鋼渣是煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物，近10年我國(guó)累計(jì)鋼渣排放量達(dá)到了7億t，但綜合利用率較低，僅有20%左右，而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已超過(guò)90%。大量堆存的鋼渣不僅會(huì)侵占土地，浪費(fèi)資源，如果排入水中還可能會(huì)造成河流淤塞，周邊土壤堿化，其中的有害物質(zhì)還會(huì)為人類及其生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重危害。
全球氣候變暖是全球氣候變化的核心熱點(diǎn)問(wèn)題，化石燃料燃燒產(chǎn)生大量的CO2導(dǎo)致溫室效應(yīng)的發(fā)生，隨著人類工農(nóng)業(yè)活動(dòng)的不斷進(jìn)行，CO2的排放量也逐年增加，2017年，全球碳排放增長(zhǎng)了1.6%。這不僅會(huì)威脅我們的身心健康，也會(huì)對(duì)人類的生存環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重危害。
鋼渣碳化技術(shù)是將鋼渣置于CO2氣體環(huán)境中，在一定溫度濕度及壓力條件下進(jìn)行碳化，CO2將會(huì)以礦物吸收形式固定儲(chǔ)存，因此鋼渣碳化技術(shù)不僅能固化大量的CO2，還能實(shí)現(xiàn)二次資源的有效利用，并由此制備的磚、瓦等建筑材料具有強(qiáng)度高、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。在鋼渣發(fā)生碳化作用的同時(shí)，新物相的生成具有把體系內(nèi)的物質(zhì)結(jié)在一起的作用，因而可以制備出性能較好的鋼渣碳化制品。
研究者針對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究：鋼渣種類、粒度不同，碳化能力不盡相同；碳化過(guò)程的環(huán)境條件不同，所得碳化鋼渣制品的強(qiáng)度也不同，其中溫度、pH值及水化程度成為主要研究對(duì)象。適宜的環(huán)境，可以極大促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生，使得碳化后的鋼渣性能更加優(yōu)越，從而更好實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化。本文主要針對(duì)以上研究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié)歸納，并針對(duì)現(xiàn)階段碳化反應(yīng)影響因素的研究進(jìn)展提出展望及有待解決的問(wèn)題。
鋼渣的基本性質(zhì)
目前，我國(guó)大部分鋼渣為轉(zhuǎn)爐渣，在發(fā)達(dá)國(guó)家電爐鋼渣占據(jù)主導(dǎo)地位，現(xiàn)階段大多數(shù)研究者主要以轉(zhuǎn)爐鋼渣為研究對(duì)象。鋼渣的化學(xué)組成主要有CaO(34%～48%)、Fe2O3(7%～12%)、SiO2(9%～15%)、MgO(2.5%～10%)、Al2O3(0.9%～2.8%)，同時(shí)還有少量MnO、TiO2等氧化物，這樣氧化物主要以C2S、C3S、Ca2Fe2O5、ＲO相及f－CaO等礦物相形式存在于鋼渣中。鋼渣中大量的CaO、MgO等堿性氧化物能夠有效的固定CO2，為固碳技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了物質(zhì)條件。
按照鋼渣的堿度大小，可分為低堿度鋼渣(Ｒ＜1.80)、中堿度鋼渣(Ｒ=1.8～2.50)和高堿度鋼渣(Ｒ＞2.50)，其堿度Ｒ主要由CaO與SiO2和P2O5含量和的比值求得，即Ｒ=CaO/(SiO2+P2O5)。鋼渣堿度不同，顏色不同，其礦物組成也不盡相同。
鋼渣碳化研究進(jìn)展
3.1 碳化機(jī)理研究
3.1.1 熱力學(xué)分析
在CO2及一定濕度養(yǎng)護(hù)下，鋼渣中的化學(xué)成分主要發(fā)生下列反應(yīng)：
鋼渣碳化的吉布斯自由能為負(fù)值，即是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程，只要提供適宜的環(huán)境條件，這個(gè)反應(yīng)就會(huì)自行發(fā)生，常鈞、涂茂霞等的試驗(yàn)結(jié)論中均證明了此觀點(diǎn)。
涂茂霞等采用熱力學(xué)HSC軟件對(duì)鋼渣碳化過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)模擬計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以上各化學(xué)反應(yīng)在700K以下自由能ΔG均為負(fù)值，說(shuō)明鋼渣碳化反應(yīng)在一般條件下可自發(fā)進(jìn)行；常鈞等利用焓變等熱力學(xué)數(shù)據(jù)和ΔH=∑Hp–∑Hr、ΔGT=∑GTp－∑GTr(下角p，r分別表示產(chǎn)物和反應(yīng)物)計(jì)算公式，計(jì)算反應(yīng)的自由能ΔG，所得結(jié)果為負(fù)值，同樣證實(shí)了在一定條件下鋼渣的碳化反應(yīng)可以自行發(fā)生。
以上的熱力學(xué)分析及計(jì)算，共同說(shuō)明了鋼渣碳化反應(yīng)在理論上的可行性與自發(fā)性，為探索反應(yīng)規(guī)律和機(jī)理奠定了重要的理論基礎(chǔ)。
3.1.2 物相分析
鋼渣主要由C2S、C3S、C2F、Ca(OH)2、(Mg，F(xiàn)e)2SiO4、f－CaO和ＲO相組成。常鈞等、BoPang等采用XＲD對(duì)碳化前后的鋼渣進(jìn)行物相分析，從分析結(jié)果可以看出，鋼渣碳化前后C2S和C3S衍射峰的強(qiáng)度明顯弱化，Ca(OH)2和f－CaO的衍射峰基本消失，并且出現(xiàn)了明顯的CaCO3及SiO2衍射峰；梁曉杰進(jìn)行能譜分析發(fā)現(xiàn)，在碳化前后ＲO相及C2F的衍射峰的強(qiáng)度基本無(wú)明顯變化，這說(shuō)明組成中的ＲO相及C2F基本不發(fā)生碳化反應(yīng)；房延鳳等通過(guò)簡(jiǎn)單分析發(fā)現(xiàn)β－C2S碳化所得CaCO3含量為18.1%較低于熱重測(cè)試結(jié)果，猜測(cè)在500～800℃范圍內(nèi)失重的是CaCO3且有少量結(jié)晶水蒸發(fā)。
綜上所述，鋼渣碳化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的主要化學(xué)成分為C2S、C3S、Ca(OH)2和CaO，他們均與CO2反應(yīng)生成CaCO3，且ＲO相及C2F基本不參與反應(yīng)，這可能是因?yàn)镃2S、C3S等化合物先發(fā)生了水化反應(yīng)生成相應(yīng)氫氧化物后繼續(xù)與CO2反應(yīng)生成CaCO3和SiO2，而ＲO相中的金屬氧化物反應(yīng)活性低，基本不發(fā)生水化反應(yīng)，則無(wú)法參與碳化反應(yīng)。鋼渣的化學(xué)組成中含Ca化合物將作為研究的重點(diǎn)，這些物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)行為極大影響著鋼渣的碳化規(guī)律、特點(diǎn)，以及碳化所需最佳條件。
3.1.3 熱重分析
利用熱重分析儀可以得到待測(cè)樣品隨溫度變化關(guān)系，以研究待測(cè)物質(zhì)的組分及熱穩(wěn)定性。
梁曉杰對(duì)鋼渣碳化前后進(jìn)行了熱重分析，得到它們的TG－DTG曲線，經(jīng)計(jì)算確定生成物為CaCO3。BoPang等熱重分析結(jié)果表明：鋼渣中Ca(OH)2幾乎碳化完全，生成產(chǎn)物為CaCO3，同時(shí)產(chǎn)物CaCO3因其有較高的活性而被吸附，這就導(dǎo)致了相反的結(jié)果：CaCO3的吸附阻礙了Ca(OH)2與CO2的化學(xué)反應(yīng)速率。他們同樣證實(shí)了鋼渣碳化產(chǎn)物為CaCO3，且在反應(yīng)過(guò)程中固體顆粒的吸附常會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率的減慢。
以上證明鋼渣中的C2S、C3S發(fā)生水化反應(yīng)生成
Ca(OH)2，隨之f－CaO、Ca(OH)2與CO2發(fā)生碳化反應(yīng)生成CaCO3顆粒。顆粒狀的CaCO3可以填充內(nèi)部空隙，使體系內(nèi)部排列更加緊湊，提高鋼渣試塊的力學(xué)性能，可在一定程度上提高鋼渣制品的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；但由此生成的CaCO3殼又部分包裹與未反應(yīng)物質(zhì)外側(cè)，阻止了CO2的擴(kuò)散及進(jìn)一步反應(yīng)過(guò)程。
3.2 碳化反應(yīng)的影響因素研究
除了反應(yīng)物性質(zhì)會(huì)影響碳化效果外，壓力、溫度、pH值等環(huán)境因素也會(huì)影響著反應(yīng)的進(jìn)行。經(jīng)大量研究者研究發(fā)現(xiàn)，在碳化反應(yīng)中，pH值、碳化時(shí)間及成型壓力為主要的影響因素，也有研究者對(duì)水化過(guò)程及外加劑等進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。
3.2.1 加水量及水化時(shí)間
梁曉杰對(duì)不同加水量下的鋼渣碳化效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明當(dāng)加水量W水=3%～19%時(shí)，鋼渣碳化質(zhì)量增加率不斷提高，碳化效果增加：當(dāng)W水=19%，碳化效果最好，但W水超過(guò)19%一直到21%，碳化質(zhì)量曲線出現(xiàn)明顯下降，這是因?yàn)槌霈F(xiàn)了泌水結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，積聚的水分將鋼渣包裹，不利于反應(yīng)的進(jìn)行，而且外層反應(yīng)生成的CaCO3顆粒阻礙了鋼渣的進(jìn)一步碳化。
鋼渣碳化前先發(fā)生水化，而水化時(shí)間的不同也會(huì)影響碳化的效果：這可能是因?yàn)樵谒跗冢S著水化時(shí)間的增加，反應(yīng)速率較快，從而促進(jìn)碳化反應(yīng)生成較多的CaCO3顆粒，但后期生成的CaCO3形成了一層殼包裹在鋼渣外側(cè)，會(huì)阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。
劉梅將鋼渣水化0h～7d后碳酸化2h，發(fā)現(xiàn)在2～6h時(shí)，鋼渣碳酸化增重率較高，但10h后，鋼渣碳酸化增重率逐漸降低。
以上試驗(yàn)結(jié)果均證明了在碳化前進(jìn)行一定時(shí)間的水化對(duì)反應(yīng)具有一定的促進(jìn)作用，這是因?yàn)樗傻漠a(chǎn)物可以作為碳化反應(yīng)的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)；但水化時(shí)間較長(zhǎng)，不僅對(duì)碳化反應(yīng)的促進(jìn)效果降低，又會(huì)造成時(shí)間及試驗(yàn)設(shè)備的浪費(fèi)與消耗。所以，探索最佳水化時(shí)間對(duì)于鋼渣碳化反應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
3.2.2 外加劑
在碳化反應(yīng)中，外加劑的加入可以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，激發(fā)鋼渣的反應(yīng)活性，使鋼渣碳化制品的性能得以改善提高。
通過(guò)設(shè)計(jì)外加劑對(duì)鋼渣碳酸化影響的探究試驗(yàn)，向鋼渣試樣中摻加CaSO4·2H2O、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO3、沸石、膠粉和羧甲基纖維素鈉七種外加劑，養(yǎng)護(hù)2h，結(jié)果與不摻入外加劑試樣組對(duì)比發(fā)現(xiàn)，摻入NaHCO3、Na2SiO3和羧甲基纖維素鈉的鋼渣試樣碳化較好，將三種外加劑兩兩復(fù)摻，進(jìn)一步探索得到羧甲基纖維素鈉和CaSO4、NaHCO3的加入對(duì)碳化反應(yīng)的促進(jìn)沒(méi)有明顯效果。這說(shuō)明外加劑的摻入對(duì)固碳效果的影響不是很大，且很有可能會(huì)導(dǎo)致鋼渣的結(jié)構(gòu)向不利方向發(fā)生改變，從而影響碳化鋼渣制品的性能。
3.2.3 溫度
在一定范圍內(nèi)，溫度升高可以促進(jìn)分子熱運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)鋼渣內(nèi)活性物質(zhì)與CO2的化學(xué)反應(yīng)，但當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，又碳化反應(yīng)放熱，繼續(xù)升高溫度反而會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行，所以在應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，控制環(huán)境溫度具有重要意義。
柳倩分別對(duì)比了不同養(yǎng)護(hù)條件對(duì)鋼渣水泥基膠凝材料性能的影響，結(jié)果得到最佳的養(yǎng)護(hù)條件是60℃、碳化7h，高溫碳化養(yǎng)護(hù)可以提高其抗壓強(qiáng)度，且升高溫度可以提高水化進(jìn)程，進(jìn)而促進(jìn)碳化反應(yīng)；郜效嬌等觀察分析不同溫度下鋼渣試樣碳化3d的體積膨脹率與力學(xué)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)鋼渣體積膨脹率隨碳化溫度的升高而增大，并得出碳化3d力學(xué)強(qiáng)度與碳化溫度的線性方程y=0.062x+33.04(y為力學(xué)強(qiáng)度值，單位MPa；x為碳化溫度，單位℃)；姚星亮等通過(guò)儀器檢測(cè)及固碳公式的計(jì)算得到：提高溫度，反應(yīng)速率加快，但鋼渣固碳率增大幅度較小，且溫度超過(guò)一定值時(shí)，反應(yīng)速率變化不明顯。
3.2.4 pH值
鋼渣的碳化反應(yīng)主要是鈣離子與CO2生成碳酸鈣化合物的過(guò)程，其中環(huán)境的pH值會(huì)影響鈣離子的溶解，進(jìn)而影響碳化反應(yīng)的效果，則調(diào)節(jié)溶液的pH值對(duì)于反應(yīng)的進(jìn)行至關(guān)重要。
向鋼渣試樣中加入不同pH值的溶液，分別養(yǎng)護(hù)2h、10h、1d、7d，碳化相同時(shí)間，結(jié)果表明強(qiáng)酸不利于碳酸化反應(yīng)，弱酸和強(qiáng)堿環(huán)境均有利于鋼渣試樣的碳酸化反應(yīng)，且隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間增長(zhǎng)，鋼渣碳化效果提高，即在pH值=12.55、養(yǎng)護(hù)7d時(shí)，鋼渣試樣碳酸化增重率最高。
王日偉等利用固碳效率公式研究計(jì)算堿與鋼渣不同的質(zhì)量百分比對(duì)鋼渣固定CO2的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋼渣中加入少量的NaOH后，固碳量明顯增加，且隨著堿增加，鋼渣固定CO2呈上升趨勢(shì)，在上述試驗(yàn)中得到堿與鋼渣最佳質(zhì)量百分比為8%，繼續(xù)增大比值時(shí)，固碳量呈下降趨勢(shì)。
潘凱通過(guò)試驗(yàn)研究同樣證實(shí)了在鋼渣碳化過(guò)程中加入低濃度堿溶液可以提高固碳效率；BonenfantD等研究了常溫常壓下鋼渣碳酸化固定CO2的潛力，研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)堿性及Ca(OH)2含量是鋼渣具有較高CO2固定潛力的主要原因；其中有研究者向鋼渣中摻入消石灰以提高體系pH值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻入與鋼渣等量的消石灰，其固碳效果最佳，可達(dá)到27.81%。
通過(guò)以上試驗(yàn)表明，鋼渣的碳化反應(yīng)需要適宜的堿性環(huán)境，這是因?yàn)榈蜐舛葔A有助于鋼渣中鈣的浸出生成氫氧化鈣，同時(shí)CO2又在堿環(huán)境中生成碳酸鹽，兩種生成物繼續(xù)反應(yīng)生成CaCO3物質(zhì)，促進(jìn)碳化反應(yīng)。
3.2.5 碳化時(shí)間
由于化學(xué)反應(yīng)在開(kāi)始的一段時(shí)間后，將會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)，繼續(xù)增加反應(yīng)時(shí)間不僅無(wú)任何促進(jìn)作用，還會(huì)浪費(fèi)設(shè)備資源。有學(xué)者提出，在鋼渣碳化反應(yīng)前期，CaO的轉(zhuǎn)化速率最快，且有80%的CaO會(huì)與CO2發(fā)生反應(yīng)，而之后的反應(yīng)時(shí)間里，參與反應(yīng)的物質(zhì)減少，速率變慢，反應(yīng)趨于平衡。常鈞對(duì)此作了研究，得到最適合的碳化時(shí)間為3h，其碳化增重率為10.79%，強(qiáng)度可達(dá)40.81MPa。為以后的探索研究試驗(yàn)提供了一定的參考意義與依據(jù)。
在碳化開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)速率加快，生成較多的CaCO3物質(zhì)，但一段時(shí)間后由于反應(yīng)物濃度較小、生成固體顆粒具有阻礙作用等因素，反應(yīng)速率減慢，反應(yīng)效果減弱。
3.2.6 成型壓力
成型壓力不同，鋼渣試塊內(nèi)部孔隙率不同，CO2的擴(kuò)散速率不同，其反應(yīng)速率與碳化效果也不盡相同。
P.DeSilva等研究發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)隨著成型壓力的提高，試樣的碳化效率逐漸降低；而在李勇的試驗(yàn)研究中，設(shè)計(jì)成型壓力范圍為0～14MPa，對(duì)碳化試樣進(jìn)行SEM、TGA及XＲD分析得到，隨著成型壓力的增加，碳化效率先增加后降低，且碳化產(chǎn)物的形貌也發(fā)生了相應(yīng)改變，由典型的方解石晶體形貌變?yōu)闄E球形的方解石，這說(shuō)明成型壓力對(duì)碳化反應(yīng)有著很大的影響，成型壓力的改變導(dǎo)致試樣內(nèi)部的保水能力不同、空隙率不同，則反應(yīng)過(guò)程中的速度與碳化產(chǎn)物的形貌也不盡相同。
3.2.7 其他因素
EleanorJ等、涂茂霞等研究發(fā)現(xiàn)鋼渣粒度、液固比、氣體流量及流體通量對(duì)碳化反應(yīng)也有一定的影響，且鋼渣粒度越細(xì)越有利于鋼渣固碳；在李勇房延鳳等的研究結(jié)果中：碳化過(guò)程中外來(lái)離子、CO2分壓以及鋼渣中的礦物組成同樣影響碳化反應(yīng)的進(jìn)程。
鋼渣碳化反應(yīng)是一個(gè)較為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，影響因素較多，但相對(duì)來(lái)說(shuō)反應(yīng)要求環(huán)境較為容易達(dá)到，以上的研究也為鋼渣碳化制品的工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用提供了一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
鋼渣碳化技術(shù)的應(yīng)用
從上文可見(jiàn)，已有大量學(xué)者對(duì)鋼渣碳化技術(shù)進(jìn)行了機(jī)理以及水化時(shí)間、外加劑、溫度、pH值等因素對(duì)碳化過(guò)程影響的試驗(yàn)研究，這也為此項(xiàng)技術(shù)的建材化應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。碳化后的鋼渣制品強(qiáng)度高、性能優(yōu)良、投入生產(chǎn)成本低、且應(yīng)用途徑較為廣泛，具有高附加價(jià)值。而在碳化制品的應(yīng)用中，通常也會(huì)摻入其他成分以進(jìn)一步提高產(chǎn)品的優(yōu)良性能。
依據(jù)現(xiàn)有碳化制度及條件，史迪以首鋼鋼渣為原料，利用堿激發(fā)與CO2的協(xié)同作用制成強(qiáng)度較高的鋼渣磚，該學(xué)者選擇Na2CO3為激發(fā)劑。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻入溶液態(tài)Na2CO3時(shí)，其碳化效果要好于固態(tài)Na2CO3，這是因?yàn)榉磻?yīng)物之間發(fā)生了離子反應(yīng)，而固體物質(zhì)需溶解后反應(yīng)，這就導(dǎo)致了固態(tài)的Na2CO3的碳化速率不如Na2CO3溶液。進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激發(fā)劑Na2CO3的摻入量為13.12kg/m3時(shí)，鋼渣碳化磚的抗壓效果最好。
除了Na2CO3溶液外，也可以以熟石灰為激發(fā)劑，當(dāng)加入到鋼渣與熟石灰質(zhì)量比為0.20時(shí)，碳化磚強(qiáng)度達(dá)到最佳值，且抗壓和抗折強(qiáng)度為對(duì)比磚(未加熟石灰)的4～5倍，摻入激發(fā)劑的碳化磚在吸水率、干燥收縮率及安定性方面也達(dá)到了良好的指標(biāo)。
從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在制備鋼渣碳化磚的過(guò)程中，摻入一定量的激發(fā)劑會(huì)使鋼渣的碳化速率以及碳化磚的性能得到很大提高，但激發(fā)劑的用量需適當(dāng)，如果摻入量過(guò)多，不僅會(huì)造成原料的浪費(fèi)，而且有些種類的激發(fā)劑過(guò)量使用還會(huì)減弱鋼渣的碳化效果。
此外，有研究者向鋼渣中摻入砂子和石子等原料，經(jīng)碳化養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間后，制備滲水路面磚，在進(jìn)行增重率、透水系數(shù)、抗壓強(qiáng)度等實(shí)驗(yàn)室測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)該滲水路面磚滲水性能、安定性等均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)以此方法得到的滲水磚兼具強(qiáng)度高、多孔結(jié)構(gòu)吸聲減噪、補(bǔ)充地下水分且美化城市環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
也有學(xué)者基于此項(xiàng)碳化技術(shù)，向鋼渣中加入一定量的膨脹珍珠巖制備得到墻體輕質(zhì)板材，強(qiáng)度高且質(zhì)量輕；摻入拋光廢石粉制備得到人造大理石，不僅可以節(jié)省原材料，而且有助于有效解決空氣中粉塵污染的問(wèn)題；同時(shí)，碳化后的鋼渣也可以代替部分水泥作為吸聲材料：在吸聲材料中摻入30%～50%的碳化鋼渣后進(jìn)行吸聲性能的測(cè)試，結(jié)果表明，摻入的碳化鋼渣對(duì)材料的強(qiáng)度和吸聲性能并無(wú)不利影響，而且減少了部分水泥用量，這說(shuō)明鋼渣碳化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以綠色高效地利用固體廢棄物，同時(shí)也達(dá)到了節(jié)約資源、降低生產(chǎn)成本的效果，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一。
碳化鋼渣技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，作為主要原料或摻入料生產(chǎn)制備鋼渣水泥、鋼渣磚、砌塊、墻體材料、吸聲材料等，以上制品具有強(qiáng)度高、安定性好、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但由于鋼渣本身活性較低，即使在最佳工藝條件下碳化后，仍有部分鋼渣碳化不完全，這又降低了鋼渣的利用率。
展望
目前，我國(guó)仍為發(fā)展中國(guó)家，為解決“雙剛性”矛盾，必須要注重資源的綜合利用。現(xiàn)階段，鋼渣仍是我國(guó)鋼鐵行業(yè)的主要固體廢棄物之一，碳化技術(shù)的應(yīng)用不僅可以緩解溫室效應(yīng)，還可以解決鋼渣大量堆存、利用率低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用與開(kāi)發(fā)。但鋼渣碳化制品制備技術(shù)目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，所以，為了這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，應(yīng)對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)一步研究：
(1)對(duì)鋼渣的物質(zhì)組成和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行深入研究，鋼渣成分的多變性將會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的不穩(wěn)定性及反應(yīng)產(chǎn)物的多樣性，使得研究結(jié)果具有較大波動(dòng)性和差異性。因此，進(jìn)一步探索鋼渣成分及性能對(duì)研究碳化機(jī)理、揭示反應(yīng)規(guī)律具有重要意義。
(2)鋼渣的碳化過(guò)程將會(huì)受到很多因素的影響，雖然已經(jīng)有學(xué)者對(duì)影響因素進(jìn)行了大量的探索與研究，但仍缺乏系統(tǒng)性和深入性，根據(jù)以上綜述，溫度、pH值及水化程度三個(gè)影響因素仍作為主要研究對(duì)象。而且在碳化反應(yīng)中，泌水結(jié)團(tuán)現(xiàn)象及CaCO3殼的形成阻礙CO2的擴(kuò)散，從而阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，以上問(wèn)題有待進(jìn)一步研究解決。
(3)為了使鋼渣碳化制品制備技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，我們?nèi)孕栝_(kāi)發(fā)新技術(shù)，研發(fā)新設(shè)備，為鋼渣的碳化提供穩(wěn)定良好且投入低廉的環(huán)境，使鋼渣碳化技術(shù)真正從實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入到實(shí)際生產(chǎn)階段。使其在變廢為寶、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)利益的最大化，真正做到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益相統(tǒng)一。
作者：魏欣蕾、倪文、王雪、李克慶
