1.本發(fā)明涉及冶煉廢渣無害化處理技術領域，具體涉及一種金屬冶煉廢渣衍生材料及其制備方法與應用。

背景技術：

2.隨著水泥、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，日益突出的能源、資源和環(huán)境問題已成為制約我國水泥、鋼鐵行業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。水泥行業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展面臨著巨大的環(huán)境壓力，礦物摻合料和混合材的高效利用可以降低普通硅酸鹽水泥用量，同時還可降低混凝土的生產(chǎn)成本。隨著礦渣和粉煤灰等優(yōu)質(zhì)礦物摻合料的資源短缺，急需開發(fā)更廣泛的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料。

3.鋼鐵冶煉廢渣（以下簡稱鋼渣）是粗鋼冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣，約占粗鋼產(chǎn)量的15％左右，但我國鋼渣利用率低（＜30％），大量的鋼渣堆存對土壤、環(huán)境、水資源等造成了極大的污染。鋼渣中的礦物主要包括c2s、鐵鋁鈣及鎂鐵相固溶體、c3s，f-cao、f-mgo等，與水泥的化學成分和礦物成分相似，具有一定的水化活性。但鋼渣的水化活性低，尤其其中較多的f-cao和f-mgo造成體積安定性不良，在混凝土或者砂漿中直接使用時，會與氧、二氧化碳以及水發(fā)生反應，反應生成的產(chǎn)物體積膨脹，硬化后的混凝土或者砂漿因局部體積膨脹產(chǎn)生暴裂而導致結構破壞甚至失效，嚴重的會帶來建筑或者路橋崩塌事故，從而嚴重限制了鋼渣作為礦物摻和料在建筑材料中的應用。其他金屬冶煉廢渣（如銅礦、鉛鋅礦、鎢礦、銻礦等）也存在同樣的情況。

4.將金屬冶煉廢渣粉磨成微粉可在一定程度上改善體積安定性和水化活性，但粉磨成本較高、且改善效果差。應用于混凝土、砂漿、預制件中時，水化反應時間明顯延長（即緩凝）導致施工成型效率降低，特別是氧、鎂的氧化物在后續(xù)與空氣和水接觸時，深度碳酸化過程引起成型部位強度降低、防護層減薄加速鋼筋生銹失效，更危險的是會發(fā)生4~7倍的體積膨脹而導致結構爆裂破壞。同時水泥鋼鐵、行業(yè)排放的二氧化碳占總工業(yè)碳排放的比重較大，減少水泥、鋼鐵行業(yè)的碳排放對全國實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標至關重要。

5.中國專利公開號cn 113072311a提出來一種用二氧化碳處理鋼渣提高鋼渣膠凝性的方法。該發(fā)明中在粉磨鋼渣的過程中通入二氧化碳，粉磨完畢后繼續(xù)通入二氧化碳處理，耗時長，且未提出優(yōu)化鋼渣體積安定性和水化活性的方案，無法大規(guī)模應用。在此基礎上，中國專利cn 113979653a公開了一種鋼渣膠凝材料及制備方法和應用，添加液體外加劑和晶型控制劑形成納米碳酸鈣，以提高鋼渣的水化活性和在膠凝材料中的體積安定性，但是還是存在水化活性不高且凝結時間長、鋼渣粉不安定組分偏多或分布不均勻、硬化實體韌性需要提升以及co2的吸收速度慢且吸收量較低等缺陷，應用價值不高。因此，現(xiàn)有技術中鋼渣常規(guī)改性粉只能少量（比如每立方混凝土通常添加量低于50公斤）、低價值（28天活性指數(shù)通常低于80%，與二級三級粉煤灰相當甚至略差）地應用于普通建筑建材行業(yè)。

技術實現(xiàn)要素：

6.針對現(xiàn)有技術中的金屬冶煉廢渣水化活性低、體積安定性弱的缺陷，本發(fā)明通過高效廉價地消減金屬冶煉廢渣中所含不利于安全和穩(wěn)定的氧化鈣、氧化鎂，以及阻礙高強高韌應用的氫氧化鈣、氫氧化鎂等有害成分，從而提供一種金屬冶煉廢渣衍生材料。

7.針對現(xiàn)有技術中鋼鐵冶煉廢渣處理費時、所得衍生材料體積安定性和水化活性差的缺陷，本發(fā)明通過二氧化碳水蒸氣氛圍，利用助劑輔助，采用機械化學與綠色閉環(huán)化學鏈反應結合的調(diào)控方法，使用絡合助劑形成成核中心，結合硅酸鹽晶種，對鋼鐵冶煉廢渣進行無害化處理，改造為水化膠結性能優(yōu)異的活性超微粉，從而提供了一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法。

8.本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：一種金屬冶煉廢渣衍生材料，所述衍生材料的物相組成包括：碳酸鈣晶須的含量不低于0.5wt%、碳酸鎂晶須含量不低于0.2wt%，所述晶須的長度為0.1~5μm，長徑比為200-15000。

9.優(yōu)選地，所述金屬冶煉廢渣包括鋼鐵冶煉廢渣（悶罐渣）、銅礦冶煉廢渣、銻礦冶煉廢渣（水淬渣、水冷渣）、鎢礦冶煉廢渣（悶罐渣）或鉛鋅冶煉廢渣中的任意一種。這些冶煉廢渣中富含游離金屬氧化物，遇水反應為氫氧化物導致體積膨脹，硅元素、鈣元素、碳酸根含量偏低。

10.優(yōu)選地，所述衍生材料還包括：含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體。

11.優(yōu)選地，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體中的絡合助劑為醇酸溶液，所述醇酸溶液中醇為聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸為羧酸。聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺等多種有機物的液體混合物。主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、三乙醇胺（tea）、脂肪酸鈉和水。進一步地，所述聚合多元醇分子量10000~100000、濃度為1~10wt%。醇酸溶液中羧酸的含量為0.5~5wt%。

12.優(yōu)選地，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一種。優(yōu)選為甲酸。羧酸（尤其是甲酸）與鈣的配位能力強，膠體高度分散，有助于分散。

13.該衍生材料中含有長徑比為200-15000的碳酸鈣與碳酸鎂晶須，由于水泥水化過程會形成碳酸鈣、碳酸鎂，衍生材料中形成的碳酸鈣與碳酸鎂晶須為一維線狀材料，能暴露出更多的鈣元素、鎂元素，與水泥接觸位點更豐富，因此較現(xiàn)有技術中的無機填料（或碳酸鈣納米顆粒）相容性更好，且具有較好的抗折性能和較高的彈性模量，晶須為水泥的水化過程提供一個模板，硅酸鈣鹽可沿該模板延伸，獲得較好的韌性，從而形成富含原位分散的高強度、高韌性二維結構礦物復合體系。因此，該衍生材料是一種水化膠結性能優(yōu)異、具有較高硬度性能的活性超微粉。

14.一種上述的金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，包括如下步驟：s1、預破碎：將金屬冶煉廢渣破碎，破碎過程中加入含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體，得粒徑小于3mm的金屬冶煉廢渣顆粒；s2、球磨和co2同步礦化：步驟s1所得金屬冶煉廢渣顆粒導入球磨機，加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑，進行第一次混磨至比表面積為350-550 m2/kg；再通入co2，繼續(xù)混磨，得到金屬冶煉廢渣

衍生材料。

15.球磨的過程借助機械摩擦熱、酸堿中和反應熱、碳酸化反應熱即可實現(xiàn)持續(xù)的碳酸鹽晶體生成與co2的礦化固定，無需另外的加熱能耗，也不需要除開冶煉廠廢氣之外的其它物質(zhì)消耗，即可制備出安定性優(yōu)異、活性提升明顯、硬度與韌性優(yōu)良的鋼鐵冶煉廢渣衍生資源化環(huán)保材料。該機械化學與綠色閉環(huán)化學鏈物理化學過程中，在結構調(diào)控助劑輔助下，將金屬冶煉廢渣顆粒中的氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂高效地轉(zhuǎn)化為碳酸鹽晶須，特別是原位生成碳酸鈣晶須，使悶罐廢渣磨細粉成為富含高強度、高韌性二維結構的微納礦物復合體系。徹底消除氧化鈣、氧化鎂成分水化體積膨脹導致的不安定性；包含甲酸的醇酸液可充分分散并絡合來自鋼渣、鈣、鎂補充劑中的鈣、鎂等元素，聯(lián)合球磨分散的硅酸鈣鹽晶種均勻地分布于金屬冶煉廢渣顆粒中，應用于水泥基建材時，促進水泥中與之晶型或構型相同的礦物相成核、加快水化硅酸鈣的結晶和生長，可合理調(diào)控早期水化速度、改善水泥水化物的抗壓抗折等機械力學性能，進而顯著提升成型體的后期強度增長。

16.優(yōu)選地，步驟s1中，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體與金屬冶煉廢渣的重量比為0.5-5%。所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體中的絡合助劑為醇酸溶液，所述醇酸溶液中醇為聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸為羧酸；所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一種。

17.優(yōu)選地，步驟s2中，所述反應鏈接劑包括碳酸鹽或堿；具體包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰中的任意一種；所述鎂鹽結構調(diào)控助劑包括磷酸二氫鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、乙酸鎂中的任意一種。

18.反應鏈接劑的作用在于：促進衍生材料中碳酸鹽的形成，尤其是碳酸鈣和碳酸鎂的形成。

19.結構調(diào)控助劑的作用在于：調(diào)控碳酸鈣與碳酸鎂生長為一維晶須或線狀材料。

20.優(yōu)選地，所述反應鏈接劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.5~3%；所述鎂鹽結構調(diào)控助劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-1%。

21.優(yōu)選地，還包括：在加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑的同時，加入鈣元素補充劑和/或硅元素補充劑。由于鋼鐵冶煉廢渣中的元素含量波動幅度較大，鈣、硅元素補充劑是為了補充其中含量較少的元素。

22.優(yōu)選地，所述鈣元素補充劑為常用的可與co2反應含鈣物質(zhì)，如鈣鹽、氧化鈣、氫氧化鈣等，更優(yōu)選為脫硫石膏、生石灰、熟石灰、石灰石中的任意一種或幾種，所述鈣元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-0.5%。

23.優(yōu)選地，所述硅元素補充劑為常用的含硅物質(zhì)，更優(yōu)選為粉煤灰、白炭黑、硅灰、石英砂、玻璃廢棄物中的任意一種或幾種，所述硅元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為2-20%。

24.優(yōu)選地，步驟s2中，所述繼續(xù)混磨的溫度為100-300℃，時間為5-10min；研磨程度為45μm方孔篩篩余低于20%。

25.優(yōu)選地，步驟s2中，所述co2還可以是包含co2的氣體，例如，可以是冶煉廢氣（脫硫脫硝處理后）或含co2的水蒸氣或其他含有co2的氣體。本發(fā)明的工藝可直接對冶煉廢氣進行處置，對廢氣中的二氧化碳含量、其他氣體成分、溫度等沒有嚴格要求，實現(xiàn)碳減排。需要說明的是，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的記載，選擇純co2或者包含co2的氣體（如冶煉廢氣或含co2的的水蒸氣），都應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

26.本發(fā)明還提供了一種上述金屬冶煉廢渣衍生材料的應用。具體地，可應用于混凝土、砂漿、井下充填料以及預制件等的生產(chǎn)。

27.進一步地，所述鋼鐵冶煉廢渣衍生材料占膠凝材料總量的20-60%。

28.本發(fā)明技術方案，具有如下優(yōu)點：1.本發(fā)明提供的鋼鐵冶煉廢渣衍生材料具有水化活性高，體積安定性強的優(yōu)點。該衍生材料可完全替代礦渣，將其應用于混凝土、特種砂漿、礦山充填料中全替代礦渣微粉、降低10~15%的水泥，安定性優(yōu)異（沸煮法）；與使用礦粉的參照組比較，混凝土、砂漿、礦山充填料的流動性、包裹性、保坍性明顯改善（坍落度測試、倒坍法），同齡期的抗折與抗壓強度提高3~10%（試塊抗折與抗壓強度測試）。

29.2.本發(fā)明提供的鋼鐵冶煉廢渣衍生材料的制備方法加入含羧酸與聚合多元醇絡合劑的硅酸鈣鹽膠體溶液，硅酸鈣鹽作為晶種可誘導金屬冶煉廢渣顆粒中硅酸二鈣、硅酸三鈣等的形成，從而從關鍵組分的均勻分布與形成數(shù)量與速度等角度提升鋼鐵冶煉廢渣活性，進而在球磨過程中與反應鏈接劑及結構調(diào)控劑的作用下形成高抗折、高韌性的納米棒狀二維碳酸鈣晶須，確保后續(xù)應用時充足的水化膠結硬化性能。

30.3.本發(fā)明提供的鋼鐵冶煉廢渣衍生材料的制備方法采用科學設計的針對co2化學吸收與礦化固定的高效方法，即采用100-300℃的含co2水蒸氣與鈣鎂氧化物或氫氧化物反應轉(zhuǎn)化為碳酸鹽礦物，使用廉價易得的碳酸鹽與常用堿作為生成反應鏈接劑，以及鎂鹽結構調(diào)控助劑，通過巧妙的機械化學與綠色閉環(huán)化學鏈物理化學過程實現(xiàn)對co2礦化溫度的維持（礦化反應為放熱反應，研磨過程也會產(chǎn)生一定熱量，從而通過能量自給保持100~300℃的反應條件），通過直接消耗冶煉廠廢氣中的co2消除冶煉渣中的氧化鈣、氧化鎂等不安定性組分，實現(xiàn)了冶煉廠廢氣的co2減排，并獲得原位均勻形成于鋼鐵冶煉廢渣中的碳酸鈣棒狀晶須，一步集成工藝實現(xiàn)不安定組分消除與活性提升、co2的捕集與礦化封存、具備提升韌性的納米棒狀二維碳酸鈣晶須的原位生成、水化速度合理的高性能鋼鐵冶煉廢渣衍生材料的制備，解決了現(xiàn)有技術所制備的鋼渣粉不安定組分偏多或分布不均勻、水化活性低且凝結時間長、硬化實體韌性需要提升、co2的吸收速度慢且吸收量較低等問題。

附圖說明

31.為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

32.圖1是本發(fā)明實施例1中所制備的鋼鐵冶煉廢渣衍生材料不同放大倍數(shù)的sem電鏡圖；其中，（a）3千放大倍數(shù)，（b）5千放大倍數(shù)，（c）100千放大倍數(shù)。

33.圖2是本發(fā)明實施例1中所制備的鋼鐵冶煉廢渣衍生材料中各物相的xrd譜圖；其中，（a）caco3，（b）mgco3，（c）ca2sio4，（d）sio2。

具體實施方式

34.支持權利要求書中限定的每一個技術方案。需要說明的是，本發(fā)明所涉及的原料、

試劑、設備均為普通市售產(chǎn)品，安定性測試用沸煮法參照gb/t1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》，混凝土、砂漿、礦山充填料等拌合物的工作性能參照gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》。

35.一種金屬冶煉廢渣衍生材料，所述衍生材料的物相組成包括：碳酸鈣晶須的含量不低于0.5wt%、碳酸鎂晶須含量不低于0.2wt%，所述晶須的長度為0.1~5μm，長徑比為200-15000。

36.進一步地，所述金屬冶煉廢渣包括鋼鐵冶煉廢渣（悶罐渣）、鎢礦冶煉廢渣（悶罐渣）、銅礦冶煉廢渣、銻礦冶煉廢渣（水淬渣、水冷渣）或鉛鋅冶煉廢渣中的任意一種。這些冶煉廢渣中富含游離金屬氧化物，遇水反應為氫氧化物導致體積膨脹，硅元素、鈣元素、碳酸根含量偏低。

37.進一步地，所述衍生材料還包括：含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體。

38.進一步地，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體中的絡合助劑為醇酸溶液，所述醇酸溶液中醇為聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸為羧酸。聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺等多種有機物的液體混合物。主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、三乙醇胺（tea）、脂肪酸鈉和水。進一步地，所述聚合多元醇分子量10000~100000、濃度為1~10wt%。醇酸溶液中羧酸的含量為0.5~5wt%。

39.進一步地，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一種。優(yōu)選為甲酸。羧酸（尤其是甲酸）與鈣的配位能力強，膠體高度分散，有助于分散。

40.該衍生材料中含有長徑比為200-15000的碳酸鈣與碳酸鎂晶須，由于水泥水化過程會形成碳酸鈣、碳酸鎂，衍生材料中形成的碳酸鈣與碳酸鎂晶須為一維線狀材料，能暴露出更多的鈣元素、鎂元素，與水泥接觸位點更豐富，因此較現(xiàn)有技術中的無機填料（或碳酸鈣納米顆粒）相容性更好，且具有較好的抗折性能和較高的彈性模量，晶須為水泥的水化過程提供一個模板，硅酸鈣鹽可沿該模板延伸，獲得較好的韌性，從而形成富含原位分散的高強度、高韌性二維結構礦物復合體系。因此，該衍生材料是一種水化膠結性能優(yōu)異、具有較高硬度性能的活性超微粉。

41.一種上述的金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，包括如下步驟：s1、預破碎：將金屬冶煉廢渣破碎，破碎過程中加入含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體，得粒徑小于3mm的金屬冶煉廢渣顆粒；s2、球磨和co2同步礦化：步驟s1所得金屬冶煉廢渣顆粒導入球磨機，加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑，進行第一次混磨至比表面積為350-550 m2/kg；再通入co2，繼續(xù)混磨，得到金屬冶煉廢渣衍生材料。

42.球磨的過程借助機械摩擦熱、酸堿中和反應熱、碳酸化反應熱即可實現(xiàn)持續(xù)的碳酸鹽晶體生成與co2的礦化固定，無需另外的加熱能耗，也不需要除開冶煉廠廢氣之外的其它物質(zhì)消耗，即可制備出安定性優(yōu)異、活性提升明顯、硬度與韌性優(yōu)良的鋼鐵冶煉廢渣衍生資源化環(huán)保材料。該機械化學與綠色閉環(huán)化學鏈物理化學過程中，在結構調(diào)控助劑輔助下，將金屬冶煉廢渣顆粒中的氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鎂高效地轉(zhuǎn)化為碳酸鹽晶須，特別是原位生成碳酸鈣晶須，使悶罐廢渣磨細粉成為富含高強度、高韌性二維結構的微納

礦物復合體系。徹底消除氧化鈣、氧化鎂成分水化體積膨脹導致的不安定性；包含甲酸的醇酸液可充分分散并絡合來自鋼渣、鈣、鎂補充劑中的鈣、鎂等元素，聯(lián)合球磨分散的硅酸鈣鹽晶種均勻地分布于金屬冶煉廢渣顆粒中，應用于水泥基建材時，促進水泥中與之晶型或構型相同的礦物相成核、加快水化硅酸鈣的結晶和生長，可合理調(diào)控早期水化速度、改善水泥水化物的抗壓抗折等機械力學性能，進而顯著提升成型體的后期強度增長。

43.進一步地，步驟s1中，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體與金屬冶煉廢渣的重量比為0.5-5%。“破碎過程”應當廣義理解為：破碎前、破碎后、破碎進行時。需要說明的是，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的記載，選擇在破碎前、破碎后或破碎進行時加入含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體，都應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

44.進一步地，步驟s2中，所述反應鏈接劑包括碳酸鹽或堿；具體包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰中的任意一種；所述鎂鹽結構調(diào)控助劑包括磷酸二氫鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、乙酸鎂中的任意一種。

45.反應鏈接劑的作用在于：促進衍生材料中碳酸鹽的形成，尤其是碳酸鈣和碳酸鎂的形成。

46.結構調(diào)控助劑的作用在于：調(diào)控碳酸鈣與碳酸鎂生長為一維晶須或線狀材料。

47.進一步地，所述反應鏈接劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.5~3%；所述鎂鹽結構調(diào)控助劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-1%。

48.進一步地，還包括：在加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑的同時，加入鈣元素補充劑和/或硅元素補充劑。由于鋼鐵冶煉廢渣中的元素含量波動幅度較大，鈣、硅元素補充劑是為了補充其中含量較少的元素。

49.進一步地，所述鈣元素補充劑為常用的可與co2反應含鈣物質(zhì)，如鈣鹽、氧化鈣、氫氧化鈣等，更優(yōu)選為脫硫石膏、生石灰、熟石灰、石灰石中的任意一種或幾種，所述鈣元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-0.5%。

50.進一步地，所述硅元素補充劑為常用的含硅物質(zhì)，更優(yōu)選為粉煤灰、白炭黑、硅灰、石英砂、玻璃廢棄物中的任意一種或幾種，所述硅元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為2-20%。

51.進一步地，步驟s2中，所述繼續(xù)混磨的溫度為100-300℃，時間為5-10min；研磨程度為45μm方孔篩篩余低于20%。

52.進一步地，步驟s2中，所述co2還可以是包含co2的氣體，例如，可以是冶煉廢氣（脫硫脫硝處理后）或含co2的水蒸氣或其他含有co2的氣體。本發(fā)明的工藝可直接對冶煉廢氣進行處置，對廢氣中的二氧化碳含量、其他氣體成分、溫度等沒有嚴格要求，實現(xiàn)碳減排。需要說明的是，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的記載，選擇純co2或者包含co2的氣體（如冶煉廢氣或含co2的的水蒸氣），都應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

53.進一步地，步驟s1中，所述粉碎裝置為輥壓機。還可選擇其他粉碎裝置，只要能將冶煉廢渣研磨至3mm即可。

54.本發(fā)明還提供了一種上述金屬冶煉廢渣衍生材料的應用。具體地，可應用于混凝土、砂漿、井下充填料以及預制件等的生產(chǎn)。

55.進一步地，所述鋼鐵冶煉廢渣衍生材料占膠凝材料總量的20-60%。

56.以下通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步說明。

57.實施例1在濃度為1%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量5%，20℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入5份20%濃度的硅酸鈉、1份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將50份csg與1000份pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，湘潭鋼鐵）共同加入輥壓機，pss被碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入5份碳酸鈉、1份磷酸二氫鎂，1份脫硫石膏與2份熟石灰，混磨3分鐘，再以1m3/min通入120℃含10%的co2與90%的水的混合熱氣10分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨40分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生材料（pssdsm）。圖1為pssdsm在不同放大倍數(shù)條件下的的sem形貌，可以明顯看出其中晶須長度為0.1~5μm，長徑比約為200-15000；結合圖1中的xrd，可以明確晶須為碳酸鈣與碳酸鎂晶須。由圖2可知，與鋼鐵悶罐渣原料比較，改造加工后材料中的晶態(tài)氧化硅（sio2）、硅酸二鈣（2cao

·

sio2）、碳酸鈣（caco3）、碳酸鎂（mgco3）衍射峰強度均明顯增加，表明對應物質(zhì)含量也相應增加。其中碳酸鈣晶須的含量不低于0.5wt%，碳酸鎂的含量不低于0.2wt%。

58.對pssdsm進行icp-ms和xrf分析，結果如表1所示。

59.表1 icp-ms分析結果由表1可知，因為吸收二氧化碳將氧化鈣、氧化鎂轉(zhuǎn)化為碳酸鹽與硅酸鹽，材料ca、fe元素質(zhì)量含量均相應降低，一定量磷酸二氫鎂的加入則使鎂元素質(zhì)量占比變化相對較

少，引入煤灰、白炭黑、硅灰、玻璃渣等物質(zhì)則直接增加了si元素含量。需要說明的是，其余實施例所制備的pssdsm的形貌和物相構成與實施例1中相似或相當。

60.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c50標號箱梁澆筑。

61.每立方c50混凝土配合比中，膠凝材料總量為470公斤，p.i型42.5水泥用350公斤、pssdsm用120公斤，水膠比0.32時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石。倒塌時間11s、坍落度/擴展度為245mm/655mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為9.5mpa與47.1mpa、11.7mpa與63.2mpa；對比組p.i型42.5水泥用390公斤、s95級礦渣微粉用80公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為8.8mpa與45.1mpa、10.4mpa與60.9mpa。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

62.實施例2在濃度為10%的聚合多元醇中溶入乙酸，醇酸溶液中乙酸的質(zhì)量含量0.5%，50℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入40份20%濃度的硅酸鈉、20份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；將pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，清遠金城金屬）碾壓成為小于3mm的顆粒狀，隨后5份csg與碾壓成小顆粒的1000份pss共同進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入30份碳酸鉀、10份硝酸鎂，5份脫生石灰與2份石灰石，混磨10分鐘，再以5m3/min通入150℃含80%的co2與20%的水的混合熱氣5分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨20分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生材料（pssdsm）。

63.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c50標號t梁澆筑。

64.每立方c50混凝土配合比中，膠凝材料總量為490公斤，p.i型42.5水泥用350公斤、pssdsm用140公斤，水膠比0.30時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石。倒塌時間13s、坍落度/擴展度為260mm/705mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為9.7mpa與49.6mpa、13.2mpa與66.4mpa；對比組p.i型42.5水泥用400公斤、s95級礦渣微粉用90公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為8.7mpa與47.5mpa、11.3mpa與63.9mpa。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

65.實施例3在濃度為3%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量2%，30℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入15份20%濃度的硅酸鈉、5份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將15份csg與1000份pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，湘潭鋼鐵）共同加入輥壓機，pss被碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入15份氫氧化鈉、3份硫酸鎂，20份粉煤灰與3份白炭黑，混磨5分鐘，再以2m3/min通入180℃含70%的co2與30%的水的混合熱氣7分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨30分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生資源化環(huán)保材料（pssdsm）。

66.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的高性能應用：將pssdsm作為輔

助膠凝材料，與水泥搭配應用于c30標號水下樁澆筑。

67.每立方c30混凝土配合比中，膠凝材料總量為350公斤，p.o型42.5水泥用230公斤、pssdsm用120公斤，水膠比0.46時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石。倒塌時間8.5s、坍落度/擴展度為235mm/610mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.3mpa與27.1mpa、6.9mpa與39.6mpa；對比組p.o型42.5水泥用270公斤、s95級礦渣微粉用80公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.0mpa與26.5mpa、6.1mpa與37.9mpa。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

68.實施例4在濃度為5%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量4%，40℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入25份20%濃度的硅酸鈉、15份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將30份csg與1000份pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，清遠金城金屬）共同加入輥壓機，pss被碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入25份氫氧化鉀、6份乙酸鎂，100份硅灰與10份普通玻璃渣，混磨7分鐘，再以4m3/min通入130℃含50%的co2與50%的水的混合熱氣8分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨35分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生資源化環(huán)保材料（pssdsm）。

69.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c35標號剪力墻泵送混凝土澆筑。

70.每立方c35混凝土配合比中，膠凝材料總量為390公斤，p.o型42.5水泥用260公斤、pssdsm用130公斤，水膠比0.42時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石。倒塌時間10s、坍落度/擴展度為250mm/655mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為6.4mpa與32.2mpa、8.1mpa與44.5mpa；對比組p.o型42.5水泥用300公斤、s95級礦渣微粉用90公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.9mpa與30.5mpa、7.3mpa與42.8mpa。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

71.實施例5銅冶煉水淬渣衍生材料的制備：先制備硅酸鈣鹽晶種膠體：在濃度為1%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量5%；在20℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入40份20%濃度的硅酸鈉、20份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將5份csg與1000份銅冶煉水淬渣共同加入輥壓機，碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在上一步中進入球磨機的每1000份基料中，加入5份碳酸氫鉀、10份磷酸二氫鎂作為反應鏈接劑與結構調(diào)控助劑，5份脫硫石膏或者200份粉煤灰作為鈣與硅元素補充劑，混磨10分鐘，再以1m3/min通入co2含量10%其余為水、100℃的混合熱氣5分鐘，繼續(xù)球磨20分鐘，即制備出銅冶煉水淬渣衍生材料。

72.所制備銅冶煉水淬渣衍生材料的高性能應用：將其作為膠凝材料，與水泥搭配應用于c35標號支撐柱澆筑。

73.每立方c35混凝土配合比中，膠凝材料總量為390公斤，p.o型42.5水泥用290公斤、

衍生膠凝材料用100公斤，水膠比0.42時，使用細度模數(shù)2.8的中砂、二類碎石。倒塌時間5.6s、坍落度/擴展度為245mm/660mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為6.3mpa與32.2mpa、7.9mpa與44.5mpa；對比組p.o型42.5水泥用330公斤、s95級礦渣微粉用60公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.7mpa與29.2mpa、7.2mpa與41.3mpa。表明衍生膠凝材料可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

74.實施例6銻冶煉水淬渣衍生材料的制備在濃度為8%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量2%；在40℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入20份20%濃度的硅酸鈉、10份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將40份csg與1000份銻冶煉水淬渣共同加入輥壓機，碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，且在進入球磨機的每1000份基料中，加入20份碳酸氫鋰、5份磷酸二氫鎂作為反應鏈接劑與結構調(diào)控助劑，4份脫硫石膏或者120份粉煤灰作為鈣與硅元素補充劑，混磨8分鐘，再以1m3/min通入co2含量50%其余為水、220℃的混合熱氣6分鐘，繼續(xù)研磨30分鐘，即獲得銻冶煉水淬渣衍生材料。

75.所制備銻冶煉水淬渣衍生材料的高性能應用：將其作為膠凝材料，與水泥搭配應用于路沿石制作。

76.每立方c20路沿石混凝土配合比中，膠凝材料總量為270公斤，p.o型42.5水泥用160公斤、衍生膠凝材料用110公斤，水膠比0.55時，使用細度模數(shù)2.0的銻礦選礦分離粗尾砂、三類碎石。倒塌時間8.9s、坍落度/擴展度為215mm/585mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為4.1mpa與18.1mpa、5.5mpa與27.4mpa；對比組p.o型42.5水泥用200公斤、s95級礦渣微粉用70公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為3.7mpa與15.5mpa、4.6mpa與23.6mpa。表明衍生膠凝材料可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

77.實施例7鉛鋅礦冶煉風淬渣衍生材料的制備：先制備硅酸鈣鹽晶種膠體：在濃度為5%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的質(zhì)量含量3%；在30℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入15份20%濃度的硅酸鈉、8份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將30份csg與1000份鉛鋅礦冶煉風淬渣共同加入輥壓機，碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，且在進入球磨機的每1000份基料中，加入15份氫氧化鉀、3份磷酸二氫鎂作為反應鏈接劑與結構調(diào)控助劑，2份脫硫石膏或者90份粉煤灰作為鈣與硅元素補充劑，混磨5分鐘，再以2m3/min通入co2含量30%其余為水、150℃的混合熱氣7分鐘，繼續(xù)研磨35分鐘，即獲得鉛鋅礦冶煉風淬渣衍生材料。

78.所制備鉛鋅礦冶煉風淬渣衍生材料的高性能應用：將其作為膠凝材料，與水泥搭配應用于礦山井下巷道支護預制磚塊制作。

79.每立方c25巷道支護預制磚塊配合比中，膠凝材料總量為300公斤，p.o型42.5水泥用200公斤、衍生膠凝材料用100公斤，水膠比0.52時，使用細度模數(shù)1.8的鉛鋅礦全尾砂、三類碎石。倒塌時間12.1s、坍落度/擴展度為185mm/450mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為4.8mpa與20.7mpa、5.9mpa與30.9mpa；對比組p.o型42.5水泥用230公斤、s95

級礦渣微粉用70公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為4.0mpa與17.6mpa、5.2mpa與27.4mpa。表明衍生材料可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

80.實施例8按實施例4所示工藝制備包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；隨后將45份csg與1000份pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，清遠金城金屬）共同加入輥壓機，pss被碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入20份碳酸氫鈉、8份磷酸二氫鎂，50份石英砂與20份粉煤灰，混磨5分鐘，再以3m3/min通入150℃含50%的co2與50%的水的混合熱氣6分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨30分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生資源化環(huán)保材料（pssdsm）。

81.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c30標號泵送底板混凝土澆筑。

82.每立方c30混凝土配合比中，膠凝材料總量為350公斤，p.o型42.5水泥用220公斤、pssdsm用130公斤，水膠比0.48時，使用細度模數(shù)3.0的粗砂、三類碎石。倒塌時間7.5s、坍落度/擴展度為230mm/615mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.8mpa與26.5mpa、7.6mpa與37.7mpa；對比組p.o型42.5水泥用270公斤、s95級礦渣微粉用80公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.1mpa與23.7mpa、6.6mpa與34.6mpa。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量。

83.實施例9將實施例3所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）進行高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于m10標號砂漿預制墻體隔斷。

84.每立方m10預制墻體隔斷砂漿配合比中，膠凝材料總量為210公斤，p.c型42.5水泥用120公斤、pssdsm用90公斤，水膠比0.60時，使用細度模數(shù)1.6的黃金礦全尾砂。倒塌時間15s、坍落度/擴展度為195mm/530mm，無裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為3.3mpa與8.9mpa、4.6mpa與13.6mpa；對比組p.o型42.5水泥用140公斤、二級粉煤灰用70公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為3.0mpa與7.7mpa、4.1mpa與12.2mpa。表明pssdsm可以降低超過10%的水泥用量，強度提高10%以上。

85.實施例10將實施例1所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）進行高性能應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c30標號耐磨路面混凝土澆筑。

86.每立方c30混凝土配合比中，膠凝材料總量為340公斤，p.o型42.5水泥用180公斤、pssdsm用160公斤，水膠比0.48時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為5.1mpa與26.6mpa、6.5mpa與36.7mpa，28天表面莫氏硬度超過7；對比組p.o型42.5水泥用210公斤、s95級礦渣微粉用70公斤、二級粉煤灰用60公斤，7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為4.9mpa與24.6mpa、5.8mpa與34.5mpa，28天表面莫氏硬度在6左右。表明pssdsm可以完全替代礦渣微粉，并降低超過10%的水泥用量，表面硬度提高20%以上。

87.實施例11將實施例4所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）進行高性能應用：將

pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥、礦尾砂搭配應用于m5標號充填砂漿。

88.每立方m10充填砂漿配合比中，膠凝材料總量為150公斤，p.c型42.5水泥用90公斤、pssdsm用60公斤，水膠比0.85時，使用細度模數(shù)0.8的銅礦尾砂粉，7天、28天的抗壓強度分別為4.5mpa與6.8mpa；對比組p.o型42.5水泥用150公斤，7天、28天的抗壓強度分別為3.9mpa與5.5mpa。表明pssdsm可以替代超過40%的水泥用量，強度提高20%以上。

89.實施例12將p.o 42.5水泥8份、黃金礦選礦尾砂（晶體二氧化硅含量72.5%、100目與325目過篩分別為15%與4%、亞甲藍值1.8）10份、鋼鐵冶煉悶罐渣衍生材料（實施例1制得）20份、表界面調(diào)控劑（甲酸鈣：氟硅酸鈣=1:30）5份同時加入球磨機，研磨60分鐘，獲得復合粉體；配制水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑：合成加聚物：在帶攪拌器反應釜中加入由200份丙烯酸、5份叔丁基丙烯酰胺磺酸與1000份異戊烯醇聚氧乙烯醚、15份過硫酸鉀、1000份去離子水構成的底料，攪拌條件下，在20℃、120分鐘內(nèi)勻速滴加100份5%的乙酸亞鐵，得到加聚物；取所合成的加聚物與水、聚酰胺蠟混合均勻成為加聚物濃度5%、聚酰胺蠟濃度3%的水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑。

90.向上述1000份復合粉體中加入200份水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑，攪拌均勻即成為方便施工的自流平自密實耐磨地面材料，傾倒在干凈的混凝土基面上讓其自流平，控制厚度5~7mm，5小時后覆蓋毛氈，同時取料入膠砂模（40*40*160mm），3天、7天后抗折/抗壓強度分別為5.6mpa/35.5mpa、7.3mpa/52.1mpa，表面莫氏硬度分別為6~6.5、7.5~8。

91.實施例13鎢冶煉悶罐渣衍生材料的制備：在濃度為10%的聚合多元醇中溶入乙酸，醇酸溶液中乙酸的質(zhì)量含量0.5%，50℃、快速攪拌下，向1000份醇酸溶液中同時滴入40份20%濃度的硅酸鈉、20份10%濃度的氫氧化鈣懸浮液，獲得包含醇酸絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體csg；將鎢冶煉悶罐渣碾壓成為小于3mm的顆粒狀，隨后5份csg與碾壓成小顆粒的1000份鎢冶煉悶罐渣共同進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入30份碳酸鉀、10份硝酸鎂，5份脫生石灰與2份石灰石，混磨10分鐘，再以5m3/min通入150℃含80%的co2與20%的水的混合熱氣5分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨20分鐘的即可制備得到鎢冶煉悶罐渣衍生材料。

92.將p.o 42.5水泥30份、鎢礦選礦尾砂（晶體二氧化硅含量75.1%、100目與325目過篩分別為11.6%與3.7%、含泥量0.8%）60份、鎢冶煉悶罐渣衍生材料2份、表界面調(diào)控劑（甲酸鈣：氟硅酸鈣=1:10）0.5份同時加入歐板磨，研磨20分鐘，獲得復合粉體；配制水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑：合成加聚物：在帶攪拌器反應釜中加入由50份丙烯酸、50份叔丁基丙烯酰胺磺酸與1000份異戊烯醇聚氧乙烯醚、5份過硫酸鉀、1000份去離子水構成的底料，攪拌條件下，在50℃、60分鐘內(nèi)勻速滴加100份1%的異vc鈉，得到加聚物；取所合成的加聚物與水、聚酰胺蠟混合均勻成為加聚物濃度30%、聚酰胺蠟濃度0.1%的水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑。

93.向上述1000份復合粉體中加入450份水性液態(tài)微納工作性能調(diào)節(jié)劑與1%鐵綠，攪拌均勻即成為方便施工的綠色自流平自密實耐磨地面材料，傾倒在干凈的混凝土基面上讓其自流平，控制厚度6~8mm，5小時后覆蓋毛氈，同時取料入膠砂模（40*40*160mm），3天、7天后抗折/抗壓強度分別為4.2mpa/21.1mpa、6.6mpa/31.4mpa，表面莫氏硬度分別為~5、7.0~7.5。

94.對比例1將50份不含絡合助劑的硅酸鹽晶種（其余同實施例1）與1000份pss（鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣，湘潭鋼鐵）共同加入輥壓機，pss被碾壓成為小于3mm的顆粒狀進入球磨機，球磨至45μm方孔篩篩余低于20%；在以上進入球磨機的每1000份基料中，加入5份碳酸鈉、1份磷酸二氫鎂，1份脫硫石膏與2份熟石灰，混磨3分鐘，再以1m3/min通入120℃含10%的co2與90%的水的混合熱氣10分鐘后，持續(xù)循環(huán)通入經(jīng)脫硫脫硝處理的冶煉廠co2廢氣，繼續(xù)球磨40分鐘的即可制備得到鋼鐵冶煉水潑悶罐渣衍生資源化環(huán)保材料（pssdsm）。

95.所制備鋼鐵冶煉水潑悶罐廢渣衍生材料（pssdsm）的應用：將pssdsm作為輔助膠凝材料，與水泥搭配應用于c50標號箱梁澆筑。

96.每立方c50混凝土配合比中，膠凝材料總量為470公斤，p.i型42.5水泥用350公斤、pssdsm用120公斤，水膠比0.32時，使用細度模數(shù)2.8的二類中砂、二類碎石。倒塌時間11s、坍落度/擴展度為245mm/655mm，有明顯裂紋；7天、28天的抗折強度和抗壓強度分別為8.5mpa與44.1mpa、9.6mpa與59.7mpa。表明使用不含有絡合助劑的硅酸鹽晶種，使得pssdsm的安定性差、活性低，運用到膠凝材料中有明顯裂紋，且抗折強度和抗壓強度低于普通膠凝材料。

97.需要說明的是，在實施例1的基礎上不加反應鏈接劑，將無法使游離氧化鈣和游離氧化鎂轉(zhuǎn)化為水化過程中沒有體積膨脹的氫氧化物、碳酸鹽以及硅酸鹽，也就是無法消除體積不安定性，安定性差也是行業(yè)內(nèi)公認的冶煉渣無法安全應用的共性問題。在實施例1的基礎上不使用鎂鹽結構調(diào)控助劑，碳酸鈣、碳酸鎂無法形成一維晶須或者線狀結構，水化硬化后的結構韌性、抗壓強度大約低15~20%。

98.以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術特征：

1.一種金屬冶煉廢渣衍生材料，其特征在于，所述衍生材料的物相組成包括：碳酸鈣晶須的含量不低于0.5wt%、碳酸鎂晶須含量不低于0.2wt%，所述晶須的長徑比為200-15000。2.根據(jù)權利要求1所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料，其特征在于，所述金屬冶煉廢渣包括鋼鐵冶煉廢渣、銅礦冶煉廢渣、鎢礦冶煉廢渣、銻礦冶煉廢渣或鉛鋅冶煉廢渣中的任意一種。3.根據(jù)權利要求1所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料，其特征在于，還包括：含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體。4.根據(jù)權利要求3所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料，其特征在于，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體中的絡合助劑為醇酸溶液，所述醇酸溶液中醇為聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸為羧酸。5.根據(jù)權利要求4所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料，其特征在于，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一種。6.權利要求1或2任一項所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：s1、預破碎：將金屬冶煉廢渣破碎，破碎過程中加入含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體，得粒徑小于3mm的金屬冶煉廢渣顆粒；s2、球磨和co2同步礦化：步驟s1所得金屬冶煉廢渣顆粒導入球磨機，加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑，進行第一次混磨至比表面積為350-550 m2/kg；再通入co2，繼續(xù)混磨，得到金屬冶煉廢渣衍生材料。7.根據(jù)權利要求6所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體與金屬冶煉廢渣的重量比為0.5-5%；所述含絡合助劑的硅酸鹽晶種膠體中的絡合助劑為醇酸溶液，所述醇酸溶液中醇為聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸為羧酸；所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一種。8.根據(jù)權利要求6所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述反應鏈接劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.5~3%；所述反應鏈接劑包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰中的任意一種。9.根據(jù)權利要求6所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述鎂鹽結構調(diào)控助劑與金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-1%；所述鎂鹽結構調(diào)控助劑包括磷酸二氫鎂、硝酸鎂、硫酸鎂、乙酸鎂中的任意一種。10.根據(jù)權利要求6所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，還包括：在加入反應鏈接劑與鎂鹽結構調(diào)控助劑時，加入鈣元素補充劑和/或硅元素補充劑。11.根據(jù)權利要求10所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，所述鈣元素補充劑為脫硫石膏、生石灰、熟石灰、石灰石中的任意一種或幾種，所述鈣元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為0.1-0.5%。12.根據(jù)權利要求10所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，所述

硅元素補充劑為粉煤灰、白炭黑、硅灰、石英砂、玻璃廢棄物中的任意一種或幾種，所述硅元素補充劑與所述金屬冶煉廢渣顆粒的重量比為2-20%。13.根據(jù)權利要求6所述的一種金屬冶煉廢渣衍生材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述繼續(xù)混磨的溫度為100-300℃，時間為5-10min；研磨程度為45μm方孔篩篩余低于20%。14.權利要求1-5任一項所述的金屬冶煉廢渣衍生材料的應用。15.根據(jù)權利要求14所述的應用，其特征在于，所述金屬冶煉廢渣衍生材料占膠凝材料總量的20-60%。

技術總結

本發(fā)明公開了一種金屬冶煉廢渣衍生材料及其制備方法與應用，涉及金屬冶煉廢渣無害化處理技術領域。所述衍生材料的物相組成包括：碳酸鈣晶須的含量不低于0.5%，所述晶須的長徑比為200-1500。本發(fā)明還提供了一種鋼鐵冶煉廢渣的無害化處理工藝，過在金屬冶煉廢渣破碎過程加入含絡合助劑的硅酸鈣鹽晶種膠體，在球磨過程中加入反應鏈接劑與結構調(diào)控助劑，再通入CO2同步礦化，再通入冶煉廢氣，最終得到金屬冶煉廢渣衍生材料。該衍生材料作為輔料完全替代礦渣微粉用于膠凝材料中，可降低水泥的使用量，提高膠凝材料的性能。提高膠凝材料的性能。提高膠凝材料的性能。

技術研發(fā)人員：吳振軍 解修強 瞿雙林 張曉兵

受保護的技術使用者：湖南大學

技術研發(fā)日：2022.11.21

技術公布日：2023/1/30