800℃範圍内失(shi)♌️重的是CaCO3且(qie)有少量結(jie)晶水蒸發(fa)。

綜上所述(shu)，鋼渣碳化(hua)過程中發(fa)生反應的(de)主要化學(xue)成分爲C2S、C3S、Ca(OH)2和(he)CaO，他們均與(yu)CO2反應生成(cheng)CaCO3，且ＲO相及C2F基(ji)本不參與(yu)👨🏻‍🏭反應，這可(ke)能是因爲(wei)C2S、C3S等化合物(wu)先發生了(le)水化反應(ying)生成相應(ying)氫氧化物(wu)後繼續與(yu)CO2反應生成(cheng)CaCO3和SiO2，而ＲO相中(zhong)的金屬氧(yang)化物反應(ying)活性低，基(ji)👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽本不發生(sheng)水化反應(ying)，則無法參(can)與😁碳化反(fan)應。鋼渣的(de)化學組成(cheng)中含Ca化合(he)🧑🏻‍❤️‍🧑🏼物将作爲(wei)研👺究的重(zhong)點，這些物(wu)質的化學(xue)反應行爲(wei)極大影響(xiang)着鋼渣的(de)碳化規律(lü)、特點👱🏼‍♂️，以及(ji)碳化所需(xu)最佳條件(jian)。

3.1.3 熱重分析(xi)

利用熱重(zhong)分析儀可(ke)以得到待(dai)測樣品随(sui)溫度變化(hua)😝關系，以🎅🏿研(yan)究待測物(wu)質的組分(fen)及熱穩定(ding)性。

梁曉傑(jie)對鋼渣碳(tan)化前後進(jin)行了熱重(zhong)分析，得到(dao)它們👹的TG－DTG曲(qu)🔞線，經計算(suan)确定生成(cheng)物爲CaCO3。BoPang等熱(re)重分析結(jie)果表明：鋼(gang)渣中Ca(OH)2幾🧜🏼‍♂️乎(hu)碳化完全(quan)，生成産物(wu)爲CaCO3，同時産(chan)物CaCO3因其有(you)較高的^活(huo)性而被吸(xi)附，這就導(dao)緻了相反(fan)的結果：CaCO3的(de)吸附阻礙(ai)了Ca(OH)2與CO2的化(hua)學反應速(su)率。他們同(tong)樣證實了(le)鋼渣碳化(hua)産物爲CaCO3，且(qie)在反應過(guo)程中固體(ti)顆粒的吸(xi)附常😁會導(dao)緻化學反(fan)應😘速率的(de)減慢。

以上(shang)證明鋼渣(zha)中的C2S、C3S發生(sheng)水化反應(ying)生成

Ca(OH)2，随之(zhi)f－CaO、Ca(OH)2與CO2發生碳(tan)化反應生(sheng)成CaCO3顆粒。顆(ke)粒狀的CaCO3可(ke)以填充内(nei)部空隙，使(shi)體系内部(bu)排列更加(jia)緊湊，提高(gao)鋼渣試塊(kuai)🔞的力學性(xing)能，可在一(yi)定程度上(shang)提高鋼渣(zha)制品的強(qiang)度和穩定(ding)性；但由🧛🏾‍♀️此(ci)生成👿的CaCO3殼(ke)又部分包(bao)裹與💯未反(fan)應物質外(wai)側，阻止了(le)CO2的擴👧🏾散及(ji)進一步反(fan)應過程。

3.2 碳(tan)化反應的(de)影響因素(su)研究

除了(le)反應物性(xing)質會影響(xiang)碳化效果(guo)外，壓力、溫(wen)度、pH值等環(huan)境因素也(ye)會影響着(zhe)反應的進(jin)行。經大量(liang)研究者研(yan)究發現，在(zai)🙂‍↕️碳化反應(ying)中，pH值、碳化(hua)時間及成(cheng)型壓力爲(wei)主要的影(ying)響因素，也(ye)有研究者(zhe)對水化過(guo)程及外加(jia)劑等進行(hang)了相關試(shi)驗。

3.2.1 加水量(liang)及水化時(shi)間

梁曉傑(jie)對不同加(jia)水量下的(de)鋼渣碳化(hua)效果進行(hang)了研究，結(jie)果表明當(dang)加水量W水(shui)=3%～19%時，鋼渣碳(tan)化質量增(zeng)加率不斷(duan)提高，碳✋化(hua)效👽果增加(jia)：當W水=19%，碳化(hua)效果最好(hao)，但W水超過(guo)19%一直到21%，碳(tan)化質量曲(qu)線🚶🏾‍♀️‍➡️出現明(ming)顯下降，這(zhe)是因爲出(chu)現了泌水(shui)結團現象(xiang)，積聚的水(shui)分将鋼渣(zha)包🧛🏽裹，不利(li)于反應的(de)進行，而且(qie)外層反應(ying)🙈生成的CaCO3顆(ke)粒👽阻礙了(le)鋼渣😘的進(jin)一步碳化(hua)。

鋼渣碳化(hua)前先發生(sheng)水化，而水(shui)化時間的(de)不同也會(hui)🛌🏻影響碳化(hua)的效果：這(zhe)可能是因(yin)爲在水化(hua)初期，随着(zhe)水化時間(jian)的增加，反(fan)應速率較(jiao)快，從而促(cu)進碳化反(fan)應生成較(jiao)多的CaCO3顆粒(li)，但後期生(sheng)成的CaCO3形💕成(cheng)了一層殼(ke)包裹在鋼(gang)~渣外側，會(hui)阻礙反應(ying)的進行。

劉(liu)梅将鋼渣(zha)水化0h～7d後碳(tan)酸化2h，發現(xian)在2～6h時，鋼渣(zha)碳酸化增(zeng)重率較~高(gao)🙆🏿，但10h後，鋼渣(zha)碳酸化增(zeng)重率逐漸(jian)降低。

以上(shang)試驗結果(guo)均證明了(le)在碳化前(qian)進行一定(ding)時間的水(shui)化對反應(ying)具有一定(ding)的促進作(zuo)用，這是因(yin)爲水化生(sheng)成的👨🏻‍🏭産物(wu)可以作爲(wei)碳化反應(ying)的反應物(wu)發生反應(ying)；但水化時(shi)間較長，不(bu)僅對碳化(hua)反ˇ應的促(cu)進效果降(jiang)低，又會造(zao)成時間及(ji)試驗設備(bei)的浪費與(yu)消耗👩🏼‍❤️‍👨🏾。所以(yi)，探索最佳(jia)水化時間(jian)對于鋼渣(zha)碳化反應(ying)的實😈際應(ying)用具有☠️重(zhong)要意義。

3.2.2 外(wai)加劑

在碳(tan)化反應中(zhong)，外加劑的(de)加入可以(yi)促進反應(ying)的進🤶🏾行，激(ji)發鋼渣的(de)反應活性(xing)，使鋼渣碳(tan)化制品的(de)性能得以(yi)改善提高(gao)。

通過設計(ji)外加劑對(dui)鋼渣碳酸(suan)化影響的(de)探究試驗(yan)🙉，向鋼渣試(shi)樣🔞中摻加(jia)CaSO4·2H2O、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3、沸石、膠粉(fen)和羧甲基(ji)纖維素鈉(na)七種🙂‍↔️外加(jia)劑，養護2h，結(jie)果與不摻(chan)入外加劑(ji)試樣組對(dui)比發現，摻(chan)入NaHCO3、Na2SiO3和羧甲(jia)基纖維素(su)鈉的鋼渣(zha)試樣碳化(hua)較好，将三(san)種外加劑(ji)兩兩複摻(chan)，進一步探(tan)索得到羧(suo)甲基纖維(wei)素鈉和CaSO4、NaHCO3的(de)加入👋對碳(tan)化反應的(de)促進沒有(you)明顯效果(guo)。這說明外(wai)加劑的摻(chan)入對固碳(tan)效果的影(ying)響不是很(hen)大，且很💞有(you)可能會導(dao)緻鋼渣的(de)結構向不(bu)🚶🏾‍♀️‍➡️利方向發(fa)生改變，從(cong)而影響碳(tan)化鋼渣制(zhi)品的性能(neng)。

3.2.3 溫度

在一(yi)定範圍内(nei)，溫度升高(gao)可以促進(jin)分子熱運(yun)動，促👩‍🍼進鋼(gang)☠️渣内活性(xing)物質與CO2的(de)化學反應(ying)，但當溫度(du)達到一定(ding)值後，又碳(tan)化反應放(fang)熱，繼續升(sheng)高溫度反(fan)而會抑制(zhi)反⛹🏻‍♂️應的進(jin)行，所以😘在(zai)應用于工(gong)業生産時(shi)，控制🚶🏾‍♀️‍➡️環境(jing)溫度具有(you)重要意義(yi)。

柳倩分别(bie)對比了不(bu)同養護條(tiao)件對鋼渣(zha)水泥基膠(jiao)⛹🏻‍♂️凝材料性(xing)👽能的影響(xiang)，結果得到(dao)最佳的養(yang)護條件是(shi)60℃、碳化7h，高溫(wen)🔞碳化🧛🏽養護(hu)可以💫提高(gao)其抗壓強(qiang)度，且升高(gao)溫度可以(yi)提高水化(hua)進程，進而(er)🥑️促進碳🙂‍↕️化(hua)反應；郜效(xiao)嬌等觀察(cha)分析不同(tong)溫度下鋼(gang)渣試樣碳(tan)化3d的體積(ji)👩‍🍼膨脹率與(yu)力學強度(du)，發現鋼渣(zha)體積膨脹(zhang)率随碳化(hua)💌溫度的升(sheng)高而增大(da)，并得出碳(tan)👋化3d力學強(qiang)度與碳化(hua)🧛🏽溫度的線(xian)性方程y=0.062x+33.04(y爲(wei)力學ˇ強度(du)值，單🤑位MPa；x爲(wei)碳化溫度(du)，單😜位℃)；姚星(xing)亮等通過(guo)🙂‍↕️儀器檢測(ce)及固碳公(gong)式的計算(suan)得到：提高(gao)💘溫度，反應(ying)速率加快(kuai)，但鋼渣固(gu)碳率增大(da)…幅度較小(xiao)，且溫度超(chao)過一🎅🏿定值(zhi)時，反應速(su)率變化不(bu)明顯。

3.2.4 pH值

鋼(gang)渣的碳化(hua)反應主要(yao)是鈣離子(zi)與CO2生成碳(tan)酸鈣化🛌🏻合(he)✍🏻物…的過程(cheng)，其中環境(jing)的pH值會影(ying)響鈣離子(zi)的溶解，進(jin)而影響碳(tan)化反應的(de)效果，則調(diao)節溶液的(de)pH值對于😍反(fan)應的進行(hang)至關重要(yao)。

向鋼渣試(shi)樣中加入(ru)不同pH值的(de)溶液，分别(bie)養護2h、10h、1d、7d，碳化(hua)相同時間(jian)，結果表明(ming)強酸不利(li)于碳酸化(hua)反應，弱酸(suan)和強堿環(huan)…境均㊙️有利(li)于鋼渣試(shi)樣的碳酸(suan)化反應，且(qie)随着養護(hu)時間增長(zhang)，鋼🧜🏼‍♂️渣碳化(hua)效果提高(gao)，即在pH值=12.55、養(yang)護7d時，鋼渣(zha)試樣碳酸(suan)化增重率(lü)最高。

王日(ri)偉等利用(yong)固碳效率(lü)公式研究(jiu)計算堿與(yu)鋼渣不同(tong)🤶🏾的質量👿百(bai)分比對鋼(gang)渣固定CO2的(de)影響，結果(guo)發現鋼渣(zha)中加入少(shao)量的NaOH後，固(gu)碳量明顯(xian)增加，且随(sui)着堿增加(jia)，鋼渣固定(ding)👹CO2呈上升趨(qu)勢，在上述(shu)試驗中得(de)到堿與鋼(gang)渣最佳質(zhi)量百分比(bi)爲8%，繼㊙️續增(zeng)大比值時(shi)，固碳👌量呈(cheng)下降趨勢(shi)。

潘凱通過(guo)試驗研究(jiu)同樣證實(shi)了在鋼渣(zha)碳化過程(cheng)中加入低(di)🎅🏿濃度堿溶(rong)液可以提(ti)高固碳效(xiao)率；BonenfantD等研究(jiu)了常溫常(chang)壓下鋼渣(zha)✍🏻碳酸化固(gu)定CO2的潛力(li)，研究發現(xian)強堿性及(ji)Ca(OH)2含量是鋼(gang)渣✍🏻具有較(jiao)高CO2固定ˇ潛(qian)力的主要(yao)原因；其中(zhong)有研究者(zhe)向鋼渣中(zhong)🧛🏽摻入消石(shi)😌灰以提高(gao)🧛🏾‍♀️體系pH值，結(jie)果發現摻(chan)入與💁🏼‍♀️鋼渣(zha)等量的消(xiao)石灰，其固(gu)碳效果最(zui)佳，可達到(dao)27.81%。

通過以上(shang)試驗表明(ming)，鋼渣的碳(tan)化反應需(xu)要适宜的(de)堿性環境(jing)，這是因爲(wei)低濃度堿(jian)有助于鋼(gang)渣中鈣的(de)浸出生成(cheng)氫氧化鈣(gai)，同時CO2又在(zai)堿環境中(zhong)生成碳酸(suan)😸鹽，兩種生(sheng)成物繼續(xu)反應生成(cheng)CaCO3物質，促進(jin)碳化反應(ying)。

3.2.5 碳化時間(jian)

由于化學(xue)反應在開(kai)始的一段(duan)時間後，将(jiang)會達到平(ping)衡狀态，繼(ji)🙂‍↕️續增加反(fan)應時間不(bu)僅無任何(he)促進作用(yong)，還會浪費(fei)設備資源(yuan)。有學者提(ti)出，在鋼渣(zha)碳化反應(ying)前期，CaO的轉(zhuan)化速率最(zui)快，且有80%的(de)CaO會與CO2發生(sheng)反應，而之(zhi)後的反應(ying)時間裏，參(can)😮‍💨與反應的(de)物質減少(shao)，速率變慢(man)⛹🏻‍♂️，反應趨于(yu)平衡。常鈞(jun)對此作了(le)研究，得到(dao)最适合的(de)✍🏻碳化時間(jian)爲3h，其碳化(hua)增重率爲(wei)10.79%，強度可達(da)40.81MPa。爲以後的(de)探索研究(jiu)試驗提供(gong)了一💘定的(de)參考意義(yi)與依據。

在(zai)碳化開始(shi)的一段時(shi)間内，反應(ying)速率加快(kuai)，生成較多(duo)的CaCO3物質，但(dan)一段時間(jian)後由于反(fan)應物濃度(du)較小、生成(cheng)固體顆粒(li)具🤶🏾有阻礙(ai)作用等因(yin)素，反應速(su)率減慢，反(fan)應效果減(jian)弱。

3.2.6 成型壓(ya)力

成型壓(ya)力不同，鋼(gang)渣試塊内(nei)部孔隙率(lü)不同，CO2的擴(kuo)散速率不(bu)同，其💑🏾反應(ying)速率與碳(tan)化效果也(ye)不盡相同(tong)。

P.DeSilva等研究發(fa)現在一定(ding)範圍内随(sui)着成型壓(ya)力的提高(gao)，試🙈樣的碳(tan)化效率逐(zhu)漸降低；而(er)在李勇的(de)試驗研究(jiu)中，設計成(cheng)型壓力範(fan)圍爲✡️0～14MPa，對碳(tan)化試樣進(jin)行SEM、TGA及XＲD分析(xi)得到，随💑🏾着(zhe)成型壓力(li)的😁增加，碳(tan)化效率先(xian)增加後降(jiang)低，且碳化(hua)産物的形(xing)貌也發生(sheng)了相應改(gai)變，由典型(xing)的方解石(shi)晶體形貌(mao)變爲橢球(qiu)形的方解(jie)石，這說明(ming)😌成型壓力(li)對碳化反(fan)應有着很(hen)大的影響(xiang)，成型壓力(li)的改變導(dao)緻試樣内(nei)部的保水(shui)能力不同(tong)、空隙率不(bu)同，則反應(ying)過程中的(de)速度與碳(tan)化産物的(de)形貌也不(bu)盡相同。

3.2.7 其(qi)他因素

EleanorJ等(deng)、塗茂霞等(deng)研究發現(xian)鋼渣粒度(du)、液固比、氣(qi)體流量^及(ji)流體👩🏼‍❤️‍👨🏾通量(liang)對碳化反(fan)應也有一(yi)定的影響(xiang)，且鋼渣粒(li)度👿越細越(yue)有利于😁鋼(gang)渣固碳；在(zai)李勇房延(yan)鳳等的研(yan)究結👾果中(zhong)：碳化過程(cheng)中外來離(li)子、CO2分壓以(yi)及鋼渣中(zhong)的礦物🧜🏼‍♀️組(zu)成同樣影(ying)響碳化反(fan)應的進程(cheng)。

鋼渣碳化(hua)反應是一(yi)個較爲複(fu)雜的化學(xue)反應，影響(xiang)因素💞較多(duo)，但相對來(lai)說反應要(yao)求環境較(jiao)爲容易達(da)到，以上的(de)研究也爲(wei)鋼渣碳化(hua)制品的工(gong)業化生産(chan)與應用提(ti)供了💯一定(ding)的數據基(ji)礎。

鋼渣碳(tan)化技術的(de)應用

從上(shang)文可見，已(yi)有大量學(xue)者對鋼渣(zha)碳化技術(shu)進行了機(ji)理以及⛹🏻‍♀️水(shui)化時間、外(wai)加劑、溫度(du)、pH值等因素(su)對碳😍化過(guo)程影響的(de)試驗😗研究(jiu)🙉，這也爲此(ci)項技術的(de)建材化應(ying)用提供了(le)😁一定的理(li)論基礎。碳(tan)化後的鋼(gang)渣制品強(qiang)度高、性能(neng)優良、投入(ru)生産成本(ben)低、且應用(yong)途徑較爲(wei)廣泛，具有(you)高附加價(jia)值。而在碳(tan)化制品的(de)應用中，通(tong)常也會⛹🏻‍♂️摻(chan)入其他成(cheng)分以進一(yi)步提高産(chan)品的優良(liang)性能。

依據(ju)現有碳化(hua)制度及條(tiao)件，史迪以(yi)首鋼鋼渣(zha)爲原👯🏾‍♂️料，利(li)用堿激發(fa)與CO2的協同(tong)作用制成(cheng)強度較高(gao)的鋼渣磚(zhuan)，該學者選(xuan)擇Na2CO3爲激發(fa)劑。試驗發(fa)現，當摻入(ru)溶液态Na2CO3時(shi)，其碳化效(xiao)果要好于(yu)固态Na2CO3，這是(shi)因爲反應(ying)物之間發(fa)生了離子(zi)反應，而固(gu)體物質需(xu)溶解後反(fan)應，這⛹🏻‍♀️就導(dao)緻了固态(tai)的Na2CO3的碳化(hua)速率不如(ru)Na2CO3溶液。進一(yi)步試👿驗發(fa)現，當激^發(fa)🙉劑Na2CO3的摻入(ru)量爲💑🏾13.12kg/m3時，鋼(gang)渣碳化磚(zhuan)的抗壓效(xiao)果最好。

除(chu)了Na2CO3溶液外(wai)，也可以以(yi)熟石灰爲(wei)激發劑，當(dang)加入到鋼(gang)渣與熟石(shi)灰質量比(bi)爲0.20時，碳化(hua)磚強度達(da)到最佳值(zhi)，且抗壓和(he)抗折強度(du)爲對比磚(zhuan)(未加熟石(shi)灰)的4～5倍👽，摻(chan)入激發劑(ji)的碳化磚(zhuan)在吸水率(lü)、幹燥收縮(suo)率及安定(ding)性方面也(ye)達到了良(liang)好的指标(biao)。

從上述試(shi)驗結果可(ke)以看出，在(zai)制備鋼渣(zha)碳化磚的(de)過程中🎅🏿，摻(chan)入一定量(liang)的激發劑(ji)會使鋼渣(zha)的碳化速(su)率以💯及碳(tan)化磚的性(xing)能得到很(hen)大提高，但(dan)激發劑的(de)用量需适(shi)當，如果摻(chan)入😥量過多(duo)✡️，不僅會造(zao)成原料的(de)浪費，而且(qie)👩🏼‍❤️‍👨🏾有些種類(lei)的激發劑(ji)過量使用(yong)還會減弱(ruo)鋼渣的碳(tan)化效果。

此(ci)外，有研究(jiu)者向鋼渣(zha)中摻入砂(sha)子和石子(zi)等原料，經(jing)碳化養護(hu)一定時間(jian)後，制備滲(shen)水路面磚(zhuan)，在進行增(zeng)重率、透水(shui)系數、抗壓(ya)強度等實(shi)驗室測試(shi)後，發現該(gai)滲水路面(mian)磚☠️滲水性(xing)能、安定性(xing)等均🧜🏼‍♂️達到(dao)标準，同時(shi)以此方🧛🏽法(fa)得到的滲(shen)水磚兼具(ju)強度高🙆🏿、多(duo)孔結構吸(xi)聲減噪、補(bu)充地下水(shui)分且美化(hua)城市環境(jing)等優點。

也(ye)有學者基(ji)于此項碳(tan)化技術，向(xiang)鋼渣中加(jia)入一定😘量(liang)的🧛🏾‍♀️膨脹珍(zhen)🏊🏾‍♀️珠岩制備(bei)得到牆體(ti)輕質闆材(cai)，強度高且(qie)質量輕😗；摻(chan)入抛光廢(fei)石粉制備(bei)得到人造(zao)大理石，不(bu)僅可以節(jie)省原材料(liao)👯🏾‍♂️，而且有助(zhu)于有效解(jie)決空氣中(zhong)粉塵污染(ran)的問題；同(tong)時，碳化後(hou)的鋼渣也(ye)可以代替(ti)部分水泥(ni)作爲吸聲(sheng)材料：在吸(xi)聲材料中(zhong)摻入30%～50%的碳(tan)化鋼渣後(hou)進行吸聲(sheng)性能的測(ce)試，結果表(biao)明，摻入的(de)碳化鋼渣(zha)對材料的(de)強度和吸(xi)聲🧜🏼‍♀️性能并(bing)無不利影(ying)響，而且減(jian)少了部🏊🏾‍♀️分(fen)水泥用量(liang)，這說明鋼(gang)渣碳化技(ji)術的應用(yong)不僅可以(yi)綠色高🚶🏾‍♀️‍➡️效(xiao)地利用固(gu)體廢棄物(wu)，同時也達(da)到了節約(yue)資源、降低(di)生産成本(ben)的效果，實(shi)現環境效(xiao)益與經濟(ji)效益🧛🏾‍♀️相統(tong)一。

碳化鋼(gang)渣技術可(ke)以廣泛應(ying)用于建築(zhu)領域，作爲(wei)主要原料(liao)或👹摻入料(liao)生産制備(bei)鋼渣水泥(ni)、鋼渣磚、砌(qi)塊、牆體材(cai)料、吸聲材(cai)料等，以😌上(shang)制品具有(you)強度高、安(an)定性好、耐(nai)磨損、耐腐(fu)蝕等💁🏼‍♀️優點(dian)，但由于鋼(gang)🏊🏿‍♀️渣本身活(huo)性較低，即(ji)使👋在最佳(jia)工藝條件(jian)下碳化後(hou)，仍🥑️有部分(fen)鋼渣碳化(hua)不完全，這(zhe)又降低了(le)鋼渣的利(li)用率。 

展望(wang)

目前，我國(guo)仍爲發展(zhan)中國家，爲(wei)解決“雙剛(gang)性”矛盾，必(bi)須💫要注重(zhong)資😺源的綜(zong)合利用。現(xian)階段，鋼渣(zha)仍是我國(guo)鋼鐵🧛🏽行業(ye)的主要固(gu)體廢棄物(wu)之一，碳化(hua)技術的應(ying)用不僅可(ke)以緩解溫(wen)室效應，還(hai)可以解決(jue)鋼渣大量(liang)🤑堆存、利用(yong)率低的問(wen)題，實現資(zi)源的綜合(he)利用與開(kai)^發。但鋼渣(zha)碳化制品(pin)制備技術(shu)目前仍處(chu)于實驗室(shi)階段，所以(yi)，爲了這一(yi)技術的廣(guang)泛應用與(yu)開發🏊🏾‍♀️，應對(dui)以下幾個(ge)👌方面進一(yi)步研究：

(1)對(dui)鋼渣的物(wu)質組成和(he)化學性質(zhi)進行深入(ru)研究，鋼💔渣(zha)成分的多(duo)變性将會(hui)導緻化學(xue)反應的不(bu)穩定性及(ji)反應産物(wu)的多樣性(xing)，使👩🏽‍🐰‍👩🏿得研究(jiu)結果具有(you)較大波^動(dong)性和差異(yi)性。因此，進(jin)一步探索(suo)鋼渣👽成分(fen)及性能對(dui)研究碳化(hua)機理、揭示(shi)反應規律(lü)具有重要(yao)意義。

(2)鋼渣(zha)的碳化過(guo)程将會受(shou)到很多因(yin)素的影響(xiang)，雖然已經(jing)有學者對(dui)影響因素(su)進行了大(da)量的探索(suo)與研究，但(dan)仍缺👨🏻‍🏭乏系(xi)統性👨‍🦰和深(shen)入性，根據(ju)以上綜述(shu)，溫度、pH值及(ji)水化程度(du)ˇ三個影響(xiang)因素🧜🏼‍♀️仍作(zuo)爲主要研(yan)究對象。而(er)且在碳化(hua)反應中，泌(mi)水結團現(xian)象及CaCO3殼的(de)形成阻礙(ai)CO2的擴散，從(cong)而阻礙反(fan)應的進行(hang)，以上問題(ti)有待♌️進一(yi)步研究解(jie)決。

(3)爲了使(shi)鋼渣碳化(hua)制品制備(bei)技術廣泛(fan)應用于工(gong)業生産，我(wo)們仍需開(kai)發新技術(shu)，研發新設(she)備，爲鋼渣(zha)的碳化提(ti)供穩定良(liang)好🙂‍↕️且投入(ru)低廉的環(huan)境，使鋼渣(zha)碳化技術(shu)真正從實(shi)驗室😸階段(duan)進入到實(shi)際生産階(jie)段。使其在(zai)變廢爲寶(bao)、保護生态(tai)環境的同(tong)時實現利(li)益🙂‍↔️的最大(da)化，真正做(zuo)到經濟、環(huan)境和社會(hui)效益相統(tong)一。

作者：魏(wei)欣蕾、倪文(wen)、王雪、李克(ke)慶