新疆地区精炼渣碳酸化制备地质聚合物机理研究

Ladle furnace slag(LFS) is a soild waste produced from hot steel refining. At present, steel production capacity of Xinjiang is approximately 30 million tons per year and the LFS production capacity is 300, 00 tons.In most steel plants, LFS is mixed with converter slag and then piled or utilized with small scale, which dramatically decreases its utilization value. Using LFS to prepare the geopolymer matrial is a route of improving the LFS utilization level. How to effectively separate the CaO ,SiO2 and Al2O3 and improve the activity of SiO2 and Al2O3 are the key problems.In this project, geopolymer preparation with carbonizationed LFS as raw material will be studied intimately combining the technology and mechanism researches in order to solve the problem of LFS resource utilization. The main research contents include:1) technology and mechanism of LFS carbonization; 2) the raw material configuration design of carbonizationed LFS-based geopolymer; 3）the properties of carbonizationed LFS-based geopolymer; 4) the effect and effect mechanism of theminerals in LFS on the geopolymer reaction, especially the impact and impactmechanism of the minerals rich in CaO on the properties of geopolymer. This project is aimed at elucidating the mechanism and technology of geopolymer preparation with carbonizationed LFS.The research results of this project have vast significance on the circular economy development and creating new profit point of steel plants inXinjiang and also provide experience and guidance for using other solid wastes rich in CaO to prepare geopolymer.

精炼渣是钢水精炼环节所产生的废渣，目前新疆每年产生精炼渣约30万吨，大多数钢铁企业将其与转炉渣混合后排放和利用，使其资源价值大大降低，精炼渣制成地质聚合物可极大提高其附加值。如何将渣中的CaO和SiO2、Al2O3分离，并提高SiO2和Al2O3的活性是精炼渣制备地质聚合物未解决的关键问题。本项目针对精炼渣资源化利用存在的问题，紧密结合其机理和工艺，开展碳酸化精炼渣制备地质聚合物研究:1)精炼渣碳酸化的工艺及其反应机理；2)碳酸化精炼渣基地质聚合物的原料配比设计；3)碳酸化精炼渣基地质聚合物的性能；4.精炼渣中各矿物在地质聚合物反应中的作用和作用机制，特别是富钙矿物对地质聚合物性能的影响和影响机制。本项目研究成果对于新疆地区钢铁企业循环经济的发展和形成新的利润增长点具有重要意义，同时也可为富钙工业废渣制备地质聚合物提供借鉴和指导作用。

精炼渣是钢水精炼环节所产生的碱性废渣，目前新疆每年产生精炼渣约30万吨，大多数钢铁企业将其与转炉渣混合后排放和利用，使其资源价值大大降低，精炼渣制成地质聚合物可极大提高其附加值。如何将渣中的CaO和SiO2、Al2O3分离，并提高SiO2和Al2O3的活性是精炼渣制备地质聚合物未解决的关键问题。本项目以精炼渣为研究对象，探究液固比、温度、通气量、转速、粒径等条件下，精炼渣碳酸化过程Ca迁移、pH和电导率及微观结构变化规律，通过碳酸化将精炼渣中的活性物质激发出来。在此基础上，以碳酸化精炼渣为原料，水玻璃、NaOH为碱激发剂，制备精炼渣碳酸化地质聚合物，考察了精炼渣原样基地质聚合物（OLFGP）和碳酸化精炼渣基地质聚合物（CLFGP）在最优条件下（OLFGP：Ms=1.0，Si/Al为3.5；CLFGP：Ms=1.0，Si/Al为4.0）的凝结时间、耐化学腐蚀和耐高温性能影响。本项目紧密结合工艺方法和机理研究，以期精炼渣吸收CO2实现碳酸化后，能单独作为原料制备地质聚合物材料，并获得较好的材料性能。本项目研究成果对于新疆地区钢铁企业循环经济的发展和形成新的利润增长点具有重要意义，同时也可为富钙工业废渣制备地质聚合物提供借鉴和指导作用。