CN109133775A - 锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法，采用水泥、煅烧后锂辉石矿浸取残渣、建筑用砂砾及水作为主要制备原料，再配以混凝土助剂和填料制备得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土，充分回收利用了锂盐生产的副产物，避免了环境污染和废渣的高价值利用，且煅烧后锂辉石矿浸取残渣具有火山灰活性，能够与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶和水化铝酸钙，能够大大提升水泥混凝土的品质，同时减少水泥的用量。

Description

锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂渣回收领域，特别是涉及一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点，使用量越来越大。制备混凝土通常需要采用矿物掺合料，当前使用较多的矿物掺合料主要是粉煤灰、矿粉、硅灰和偏高岭土等，而上述矿物掺合料的储量日益紧张。为保证混凝土的可持续发展，寻求新型的矿物掺合料制备优质的绿色高性能混凝土显得尤为重要。我国是世界上锂辉石储量最大的国家，其分布主要集中在西北方的新疆省和西南的四川省，锂辉石矿石经过1200℃高温煅烧后，在用硫酸法生产锂盐的过程中会产生一种工业副产品废渣，即为锂渣。据不完全统计，每生产1吨锂盐大约会排除9吨锂渣，这些锂渣不仅造成了大量的资源浪费，同时其堆放占用了大量的耕地，更为重要的是其粉体易引起严重地环境污染，因此探求锂渣废物高附加值利用成为锂盐行业可持续发展急需解决的技术问题。

锂渣的化学成分主要是无定型的二氧化硅(占比52-58％左右)和三氧化铝(占比22-25％左右)及少量铁组分，具有一定的火山灰活性，其可磨性较好，可根据不同的技术要求粉磨成相应的细粉，可用于制备高性能混凝土。目前，对于锂渣的处理，行业内主要采取填埋堆存方式进行处理。该处理方式需在项目建设初期即申报项目配套的填埋处理场。填埋场堆存的稳定周期长达60年。会造成长周期的土地资源浪费，且处理成本高，对环境存在二次污染风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够对锂渣进行回收利用，减少水泥用量，提高水泥混凝土品质的锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土，包括如下质量份的各组分：

在其中一个实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述建筑用砂砾为河砂、矿砂和碎石中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述混凝土助剂为减水剂、抗冻剂、速凝剂和抗渗剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述填料为偏高岭土、玻璃微珠和硅藻土中的至少一种。

一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤：

对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.1mm～0.2mm的锂辉石矿粉；

在1000℃～1200℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉；

采用酸液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作；

将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合，得到混配渣砾；

将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水进行混合，得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

在其中一个实施例中，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣主要包括如下质量份的各组分：52份～58份的二氧化硅、22份～25份的三氧化铝。

在其中一个实施例中，所述将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合的操作中，所述混合操作采用机械搅拌混合操作或机械过筛混合操作。

在其中一个实施例中，采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取。

在其中一个实施例中，所述对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作后，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣的含水质量百分数为10％～15％。

上述锂渣混配砂砾型水泥混凝土及其制备方法，采用水泥、煅烧后锂辉石矿浸取残渣、建筑用砂砾及水作为主要制备原料，再配以混凝土助剂和填料制备得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土，充分回收利用了锂盐生产的副产物，避免了环境污染和废渣的高价值利用，且煅烧后锂辉石矿浸取残渣具有火山灰活性，能够与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶和水化铝酸钙，能够大大提升水泥混凝土的品质，同时减少水泥的用量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施例的锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，包括如下质量份的各组分：

上述锂渣混配砂砾型水泥混凝土，采用水泥、煅烧后锂辉石矿浸取残渣、建筑用砂砾及水作为主要制备原料，再配以混凝土助剂和填料制备得到，充分利用了锂盐生产的副产物，变废为宝，实现了资源的高价值回收利用，避免了环境污染问题，尤其是制备得到的混凝土具有良好的抗压强度和耐久性，即抗渗性、抗冻性和抗侵蚀性良好，且徐变度得到显著降低，水泥用量也大大降低。

可以理解，水泥为粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成为塑性浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起制成水泥混凝土，作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。本发明采用水泥作为制备所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的主要制备原料之一，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度和耐久性。

可以理解，锂辉石矿经过高温煅烧后用硫酸法生产锂盐过程中，锂盐熟料经过浸出、过滤和洗涤后能够生成煅烧后锂辉石矿浸取残渣。所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣呈粉末状，颗粒较小，具有较大内比表面积的多孔结构，且化学成分与粘土质相似，主要为氧化硅、氧化铝、氧化钙和少量三氧化硫等，其中氧化硅和氧化铝绝大多数以无定形的二氧化硅存在，因此具有很好的活性，可以用作水泥混合材料和混凝土掺合料。另外，由于锂辉石矿中锂的含量很低，在生产锂盐的过程中会产生大量的残渣，如果进行外排堆存处理，会对周边环境造成严重的粉尘污染，或者由于含酸含碱的残渣水溶液的流失，而影响周边环境的生态平衡，如此，采用煅烧后锂辉石矿浸取残渣作为所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备原料，能够变废为宝，有利于实现资源的高价值回收利用。同时，锂渣来源稳定，组分及粒径分布比稳定，波动小，利于和砂砾等进行配比及调节，能够有效保证所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的质量。需要说明的是，煅烧后锂辉石矿浸取残渣中主要为硅酸盐及铝酸盐的灰粉，与水泥的形态一致，能够与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶和水化铝酸钙，如此，能够减少水泥的用量，并且能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土具有更好品质，例如，具有更高的抗压强度和更好的耐久性。

可以理解，建筑用砂砾在所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土作为集料，起着骨架的作用，水泥能够填充所述建筑用砂砾的空隙，形成密实的堆积；还能够减少水泥浆料的收缩，起到稳定所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土体积的作用，同时还对所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土拌合物起到粘聚和保水的作用，防止发生离析和严重泌水。如此，采用建筑用砂砾作为所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的原料，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，还需要添加一定量的混凝土助剂和填料，其中，混凝土助剂能够改善所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的流变性能，调节所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的凝结、硬化性能，还能够改善所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的耐久性等，如此，所述混凝土助剂能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质更好；另外，填料能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗渗压性能更好，同时使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质更好。

需要说明的是，所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中各组分共同发挥了协同促进的作用，从而使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质得到了大大提升。

在其中一个实施例中，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种。

可以理解，硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料，0％～5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的。硅酸盐水泥的抗压强度相比于普通硅酸盐水泥的抗压强度更高，例如，同样是强度等级为52.5的水泥，普通硅酸盐水泥的3d抗压强度为22MPa，而硅酸盐水泥的3d抗压强度为23MPa。相比之下，硅酸盐水泥具有早强快硬的特点。例如，所述水泥为硅酸盐水泥，如此，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土具有更好的抗压强度；又如，所述水泥为铝酸盐水泥，可以理解，铝酸盐水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧制得的以铝酸钙为主要成分、氧化铝含量约50％的熟料，再磨制成的水硬性胶凝材料，具有凝结硬化速度快，水化热大且放热量集中，具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用和较高的耐热性的特点，如此，所述水泥为铝酸盐水泥能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的凝结硬化速度更快，耐久性更好；又如，所述水泥为铝酸钡水泥，如此，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的快速硬化性能更好、且抗压强度和耐火度更高；再如，所述水泥为磷酸盐水泥，可以理解，磷酸盐水泥具有快凝快硬、早期强度高、耐磨性和抗冻性好的特点，如此，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质更好；例如，所述磷酸盐水泥为磷酸铝水泥、磷酸镁水泥和磷酸铵水泥中的至少一种；再如，所述水泥为硫铝酸盐水泥，可以理解，铝酸盐水泥具有较高的早期强度，且抗冻性和抗渗及耐海水腐蚀性能良好的特点，如此，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度和耐久性。再如，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的混合物，其中，所述硅酸盐水泥、所述铝酸盐水泥、所述磷酸盐水泥和所述硫铝酸盐水泥的质量比例为(10～13):(8～12):(11～14):(9～15)，如此，通过采用复配的水泥混合物，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，例如抗压强度和耐久性更好。

在其中一个实施例中，所述建筑用砂砾为河砂、矿砂和碎石中的至少一种。

可以理解，所述建筑用砂砾能够对所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土起着骨架的作用，还能够减少水泥浆料的收缩，起到稳定所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土体积的作用，例如，所述建筑用砂砾为河砂，可以理解，河砂指河水中经自然石自然力的作用，河水的冲击和侵蚀而形成的有一定质量标准的建筑材料。常用于混凝土的制备，又如所述河砂为粗砂，细度模数为4.5～5.2，含泥量为0.5％～1.0％；例如，所述建筑用砂砾为矿砂，可以理解，矿砂是从矿床中开采的或由贫矿经选矿加工制成的砂状矿物，用于混凝土能够起到集料的作用，增强所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的结构稳定性，减少水泥浆料的收缩；再如，所述建筑用砂砾为碎石，可以理解，碎石多棱角，表面粗糙，与水泥黏结较好，能够使得混凝土硬化后的强度较高。再如，所述建筑用砂砾为河砂、矿砂和碎石的混合物，如此，能够对所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土起到更稳定的骨架作用，提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度。

在其中一个实施例中，所述混凝土助剂为减水剂、抗冻剂、速凝剂和抗渗剂中的至少一种。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，例如，所述混凝土助剂为减水剂，可以理解，减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变的条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂，如此，所述混凝土助剂为减水剂能够减少水泥用量。又如，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，可以理解，聚羧酸高效减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品，具有掺量低、减水率高的特点，例如，本发明采用减水率为30％的聚羧酸高效减水剂，如此，具有梳型结构的聚羧酸系减水剂掺入所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土后，聚羧酸系减水剂所带的极性阴离子活性基团如磺酸基、醋酸基等通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附在强极性的水泥颗粒表面，从而使水泥颗粒带电，根据同性电荷相斥原理，阻止了相邻水泥颗粒的相互接近，增大了水泥与水的接触面积，使水泥充分水化，并且在水泥颗粒扩散的过程中，释放出凝聚体所包含的游离水，改善了和易性，并减少了拌水量。同时结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。因此，对水泥颗粒产生静电作用力和空间位阻斥力的聚羧酸系高效减水剂，在用量较小的情况下，便对水泥颗粒有显著的分散作用，同时聚合物的亲水聚醚侧链在水泥矿物水化产物中仍可以伸展开，如此，所述聚羧酸类高效减水剂受到水泥的水化反应影响小，可长时间地保持分散效果，使所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的坍落度损失减小。又如，所述减水剂为萘磺酸盐减水剂，其减水率为25％，如此，能够使得水泥在所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中更好的分散，且能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度及减少水泥用量。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，例如，所述混凝土助剂为抗冻剂，可以理解，混凝土是多孔的复合材料，外部的水分可以通过毛细作用进入这些孔隙。当温度降至冰点以下时，孔隙中的水冻结膨胀，体积会增大数倍。持续冻融的结果是使混凝土开裂，甚至崩裂，且混凝土构件尺寸越大，发生温度应力裂缝的可能性也越大。如此，采用抗冻剂能够有效降低所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的冰点，大大提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗冻性能，并且能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的早期强度提高85％。又如，所述抗冻剂为乙二醇，如此，能够更好的提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗冻性能。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的凝结硬化速度，适应当前建筑施工的高效率需求，例如，所述混凝土助剂为速凝剂，如此，能够加速水泥的水化硬化，在很短的时间内形成足够的强度，以保证施工效率和品质，例如，所述速凝剂为铝酸钠、铝酸钾和硅酸钠中的至少一种，如此，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的水化硬化效率。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗渗能力，增加其密实度和抗渗性，例如，所述混凝土助剂为抗渗剂，可以理解，抗渗剂一般都是呈现乱向分布的立体结构，密布于混凝土或砂浆层的高分子结构，并完全堵塞混凝土或砂浆的毛细通道，使水泥及水泥砂浆具有憎水性，提高混凝土的抗渗能力，增加其密实度和抗渗性，例如，所述抗渗剂为粉煤灰，如此，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的自防水和抗渗性能。

为了提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，例如，所述混凝土助剂为减水剂、抗冻剂、速凝剂和抗渗剂的混合物，其中所述减水剂、所述抗冻剂、所述速凝剂和所述抗渗剂的质量比例为(4～8):(2～5):(3～5):(4～7)，如此，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质更好。

在其中一个实施例中，所述填料为偏高岭土、玻璃微珠和硅藻土中的至少一种。

可以理解，偏高岭土是一种高活性矿物掺合料，是超细高岭土经过低温煅烧而形成的无定型硅酸铝，具有很高的火山灰活性，能够与氢氧化钙和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物，如此，所述填料为偏高岭土，能够减少水泥的用量；可以理解，玻璃微珠由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳定性等优点，在所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中加入玻璃微珠，能够减少用水量以及促进所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的凝结硬化。可以理解，硅藻土的主要成分是硅酸质，具有超纤维、多孔质、不燃、隔音、重量轻以及隔热等特点，所述填料为硅藻土，能够提高所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的耐久性。又如，所述填料为偏高岭土、玻璃微珠和硅藻土的混合物，如此，能够使得所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质更好。

请参阅图1，一实施方式的锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S110、对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.1mm～0.2mm的锂辉石矿粉。

通过对锂辉石矿进行粉碎操作，能够得到粒径更适用于水泥混凝土的锂辉石矿粉，将所述锂辉石矿粉的粒径控制为0.1mm～0.2mm，能够使得所述锂辉石矿粉与所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中的水泥成分更好的进行水化反应，使得氢氧化钙晶粒更加细化，有利于所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土粘结界面的形成；另外，粒径分布比稳定，波动较小，有利于后续和建筑用砂砾进行配比和调节，能够有效保证所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质。又如，所述锂辉石矿粉的粒径为0.1mm，如此，能够与所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中的其他组分更好的混合反应，得到品质更好的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

S120、在1000℃～1200℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉。

可以理解，锂辉石矿粉主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，为单斜晶系，结构致密，化学惰性打，除了氢氟酸外，几乎不与各种酸碱发生反应，如此，为了能从锂辉石矿粉中提取出锂，需要经过晶型转化煅烧，使得锂辉石矿粉由单斜晶系转变为四方晶系，从而是其物理化学性质随着晶体结构的变化而变化，进而能够增加其化学活性，能够与酸碱发生各种反应。例如，通过在1000℃～1200℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，能够使得二氧化硅和三氧化二铝等晶体变成硅酸盐及铝酸盐灰粉结构，硅酸盐及铝酸盐颗粒较小，具有较大内比表面积的多孔结构，且化学成分与粘土质相似，具有很好的活性，可以用作水泥混合材料和混凝土掺合料，能够大大减少水泥的用量。

S130、采用酸液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣。

可以理解，采用酸液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，能够将所述煅烧后锂辉石矿粉中的锂元素或者其他有价金属进行提取利用，例如，用酸法生产锂盐过程中，锂盐熟料经过浸出、过滤和洗涤后能够生成煅烧后锂辉石矿浸取残渣，不仅可以提取到利用价值非常高的锂元素，生成的煅烧后锂辉石矿浸取残渣也能够进一步回收利用，变废为宝，实现资源的高价值利用。

在其中一个实施例中，采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取。

可以理解，硫酸法为锂辉石中提取锂盐的常用方法，硫酸溶液能够与煅烧后锂辉石矿粉中锂元素发生置换反应，生成硫酸锂，通过后续更进一步的提取操作，能够得到高利用价值的锂，而通过浸取的煅烧后锂辉石矿粉也能够变废为宝，产生更高的应用价值。例如，采用浓硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，浓硫酸溶液的摩尔浓度为18.4mol/L，如此，能够对煅烧后锂辉石矿粉进行充分浸取，利于后续进一步回收利用。

在其中一个实施例中，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣主要包括如下质量份的各组分：52份～58份的二氧化硅、22份～25份的三氧化铝。

可以理解，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣为锂辉石高温煅烧生产锂盐等锂盐而产生的工业废渣，主要成分为二氧化硅和三氧化铝，其中二氧化硅的质量分数为52份～58份，三氧化铝的质量分数为22份～25份。

为了进一步提高煅烧后锂辉石矿粉的利用率，采用酸液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，过滤后，还收集含锂溶液并进行初步除杂操作，对所述含锂溶液的初步除杂处理步骤如下：

S131、提供所述含锂溶液

S132、将Al2O3粉末、Zr(OH)4粉末和耐强酸碱粘接剂进行混合，煅烧后，得到除杂吸附剂；其中，所述耐强酸碱粘接剂为M，所述除杂吸附剂的化学式为Zr₅A_l6O₂₉H₂₀M₂；

S133、向所述含锂溶液加入所述除杂吸附剂和盐酸溶液，再采用酸碱调节剂将pH值调节至0.2～1.0，所述除杂吸附剂能够吸附所述含锂溶液中的杂质酸根和杂质阳离子，过滤后，得到氯化锂溶液和含杂质的除杂吸附剂。

S134、对所述氯化锂溶液进行蒸发结晶操作，得到初步除杂的氯化锂。

S135、采用去离子水对所述含杂质的除杂吸附剂进行洗水操作，然后加入氢氧化钠溶液，再采用所述酸碱调节剂将pH值调节至10.0～12.0，所述水洗后的除杂吸附剂能够解吸所述杂质酸根和所述杂质阳离子，得到可循环使用的除杂吸附剂。

为了提高初步除杂的效果，例如，所述耐强酸碱粘接剂为聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和聚八氟丁烯中的至少一种；又如，所述除杂吸附剂中各组分的质量比为(1～3)：(2～9)：(2～6)；又如，在将所述将Al2O3粉末、Zr(OH)4粉末和耐强酸碱粘接剂进行混合后，还进行制粒操作，得到0.5mm～2mm的待煅烧粒子，并且在200℃～300℃的温度下对所述待煅烧粒子进行所述煅烧操作；再如，所述酸碱调节剂包括调节用氢氧化钠溶液和调节用盐酸溶液，其中所述调节用氢氧化钠溶液的质量分数为15％～30％，所述调节用盐酸溶液的质量分数为10％～15％；如此，能够得到吸附和除杂性能更好的所述除杂吸附剂，从而使得所述含锂溶液获得更好的初步除杂效果。

可以理解，所述含锂溶液通过初步除杂操作后，所述含锂溶液中的杂质离子并不能得到完全的除去，为了获得纯度更高的氯化锂，能够达到电池级氯化锂的标准，还对初步除杂的含锂溶液进行深度除杂，具体包括以下步骤：

S136、调节所述含锂溶液的pH值至10～12；

S137、控制所述含锂溶液流经螯合阳离子交换树脂柱，用于将所述含锂溶液中的二价以上的金属阳离子吸附在所述螯合阳离子交换树脂柱上，得到含锂净完液；

S138、对所述含锂净完液进行蒸发结晶操作，干燥后，得到电池级氯化锂；

S139、还对螯合阳离子交换树脂柱进行再生处理，得到可循环使用的螯合阳离子交换树脂柱。

为了提高深度除杂的效果，例如，所述螯合阳离子交换树脂柱为聚苯乙烯系胺基磷酸型螯合阳离子交换树脂柱或聚苯乙烯系亚胺基二乙酸型螯合阳离子交换树脂柱。又如，采用氢氧化钠溶液将所述含锂溶液的pH值至10～12；又如，所述二价以上的金属阳离子包括二价钙离子、二价镁离子、二价亚铁离子中的至少一种。

如此，通过对酸液浸取并过滤收集到的含锂溶液进行初步除杂和深度除杂后，能够得到电池级别的氯化锂，提高了锂元素的回收率。

S140、对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作。

通过对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作，能够减少所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣的水分，改变锂辉石矿浸取残渣的晶体结构，更利于后续进行回收利用。例如，将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣放置与干燥箱中进行干燥，干燥温度为100℃～120℃，干燥时间为20h～30h，从而能够将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣中残余的游离水分进行蒸发。

在其中一个实施例中，所述对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作后，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣的含水质量百分数为10％～15％。

通过对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作后，例如再将干燥结块的煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行敲碎磨粉操作，再进行干燥1h～2h，以将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣中的结合水进一步蒸发，如此，能够使得述煅烧后锂辉石矿浸取残渣的含水质量百分数为10％～15％，进而更利于后续加入到所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中进行更进一步的回收利用。

S150、将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合，得到混配渣砾。

通过将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合，能够得到混配渣砾，可以理解，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣和所述建筑用砂砾均作为集料或者叫骨料，在所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土中起到骨架的作用，水泥等物料能够填充于所述混配渣砾的空隙中，形成密实的堆积；还能够减少水泥浆料的收缩，起到稳定所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土体积的作用，同时还对所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土拌合物起到粘聚和保水的作用，防止发生离析和严重泌水的问题。

为了降低锂渣混配砂砾型水泥混凝土的徐变度，可以理解，混凝土在长期应力作用下，其应变随时间而持续增长的特性称为混凝土徐变，例如，为了降低所述锂渣混配砂砾型水泥混凝土在应力作用下的应变时间，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣和所述建筑用砂砾的质量比例为30：70，如此，利于后续制备得到徐变度更低的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

在其中一个实施例中，所述将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合的操作中，所述混合操作采用机械搅拌混合操作或机械过筛混合操作。

为了使得所述将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与所述建筑用砂砾混合的更加均匀，得到配比更加匀称的混配渣砾，例如，采用机械搅拌混合操作或机械过筛混合操作对所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与所述建筑用砂砾进行混合操作，利于后续制备得到品质更高的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

S160、将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水进行混合，得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

通过将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水进行混合，能够得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土。为了将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水混合的更加均匀，例如，将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水加入到混凝土搅拌机中进行混合，如此，能够得到品质更好的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

上述锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法，通过先将锂辉石矿进行粉碎操作得到锂辉石矿粉，再经过煅烧得到煅烧后锂辉石矿粉，并采用酸液进行浸取，过滤后得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣，将煅烧后锂辉石矿浸取残渣烘干后与建筑用砂砾进行混合，得到混配渣砾，最后将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水进行混合，得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土。本发明提供的锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法，充分利用了锂盐生产的副产物即煅烧后锂辉石矿浸取残渣，变废为宝，实现了资料的高价值回收利用，且煅烧后锂辉石矿浸取残渣具有火山灰活性，能够与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成稳定的硅酸钙水化物凝胶和水化铝酸钙，能够大大提升水泥混凝土的品质，同时减少水泥的用量。

下面为具体实施例部分。

实施例1

对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.1mm的锂辉石矿粉；

在1000℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉；

采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取20min，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

对煅烧后锂辉石矿浸取残渣放置与干燥箱中进行干燥，设置干燥温度为100℃，干燥时间为20h，得到含水质量百分数为15％的煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

将3kg煅烧后锂辉石矿浸取残渣与6kg河砂进行机械搅拌混合，得到混配渣砾；

将所述混配渣砾，5kg硅酸盐水泥，0.5kg聚羧酸高效减水剂、0.3kg乙二醇、0.3kg铝酸钠、0.4kg粉煤灰，2.5kg偏高岭土和20kg水加入到混凝土搅拌机中进行混合20min，得到实施例1的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

实施例2

对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.2mm的锂辉石矿粉；

在1100℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉；

采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取20min，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

对煅烧后锂辉石矿浸取残渣放置与干燥箱中进行干燥，设置干燥温度为110℃，干燥时间为20h，得到含水质量百分数为15％的煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

将4kg煅烧后锂辉石矿浸取残渣与6kg矿砂进行机械搅拌混合，得到混配渣砾；

将所述混配渣砾，5kg铝酸盐水泥，0.5kg聚羧酸高效减水剂、0.3kg乙二醇、0.3kg铝酸钠、0.4kg粉煤灰，2.5kg偏高岭土和20kg水加入到混凝土搅拌机中进行混合20min，得到实施例2的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

实施例3

对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.2mm的锂辉石矿粉；

在1200℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉；

采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取20min，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

对煅烧后锂辉石矿浸取残渣放置与干燥箱中进行干燥，设置干燥温度为120℃，干燥时间为25h，得到含水质量百分数为10％的煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

将6kg煅烧后锂辉石矿浸取残渣、2kg河砂、2kg矿砂和2kg碎石进行机械搅拌混合，得到混配渣砾；

将所述混配渣砾，6kg硅酸盐水泥，0.4kg聚羧酸高效减水剂、0.4kg乙二醇、0.4kg铝酸钠、0.3kg粉煤灰，1kg偏高岭土、1kg玻璃微珠、0.5kg硅藻土和20kg水加入到混凝土搅拌机中进行混合20min，得到实施例3的锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

对比例1

将8kg河砂，6kg硅酸盐水泥，0.7kg聚羧酸高效减水剂，0.6kg乙二醇，0.2kg铝酸钠，1kg偏高岭土，2.5kg硅藻土和20kg水加入到混凝土搅拌机中进行混合20min，得到对比例1的水泥混凝土。

本发明各实施例的锂渣混配砂砾型水泥混凝土及对比例进行性能测试的结果如表1所示。

表1各实施例的锂渣混配砂砾型水泥混凝土及对比例性能测试结果

通过表1可知，增加煅烧后锂辉石矿浸取残渣的加入量，能够提高锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度，提高了锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质，同时减少了水泥的用量，其中，实施例3的锂渣混配砂砾型水泥混凝土的品质最好；另外，相比于不添加煅烧后锂辉石矿浸取残渣的水泥混凝土，添加了煅烧后锂辉石矿浸取残渣的锂渣混配砂砾型水泥混凝土的抗压强度更好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，包括如下质量份的各组分：

2.根据权利要求1所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述建筑用砂砾为河砂、矿砂和碎石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述混凝土助剂为减水剂、抗冻剂、速凝剂和抗渗剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述填料为偏高岭土、玻璃微珠和硅藻土中的至少一种。

6.一种锂渣混配砂砾型水泥混凝土的制备方法，包括以下步骤：

对锂辉石矿进行粉碎操作，得到粒径为0.1mm～0.2mm的锂辉石矿粉；

在1000℃～1200℃的温度条件下，对所述锂辉石矿粉进行煅烧，得到煅烧后锂辉石矿粉；

采用酸液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取，过滤后，得到煅烧后锂辉石矿浸取残渣；

对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作；

将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合，得到混配渣砾；

将所述混配渣砾、水泥、混凝土助剂、填料和水进行混合，得到锂渣混配砂砾型水泥混凝土。

7.根据权利要求6所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣主要包括如下质量份的各组分：52份～58份的二氧化硅、22份～25份的三氧化铝。

8.根据权利要求6所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述将所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣与建筑用砂砾进行混合的操作中，所述混合操作采用机械搅拌混合操作或机械过筛混合操作。

9.根据权利要求6所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，采用硫酸溶液对煅烧后锂辉石矿粉进行浸取。

10.根据权利要求6所述的锂渣混配砂砾型水泥混凝土，其特征在于，所述对煅烧后锂辉石矿浸取残渣进行烘干操作后，所述煅烧后锂辉石矿浸取残渣的含水质量百分数为10％～15％。