CN114249549A - 一种锂渣生产早强水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂渣生产早强水泥的方法，属于工业废渣利用及水泥建材技术领域。本发明采用硫酸盐焙烧工艺法锂矿水浸提取碳酸锂后的锂渣作为水泥混合材，与普通水泥或熟料、石膏、石灰石互掺即得一种性能优异的早强水泥。本发明锂渣掺量可达30％，因此能够大幅度降低生产制作成本。本发明工艺方法制得的早强水泥凝结时间短，各时期水泥强度均接近于市售普通42.5R早强水泥，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于工业废渣利用及水泥建材技术领域，具体涉及一种锂渣生产早强水泥的方法。
背景技术
普通水泥强度最低标号已经过多次提升，而根据国家发布的GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》国家标准第3号修改单，32.5等级复合水泥又即将取消，普通42.5等级水泥将作为建筑行业最低要求的等级水泥，因此普通42.5R早强水泥将在未来水泥产能中占有很大的比重。
早强水泥是指浇注后3天内达到要求强度70％以上的水泥，与需要28天左右才能达到预定强度的普通水泥相比具有显著优势。目前水泥厂生产早强水泥时往往采用提高熟料掺量和添加早强剂的方法来提高水泥的早期强度，但是该方法会增加资源消耗，从而增加生产成本。
锂渣是锂盐生产过程中产生的酸性或碱性渣，由于其经过了高温焙烧及水淬，渣中的主要成分二氧化硅及氧化铝等的晶格已经发生了转变，由结晶致密状态转变成了无定形的活性状态。锂渣主要由活性二氧化硅和氧化铝组成，近似焙烧后的偏高岭土，因此，锂渣是一种火山灰性质很高的活性材料，可以用作水泥活性混合材。
发明内容
针对背景技术中所提及的问题，本发明的目的在于提供一种锂渣生产早强水泥的方法。本发明以锂渣作为水泥混合材，生产的水泥早期强度高，性能稳定，在降低生产成本的同时，为社会处理了大量的工业废渣，经济和社会效益良好。
一种锂渣生产早强水泥的方法，包括如下步骤：
1)取锂渣烘干、控水；
2)将步骤1)处理好的锂渣作为水泥混合材与其他材料互掺，得到所述早强水泥；
其中，所述其他材料为普通水泥或是熟料、石膏、石灰石的混合物。
进一步地，步骤1)所述锂渣是采用硫酸盐焙烧工艺法锂矿经水浸提取碳酸锂后的废渣。
硫酸盐焙烧工艺法是在工艺配料时掺有一定比例的硫酸钠、硫酸钾和少量的石膏及石灰石，而硫酸熟化焙烧工艺法是在工艺配料时掺有一定比例的硫酸和较多的石膏及石灰石，而锂渣的烧失量、三氧化硫含量分别与石灰石、石膏的掺量相关。
进一步地，所述锂渣的主要成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O、SO3；其中，SO3占锂渣总质量的4％-5％。
三氧化硫能够与水泥水化时析出的氢氧化钙反应，生产二水硫酸钙，而二水硫酸钙可以快速溶解，并迅速与铝酸三钙水化产生凝胶反应生成钙矾石，钙矾石包裹在铝酸三钙矿物颗粒的表面起到隔离水的作用，延缓铝酸三钙的进一步水化反应从而调节水泥的凝结时间。但是，当水泥中的三氧化硫含量超过3.5％则会造成水泥严重缓凝。考虑到普通水泥本身的三氧化硫含量在2.0％-2.3％左右，故其他材料所带来的三氧化硫折算到水泥中的比例不能超过1.2％-1.5％，结合本发明工艺方法，本发明采用三氧化硫含量在4％-5％的锂渣，在此条件下，本发明锂渣掺量不超过30％就不会影响所制水泥的凝结时间。
进一步地，所述锂渣的烧失量为3％-4％。
烧失量表征原料加热物理蒸发或化学分解释放出来的气态产物的多少。烧失量较高的材料掺到水泥中，会造成水泥的总烧失量升高，从而导致水泥的需水量增大。在按国家标准规定的用水量进行水泥胶砂成型时，会导致水泥的流动性变差，进一步使得水泥胶砂无法充分水化形成硬化的水泥石，最后大幅度降低水泥的强度。因此，本发明采用烧失量较低的锂渣作为水泥混合材使用。
进一步地，所述锂渣烘干后水分小于3％，以适应后续球磨机的粉磨工况。
进一步地，所述其他材料为普通水泥时，步骤2)所述互掺的具体操作为：将处理好的锂渣粉磨至0.045筛筛余小于3％，然后将粉磨所得锂渣粉直接与普通水泥混合均匀即可。
进一步地，所述锂渣粉占锂渣粉与普通水泥总质量的5％-30％。
进一步地，所述其他材料为熟料、石膏、石灰石的混合物时，步骤2)所述互掺的具体操作为：将处理好的锂渣与熟料、石膏、石灰石混合，然后将所得混合料粉磨至0.045筛筛余小于12％即可。
进一步地，所述混合料中，各成分所占重量比分别为：锂渣10％-20％、熟料55％-70％、石膏3％-5％、石灰石15％-20％。
本发明粉磨过程中需加入掺量万分之一到千分之二的助磨剂，所述助磨剂选用醇胺类、消泡剂、甲酸盐类的一种或多种复配。
本发明发挥了锂渣粉在水化过程中其活性二氧化硅和氧化铝可以迅速与水泥水化时析出的氢氧化钙发生二次反应、生成硅铝酸钙类胶凝材料加速水泥的水化凝固的优势，从而进一步提高了水泥的早期强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用工业废料锂渣作为生产原料，其不仅大大降低了制作成本，而且能够对工业废料二次利用，降低了对环境的污染。
2、本发明将锂渣粉磨后与普通水泥互掺或将锂渣与熟料、石膏、石灰石混合后粉磨即可制得早强水泥，操作简单方便，适合工业化生产；本发明锂渣掺量可达30％，进一步降低了生产制作成本。
3、通过本发明制备方法制得的水泥凝结速度快，各时期水泥强度均接近于市售普通42.5R早强水泥，具有很好的应用前景。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
称取硫酸盐焙烧工艺法锂渣5公斤，加入其质量万分之八的多元醇胺，实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得锂渣粉(0.045筛筛余2.8％)。将锂渣粉与42.5级基准水泥按多个比例配制后，以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测。42.5级基准水泥三天抗折强度5.3MPa、三天抗压强度29.5MPa、二十八天抗折强度7.5MPa、二十八天抗压强度49.5MPa；具体配料及检测结果见表1。
表1
实施例2
A、按质量百分比称取熟料65％、石膏3％、硫酸盐焙烧工艺法锂渣13％、钢渣10％、石灰石9％、多元醇胺千分之二(5公斤样)；实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得水泥细度0.045筛筛余10.0％的A样品。以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测，检测结果见表2。
B、按质量百分比称取熟料59％、石膏3％、硫酸盐焙烧工艺法锂渣21％、钢渣10％、石灰石9％、多元醇胺千分之二(5公斤样)；实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得水泥细度0.045筛筛余10.0％的B样品。以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测，检测结果见表2。
表2
对比例1
市售普通42.5级水泥强度检测数据见表3。
表3
对比例2
市售早强42.5级水泥强度检测数据见表4。
表4
对比例3
称取硫酸熟化焙烧工艺法锂渣5公斤，加入其质量万分之八的多元醇胺，实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得锂渣粉(0.045筛筛余2.8％)。将锂渣粉与42.5级基准水泥按多个比例配制后，以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测。42.5级基准水泥三天抗折强度5.3MPa、三天抗压强度29.5MPa、二十八天抗折强度7.5MPa、二十八天抗压强度49.5MPa；具体配料及检测结果见表5。
表5
对比例4
C、按质量百分比称取熟料65％、石膏3％、硫酸熟化焙烧工艺法锂渣13％、钢渣10％、石灰石9％、多元醇胺千分之二(5公斤样)；实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得水泥细度0.045筛筛余10.0％的C样品。以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测，检测结果见表6。
D、按质量百分比称取熟料59％、石膏3％、硫酸熟化焙烧工艺法锂渣21％、钢渣10％、石灰石9％、多元醇胺千分之二(5公斤样)；实验小磨粉磨30分钟，筛磨10分钟，制得水泥细度0.045筛筛余10.0％的D样品。以ISO法进行水泥胶砂成型和强度检测，检测结果见表2。
表6
对比以上实施例和对比例水泥检测数据，可以得出，硫酸盐焙烧工艺法锂渣作水泥活性混合材，在水泥生产配比中不超过20％的情况下，完全可以生产出42.5级早强水泥，三天抗压强度可以达到25MPa以上，远超过22MPa的国家标准。而在同等配比条件下，硫酸熟化焙烧工艺法锂渣却达不到国家标准要求的早期强度。
以上所描述的实施例仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取锂渣烘干、控水；
2)将步骤1)处理好的锂渣作为水泥混合材与其他材料互掺，得到所述早强水泥；
其中，所述其他材料为普通水泥或是熟料、石膏、石灰石的混合物。
2.根据权利要求1所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，步骤1)所述锂渣是采用硫酸盐焙烧工艺法锂矿经水浸提取碳酸锂后的废渣。
3.根据权利要求2所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述锂渣的主要成分包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O、SO3；其中，SO3占锂渣总质量的4％-5％。
4.根据权利要求2所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述锂渣的烧失量为3％-4％。
5.根据权利要求1所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述其他材料为普通水泥时，步骤2)所述互掺的具体操作为：将处理好的锂渣粉磨至0.045筛筛余小于3％，然后将粉磨所得锂渣粉直接与普通水泥混合均匀即可。
6.根据权利要求5所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述锂渣粉占锂渣粉与普通水泥总质量的5％-30％。
7.根据权利要求1所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述其他材料为熟料、石膏、石灰石的混合物时，步骤2)所述互掺的具体操作为：将处理好的锂渣与熟料、石膏、石灰石混合，然后将所得混合料粉磨至0.045筛筛余小于12％即可。
8.根据权利要求7所述一种锂渣生产早强水泥的方法，其特征在于，所述混合料中，各成分所占重量比分别为：锂渣10％-20％、熟料55％-70％、石膏3％-5％、石灰石15％-20％。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114804674A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-07-29 | 江西省建材科研设计院有限公司 | 一种掺稀散金属富氧熔炼炉渣的低碳熟料、道路水泥及其制备方法 |
| EP4414336A1 (de) * | 2023-02-07 | 2024-08-14 | ITEL Deutsches Lithiuminstitut GmbH | Verwertung von beiprodukten der lithiumherstellung |
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|---|---|---|---|---|
| CN101671133A (zh) * | 2009-09-30 | 2010-03-17 | 永州市中大特种水泥有限责任公司 | 一种改性低碱度硫铝酸盐水泥 |
| CN113213788A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-08-06 | 内蒙古宏尔高新材料科技有限公司 | 一种少硅酸盐熟料组分复合水泥及其制备方法 |
-
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Patent Citations (2)
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