CN117263641A - 一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，将再处理后的锂渣与传统蒸压加气混凝土原料如粉煤灰、石灰、水泥、铝粉、水等混合，得到混合物浆体A；将混合物A在60～85℃下静停养护6～12h，得到硬化的多孔混合物试块B；将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在0.7～2.0MPa的压力和150～220℃的温度下保温保压5～12h，得到硬化的多孔试件C；将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到锂渣基的蒸压加气混凝土D。该种方法由于体系中存在一定量的碱和硫大幅的促进了体系的反应速率；另一方面，碱和硫还提升了体系的性能。
Description
技术领域
本发明涉及固废资源化处理技术领域，尤其是涉及一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法。
背景技术
随着经济的快速发展，城市化的不断推进，为了更好的建设城市，人们对新能源材料的需求越来越大，随之产生了大量的工业副产品再处理的锂渣。将再处理的锂渣作为建筑材料使用可以大幅的减少锂渣的堆存，将有害的固废变为有益的材料。
再处理锂渣中由于含有较多的碱和硫，在传统水泥和混凝土中应用时，会导致水泥和混凝土中的碱和硫超标，从而发生碱-骨料反应和硫酸盐侵蚀反应造成水泥和混凝土性能的降低，最终造成安全事故。
现阶段还未发现可以有效大规模利用再处理锂渣的方式，现阶段利用的锂渣由于碱和硫的含量低，可以作为类似粉煤灰的材料使用，但是再处理的锂渣与传统锂渣差异巨大，还未能在水泥和混凝土中应用。
发明内容
为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法。
本发明提供的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法采用如下的技术方案：
一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及方法，包括如下步骤：
(1)称取烘干的再处理锂渣以及传统蒸压加气混凝土原料如粉煤灰、石灰、水泥等；
(2)将步骤(1)烘干再处理锂渣与传统蒸压加气混凝土原料如粉煤灰、石灰、水泥与水均匀的混合，得到混合物浆体A；
(3)将混合物浆体A注入磨具中，将混合物A在60～85℃下静停养护6～12h，优选养护温度为60℃～70℃，优选的养护时间为6～8h，得到硬化的多孔混合物试块B；
(4)将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在0.7～2.0MPa的压力和150～220℃的温度下保温保压5～12h，优选的蒸压压力为1.0～2.0MPa，优选的蒸压温度为180～210℃，得到硬化的多孔试件C；
(5)将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到再处理锂渣基的蒸压加气混凝土D。
具体地，步骤(1)中，所述的传统蒸压加气混凝土原料为粉煤灰、矿渣、水泥、石灰、煤矸石、石膏、电石渣、铝粉中的任意一种或两种以上的混合物。优选粉煤灰、水泥、石灰、石膏和铝粉中的任意一种或两种以上的混合物。
优选的，步骤(1)中，烘干的再处理锂渣与传统蒸压加气混凝土原料的组成为：
再处理锂渣：0wt％～30wt％，优选10～20％；
传统蒸压加气混凝土原料：70wt％-100wt％，优选80wt～90wt％。
优选的，步骤(1)中，所述的烘干再处理锂渣的比表面积为150-500m2/kg。
优选的，步骤(1)中，所述传统蒸压加气混凝土原料的比表面积为200-400m2/kg。
进一步地，采用上述制备方法制备得到的再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料也在本发明的保护范围之中。
具体地，再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料的各组分及含量为：再处理锂渣：5％～30％；粉煤灰：50％～80％；石膏：1％～5％；石灰：5％～40％；水泥：10％～25％；磷石膏：1&～6％；电石渣：5％～25％；铝粉：0.1％～0.2％。
具体地，按照国标GB/T11969-2022执行标准检测，本发明制备得到的再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料的性能可以满足B04～B07的性能要求。
综上所述，本发明包括以下有益技术效果：
(1)本发明利用再处理的锂渣作为蒸压加气混凝土的原料制备蒸压加气混凝土，在蒸压前的静停养护阶段，再处理锂渣的加入，一方面碱金属离子的存在会与体系中的氢氧化钙发生交换反应，形成一定的碱度，从而促进了粉煤灰或其他辅助胶凝材料中的玻璃体发生解聚反应形成C-S-H或C-N-S-H凝胶；另一方面，体系中存在的硫酸根离子与玻璃体也会发生反应，形成钙矾石，从而促进了体系的矿物反应，因此使用再处理的锂渣可以有效的增加发泡体系的粘度，改善体系的发泡效果。
(2)本发明利用再处理的锂渣作为蒸压加气混凝土的原料制备蒸压加气混凝土，在蒸压阶段，再处理锂渣的加入，一方面在静停养护阶段形成的凝胶可以快速的结晶形成托勃莫来石，起到重要的增强作用；另一方面，静停养护阶段形成的钙矾石发生分解可以形成无水石膏起到高强的作用。因此碱和硫的存在可以有效的增强蒸压加气混凝土的性能。
(3)本发明将传统在建材中利用时存在有害影响的碱和硫在蒸压加气混凝土中进行的高效的利用，不仅消除了再处理锂渣的有害影响，还有效的提升了蒸压加气混凝土的性能。
附图说明
图1是本发明中所用再处理锂渣的XRD图谱；
图2是本发明中蒸压前的再处理锂渣蒸压加气混凝土与传统粉煤灰蒸压加气混凝土的XRD图；
图3是本发明中蒸压后的再处理锂渣蒸压加气混凝土与传统粉煤灰蒸压加气混凝土的XRD图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例公开一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，
在以下实施例中，粉煤灰、石灰、石膏、磷石膏、电石渣和铝粉来自市场随机购买样品，再处理的锂渣为江西工厂提供的原料。其中，再处理锂渣的比表面积为320m2/kg，粉煤灰比表面积为335m2/kg，石膏比表面积为300m2/kg。
实施例1
本实施例再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料，按如下质量百分数称取原料：
具体制备方法如下：
(1)按照比例称取烘干的再处理锂渣和粉煤灰、石膏、石灰、水泥、铝粉和水并充分混合得到混合物A；
(2)将混合物浆体A注入磨具中，将混合物A在60℃下静停养护6h，得到硬化的多孔混合物试块B；
(3)将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在1.2MPa的压力和190℃的温度下保温保压6h，得到硬化的多孔试件C；
(4)将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到锂渣基的蒸压加气混凝土D。
(5)按照国标GB/T11969-2022执行标准检测，制备的蒸压加气混凝土等级达到B05的标准。
实施例2
本实施例再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料，按如下质量百分数称取原料：
具体制备方法如下：
(1)按照比例称取烘干的再处理锂渣和粉煤灰、磷石膏、电石渣、水泥、铝粉和水并充分混合得到混合物A；
(2)将混合物浆体A注入磨具中，将混合物A在70℃下静停养护7h，得到硬化的多孔混合物试块B；
(3)将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在1.3MPa的压力和210℃的温度下保温保压8h，得到硬化的多孔试件C；
(4)将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到锂渣基的蒸压加气混凝土D。
(5)按照国标GB/T11969-2022执行标准检测，制备的蒸压加气混凝土等级达到B04的标准。
实施例3
本实施例再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料，按如下质量百分数称取原料：
具体制备方法如下：
(1)按照比例称取烘干的再处理锂渣和粉煤灰、石膏、石灰、水泥、铝粉和水并充分混合得到混合物A；
(2)将混合物浆体A注入磨具中，将混合物A在70℃下静停养护8h，得到硬化的多孔混合物试块B；
(3)将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在1.3MPa的压力和230℃的温度下保温保压6h，得到硬化的多孔试件C；
(4)将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到锂渣基的蒸压加气混凝土D。
(5)按照国标GB/T11969-2022执行标准检测，制备的蒸压加气混凝土等级达到B04的标准。
对实施例1中蒸压前后的样品与普通粉煤灰基的蒸压加气混凝土进行对比(如图2和3)，可以明显的看到，再处理锂渣的加入明显的改变了蒸压加气混凝土的组成；此外，值得注意的是采用再处理锂渣制备的蒸压加气混凝土的托勃莫来石和粉煤灰基的蒸压加气混凝土中的托勃莫来石并非同种的托勃莫来石，这是两者之间最大的区别。
本发明是突破了再处理锂渣中碱和硫利用的局限，通过矿物组成设计优化配比制备蒸压加气混凝土，经过水热合成反应，不仅消除了再处理锂渣中碱和硫在建材中使用的危害，还有效的提升了蒸压加气混凝土的性能，本发明既在环境保护问题上起到解决问题的作用，还为建材原料的来源拓宽了道路。
本发明提供了一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备的蒸压加气混凝土材料及方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取烘干的再处理锂渣以及传统蒸压加气混凝土原料如粉煤灰、石灰、水泥等；
(2)将步骤(1)烘干再处理锂渣与传统蒸压加气混凝土原料如粉煤灰、石灰、水泥与水均匀的混合，得到混合物浆体A；
(3)将混合物浆体A注入磨具中，将混合物A在60～85℃下静停养护6～12h，得到硬化的多孔混合物试块B；
(4)将混合物B进行切割并放入蒸压釜中在0.7～2.0MPa的压力和150～220℃的温度下保温保压5～12h，得到硬化的多孔试件C；
(5)将试件C从蒸压釜中取出，在常温常压下冷却，冷却后得到再处理锂渣基的蒸压加气混凝土D。
2.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的传统蒸压加气混凝土原料为粉煤灰、矿渣、水泥、石灰、煤矸石、石膏、电石渣、铝粉中的任意一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，在步骤(1)中，烘干的再处理锂渣与传统蒸压加气混凝土原料的组成为：
再处理锂渣：0wt％～30wt％；
传统蒸压加气混凝土原料：70wt％-100wt％。
4.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的烘干再处理锂渣的比表面积为150-500m2/kg。
5.根据权利要求4所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法的管理系统及管理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述传统蒸压加气混凝土原料的比表面积为200-400m2/kg。
6.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，步骤(3)中，将混合物A在60～85℃下静停养护6～12h。
7.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料及其方法，其特征在于，步骤(4)中，将混合物B在蒸压釜中在0.7～2.0MPa的压力和150～220℃的温度下保温保压5～12h。
8.根据权利要求1所述的一种高效利用再处理锂渣中硫碱组分制备蒸压加气混凝土材料，其特征在于，各组分及含量为：再处理锂渣：5％～30％；粉煤灰：50％～80％；石膏：1％～5％；石灰：5％～40％；水泥：10％～25％；磷石膏：1&～6％；电石渣：5％～25％；铝粉：0.1％～0.2％。
9.根据权利要求8所述的再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料，其特征在于，所述再处理锂渣基蒸压加气混凝土材料的强度等级可以满足国标GB/T11969-2022中B04～B07各个等级的性能。
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