CN113511848B - 一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一般固废利用技术领域，具体涉及一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，然后使用制成水玻璃后的残渣与粉煤灰、赤泥、水泥和砂石混合，经压制成型、养护，制备免烧砖。本方法在制备不同模数水玻璃的同时，又可以将剩余的废渣制成免烧砖，变废为宝，大大降低了生产成本，提高了生产效率，同时减少废渣堆存的污染和土地的占用，有益于环境保护，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法
技术领域
本发明涉及一般固废利用技术领域，具体涉及一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法。
背景技术
锂渣是锂辉石硫酸法生产工业碳酸锂工艺过程中经高温煅烧后产生的固体废物，主要成分为硅、铝、钙等氧化物。硫酸法制备碳酸锂工艺中，每吨产品产出8-10吨锂渣，不仅占用大量的土地，而且污染环境，如何利用废弃锂渣，变废为宝，已成为一个亟待解决的问题。
目前锂渣的主要利用方向为制备硅酸盐水泥，做水泥掺合料；代替部分水泥配制混凝土等，上述方法都存在利用率低、生产规模小、产品价值低等问题。
基于此，有必要提供一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法。
发明内容
针对现有锂渣回收利用方法利用率低、产品价值低的问题，本发明提供一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，本方法在制备不同模数水玻璃的同时，又可以将剩余的废渣制成免烧砖，变废为宝，大大降低了生产成本，提高了生产效率，同时减少废渣堆存的污染和土地的占用，有益于环境保护，具有广阔的市场应用前景。
一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，然后使用制成水玻璃后的残渣与粉煤灰、赤泥、水泥和砂石混合，经压制成型、养护，制备免烧砖。
进一步的，残渣、粉煤灰、赤泥、水泥和砂石的重量比为10～40：20～50：5～20：1～10：2～25。
进一步的，成型压力为20～60Mpa，养护所用蒸汽温度为70～150℃，养护时间为8～36h。
进一步的，使用锂渣和液体碱制备水玻璃包括如下步骤：
(1)将锂渣烘干至含水量低于5％；
(2)将锂渣与液体碱添加到水玻璃反应釜中，并进行反应；
(3)过滤反应好的物料，得到液体水玻璃产品。
进一步的，锂渣包括重量百分比为50％～65％的SiO2、15％～20％的Al2O3和5％～10％CaO，余量为杂质。
进一步的，液体碱中Na2O的浓度为200～400g/L。
进一步的，步骤(1)中，锂渣的烘干温度为90～120℃，烘干时间为1～10h。
进一步的，步骤(2)中，水玻璃反应釜升压至反应压力达到0.8～1.5Mpa，然后保持反应压力2～24h，反应温度为110～240℃，反应过程中一直保持搅拌，搅拌强度为200～500r/min。
进一步的，步骤(3)中，制得的液体水玻璃产品的模数为1.5～4.2。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，生产工艺简单，生产成本低，锂渣利用率高，产品附加值高，对提高企业经济效益、保护环境有着重要的意义。首先利用锂渣中含有丰富的SiO2的特点，与一定浓度的液碱混合制备出水玻璃后，可以用以生产沸石分子筛、白炭黑、硅溶胶等高附加值产品；同时锂渣是经1200℃烧结后的产物，活性较高，粉煤灰、水泥等矿物相水解形成的Ca(OH)2进入液相后会对锂渣颗粒产生浸润，并在他们的周围形成碱性包裹层，在包裹层形成的碱性环境的侵蚀下，锂渣中的活性SiO2、Al2O3会发生Si-O、Al-O键断裂，此时体系中的Ca2+、硅酸根、铝酸根等离子因浓度差产生渗透扩散，当各种离子相遇，就可以在锂渣表面生产C-S-H和其他水化物的沉淀，Ca(OH)2及形成的C-S-H体系中的钙离子向内扩散，锂渣颗粒中有活性的SiO2、Al2O3向外扩散渗透，形成双向扩散过程，使反应持续进行，可以制备出建筑用免烧砖，真正将固废渣吃干榨净，变废为宝。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，包括如下步骤：
(1)100℃下烘干2h，烘干后锂渣含水量低于5％；
(2)测定锂渣中SiO2含量，按照SiO2：Na2O的摩尔比为2.5的比例，分别称取(量取)锂渣和液体碱(200g/L Na2O)，将锂渣与液体碱添加到水玻璃反应釜中密封，用蒸汽将反应釜温度提高到140℃，压力保持在1.2Mpa，反应时间8h，反应过程中一直保持搅拌，搅拌强度为200r/min；
(3)反应结束后，将料浆通过离心机进行分离，滤液为液体水玻璃产品，水玻璃模数为2.78，铁含量为0.018％，水不溶物为0.21％，密度为1.452g/ml；
然后使用分离后的滤饼制备免烧砖，包括如下步骤：
(a)烘干滤饼并进行称量，将原料按照滤饼30％、粉煤灰30％、赤泥10％、水泥5％、砂石25％的比例混合后加水在练泥机中搅拌，直至混料均匀，物料湿度为10％；
(b)将混合好的物料加入制砖模具(230*10*48mm)中，通过制砖机进行挤压成型，成型压力为30Mpa，将制好的砖坯放入蒸养箱中，温度保持在90℃，养护时间为24h，制得免烧砖，对免烧砖进行测试，抗压强度为15Mpa，吸水率为5.7，泛霜程度为轻度泛霜，符合国家标准技术规范。
实施例2
一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，包括如下步骤：
(1)110℃下烘干1h，烘干后锂渣含水量低于5％；
(2)测定锂渣中SiO2含量，按照SiO2：Na2O的摩尔比为3的比例，分别称取(量取)锂渣和液体碱(320g/L Na2O)，将锂渣与液体碱添加到水玻璃反应釜中密封，用蒸汽将反应釜温度提高到120℃，压力保持在1.0Mpa，反应时间12h，反应过程中一直保持搅拌，搅拌强度为500r/min；
(3)反应结束后，将料浆通过离心机进行分离，滤液为液体水玻璃产品，水玻璃模数为2.5，铁含量为0.021％，水不溶物为0.17％，密度为1.452g/ml；
然后使用分离后的滤饼制备免烧砖，包括如下步骤：
(a)烘干滤饼并进行称量，将原料按照滤饼40％、粉煤灰25％、赤泥12％、水泥3％、砂石20％的比例混合后加水在练泥机中搅拌，直至混料均匀，物料湿度为10％；
(b)将混合好的物料加入制砖模具(230*10*48mm)中，通过制砖机进行挤压成型，成型压力为25Mpa，将制好的砖坯放入蒸养箱中，温度保持在110℃，养护时间为18h，制得免烧砖，对免烧砖进行测试，抗压强度为12Mpa，吸水率为6.3，泛霜程度为无泛霜，符合国家标准技术规范。
实施例3
一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，包括如下步骤：
(1)120℃下烘干1.5h，烘干后锂渣含水量低于5％；
(2)测定锂渣中SiO2含量，按照SiO2：Na2O的摩尔比为2.5的比例，分别称取(量取)锂渣和液体碱(200g/L Na2O)，将锂渣与液体碱添加到水玻璃反应釜中密封，用蒸汽将反应釜温度提高到110℃，压力保持在1.2Mpa，反应时间24h，反应过程中一直保持搅拌，搅拌强度为360r/min；
(3)反应结束后，将料浆通过离心机进行分离，滤液为液体水玻璃产品，水玻璃模数为2.78，铁含量为0.018％，水不溶物为0.21％，密度为1.452g/ml；
然后使用分离后的滤饼制备免烧砖，包括如下步骤：
(a)烘干滤饼并进行称量，将原料按照滤饼25％、粉煤灰30％、赤泥20％、水泥10％、砂石15％的比例混合后加水在练泥机中搅拌，直至混料均匀，物料湿度为10％；
(b)将混合好的物料加入制砖模具(230*10*48mm)中，通过制砖机进行挤压成型，成型压力为30Mpa，将制好的砖坯放入蒸养箱中，温度保持在120℃，养护时间为12h，制得免烧砖，对免烧砖进行测试，抗压强度为13.7Mpa，吸水率为5.2，泛霜程度为轻度泛霜，符合国家标准技术规范。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，其特征在于，首先使用锂渣和液体碱制备水玻璃，然后使用制成水玻璃后的残渣与粉煤灰、赤泥、水泥和砂石混合，经压制成型、养护，制备免烧砖；
残渣、粉煤灰、赤泥、水泥和砂石的重量比为10～40∶20～50∶5～20∶1～10∶2～25；
使用锂渣和液体碱制备水玻璃包括如下步骤：
(1)将锂渣烘干至含水量低于5％；
(2)将锂渣与液体碱添加到水玻璃反应釜中，并进行反应；
(3)过滤反应好的物料，得到液体水玻璃产品；
步骤(2)中，液体碱中Na2O的浓度为200～400g/L；
步骤(2)中，水玻璃反应釜升压至反应压力达到0.8～1.5Mpa，然后保持反应压力2～24h，反应温度为110～240℃，反应过程中一直保持搅拌，搅拌强度为200～500r/min；
制得的液体水玻璃产品的模数为1.5～4.2。
2.如权利要求1所述的一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，其特征在于，成型压力为20～60Mpa，养护所用蒸汽温度为70～150℃，养护时间为8～36h。
3.如权利要求1所述的一种锂矿石生产碳酸锂副产锂渣的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，锂渣的烘干温度为90～120℃，烘干时间为1～10h。
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