CN114031341B - 一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖方法，属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，其包括按重量份计数的如下组分：锂渣50‑90份，压榨细泥0‑50份，固化剂10‑25份，水10‑14份。本发明利用锂云母制备碳酸锂副产的锂渣和压榨细泥作为主要原料，通过原料颗粒级配优化和固化剂激发，可加速锂渣中碱和硫的溶出，进一步促进激发效果，再经压制成型和碳养护，即可得到容重为2730kg/m3的高强免烧免蒸固化砖。该发明适用范围广，制备技术成熟且成型砖无需养护，提高了制砖的生产效率，避免固化砖表面易泛碱等问题，降低生产成本，实现对锂云母副产渣的资源化利用，减少固废污染和占地问题，满足市场对建筑材料的环保与应用需求。

Description

一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧 免蒸固化砖方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，具体涉及一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖方法。
背景技术
锂云母制备碳酸锂副产的压榨细泥和锂渣具有数量多、占地广、污染大、碱度大，硫酸根多和开发难度高等特点，大量堆存会严重危害人民生命财产安全，破坏生态环境，限制地方经济发展，因此开发锂云母副产渣的资源化再利用具有重要的意义。
随着城镇化进程的深入推动和生态文明建设的进一步发展，市场对建筑材料的开发提出了更高要求，传统的粘土质建筑用砖由于能耗与环境问题已经不再满足市场要求，因此相关学者提出以建筑垃圾或尾矿通过压制成型的方式制备建筑用砖，但由于其存在力学强度不足和表面易泛碱等问题，无法得到进一步推广应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：
一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，包括按重量份计数的如下组分：锂渣50-90份，压榨细泥0-50份，固化剂10-25份，水10-14份。
进一步地，所述锂云母副产锂渣粒径在100目以下的颗粒占比超过90%。
进一步地，所述压榨细泥的比表面积为500-700m2/kg。
进一步地，所述的锂云母副产锂渣和压榨细泥的掺量比为7∶3至2∶1。
进一步地，述固化剂分为粉剂和激发剂，粉剂为水泥和粉煤灰的一种或多种，激发剂为水玻璃、硫酸钠、石膏和生石灰的一种或多种。
进一步地，激发剂和锂渣中的活性Na2O总含量应为固废原料的1-4%。
一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖方法，包括以下步骤：
S10、将设计好配比的干料预搅拌2-3min后，先加入水搅拌0.5-1min，再掺入激发剂搅拌1-3min；目的是使得原料混合均匀充分反应，避免搅拌过程中可能出现的团聚问题；
S20、根据设计容重称取适量物料填充入模具中，压力机以2kN/s的加载速度加载至50-70MPa，保载30-60s后卸载脱模；目的是控制免烧免蒸砖相关性能离散性，减少内部孔隙；
S30、将脱模后的免烧免蒸砖放入二氧化碳浓度为5-20%，湿度50-70%的养护室内养护1-3天后，再移至室外干燥处堆存；碳养护可以消耗免烧免蒸砖表层多余的碱，填充内部孔隙，有助于其强度提升，解决泛碱问题。
有益效果：
（1）本发明提供的基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖通过多种固废材料协同优化、固化剂激活和碳养护等方式共同作用，无需蒸养或烧制即可达到较高强度，可降低生产成本，解决部分锂云母选矿固体废弃物的堆存问题。
（2）本发明通过压榨细泥及锂渣的协同作用，调整颗粒级配，可将固化砖3天早期强度至少提高50%。
（3）本发明提供的锂云母副产渣固化免烧免蒸固化砖7天强度可达15MPa以上，经碳养护后强度还能提高至少15%，同时解决表面泛碱问题。
具体实施方式
实施例1：
S10、按重量份取锂渣75份（细度模数为1.64），固化剂25份，水12份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为57:28:15；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至65MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行密封养护，三天后再移至干燥处堆存。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为21.2MPa、33.3MPa和49.4MPa。
实施例2：
S10、按重量份取锂渣50份（细度模数为1.64），压榨细粉25份（比表面积为650m2/kg），固化剂25份，水12份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为57:28:15；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至60MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行密封养护，三天后再移至干燥处堆存。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为34.1MPa、40.8MPa和55.1MPa。
对实施例1和实施例2进行MIP测试，得到以上实施例的内部孔隙相关数据，测试结果如表1。
表1
Figure 188336DEST_PATH_IMAGE001
由上表可得，本发明以压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，可以降低固化砖的孔隙率，减少（10-100nm）粒径范围的孔隙占比，进一步提高免烧免蒸固化砖的力学强度，证明了本发明中压榨细泥及锂渣可发挥协同作用的真实性。
实施例3：
S10、按重量份取锂渣45份（细度模数为1.64），压榨细粉45份（比表面积为650m2/kg），固化剂10份，水14份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为31:10:9；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至60MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行密封养护。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为12.9MPa、16.3MPa和23.2MPa。
实施例4：
S10、按重量份取锂渣60份（细度模数为1.64），压榨细粉30份（比表面积为650m2/kg），固化剂10份，水14份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为31:10:9；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至60MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行密封养护。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为16.2MPa、19.6MPa和28.7MPa。
实施例5：
S10、按重量份取锂渣60份（细度模数为1.64），压榨细粉30份（比表面积为650m2/kg），固化剂10份，水14份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为31:10:9；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至60MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行碳养护，二氧化碳浓度为10%,湿度为60%，养护三天后再移至干燥处堆存。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为20.7MPa、28.8MPa和36.8MPa。
实施例6：
S10、按重量份取锂渣60份（细度模数为1.64），压榨细粉30份（比表面积为650m2/kg），固化剂10份，水14份；固化剂中水泥、粉煤灰和激发剂的质量占比分别为31:10:9；激发剂只使用水玻璃（由于锂渣硫酸根含量较高）。
S20、先将干料于搅拌机中搅拌2min，然后加入水搅拌0.5min，再加入激发剂搅拌2.5min，得到制砖物料。
S30、将物料装入240*115*53mm的模具中以2kN/s的加载速度加载至60MPa并保载30s，脱模后将免烧免蒸砖进行碳养护，二氧化碳浓度为20%,湿度为60%，养护三天后再移至干燥处堆存。
S40、经检测，本实施例所制备的锂云母副产渣固化免烧免蒸砖3天、7天和28天的抗压强度分别为24.6MPa、26.4MPa和37.4MPa。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围的。

Claims (5)

1.一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，其特征在于，包括按重量份计数的如下组分：锂渣50-90份，压榨细泥0-50份，固化剂10-25份，水10-14份；所述的锂云母副产锂渣和压榨细泥的掺量比为7∶3至2∶1，所述固化剂分为粉剂和激发剂，粉剂为水泥、粉煤灰、硅灰和钢渣的一种或多种，激发剂为水玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，其特征在于，所述锂云母副产锂渣粒径在100目以下的颗粒占比超过90%。
3.根据权利要求1所述的一种基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，其特征在于，所述压榨细泥的比表面积为500-700m2/kg。
4.根据权利要求1所述的基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖，其特征在于，所述激发剂和锂渣中的活性Na2O总含量应为锂渣和压榨细泥总量的1-4%。
5.一种制备权利要求1所述的基于碳养护的锂云母选矿压榨细泥及锂渣协同制备免烧免蒸固化砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将设计好配比的干料预搅拌2-3min后，先加入水搅拌0.5-1min，再掺入激发剂搅拌1-3min；
S20、根据设计容重称取适量物料填充入模具中，压力机以2kN/s的加载速度加载至50-70MPa，保载30-60s后卸载脱模；
S30、将脱模后的免烧免蒸砖放入二氧化碳浓度为15-20%，湿度50-70%的养护室内养护1-3天后，再移至室外干燥处堆存。
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