CN114890692A - 一种锂云母渣水泥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂云母渣水泥，利用废弃的锂云母提锂后的渣作用于水泥中，对水泥进行改性，能够有效提高水泥28d后的力学性能，同时使用辅剂对锂云母渣水泥的成分进行改进，改善锂云母渣水泥的凝结时间，使用粉煤灰作为载体负载助磨剂以作为辅剂，改善水泥凝结时间的同时减少球磨时液体的汲入，不发生液体助磨剂一次性加入球磨时易团聚的现象，可以将助磨剂一次性加入球磨中，降低球磨时工序难度，更适应工业化生产水泥，且由于无额外液体加入，减少生产过程中的水泥团聚现象，确保锂云母渣水泥质量。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种锂云母渣水泥。
背景技术
锂云母是提取稀有金属锂的重要原材料，锂具有密度低、化学活性强的特性，被广泛运用于电子信息、航空航天、核工业等重要领域。
原则上来说如何高效经济地分解锂云母和溶出其中的锂，是利用锂云母矿提取锂进而制备各类锂化合物的关键。而锂云母提锂后会产生大量固体废渣，将锂云母的提锂废渣作用于建筑领域内能有效改善硅酸盐水泥的抗冻性和28d及之后强度，但由于锂渣内SO3含量较多，在使用过程中常会伴随结团现象，且凝结时间长、28d之前强度低，导致施工困难，常遇返工现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种锂云母渣水泥。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案，
一种锂云母渣水泥，由以下重量份数的原料制成：70-80份水泥熟料、5-15份锂云母提锂尾渣、3-5份脱硫石膏、0.5-2份辅剂；
以重量百分比计，辅剂包括50-90%的粉煤灰和余量的负载于该粉煤灰上的助磨剂。
优选地，制备方法包括如下步骤：
S1.按备料比例称取锂云母提锂尾渣以90-100℃干燥，得到第一处理材料；
S2.第一处理材料冷却至室温后，再按比例称取水泥熟料和脱硫石膏与冷却后的第一处理材料混合，得到第二处理材料；
S3.第二处理材料经对辊后再球磨，球磨时加入辅剂，磨至比表面积300-400m2/Kg得到该锂云母渣水泥；
优选的，以重量百分比计，助磨剂包括：1-10%的三乙醇胺、1-10%的氯化铵、1-10%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、1-10%的氮化硅和余量的甘醇。
本发明还提供了一种锂云母提锂尾渣的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将锂云母渣磨至60-80目浸没于酸性溶剂内1-2h，固液分离取固态物的第一处理物；
以重量比计，锂云母渣与酸性溶剂的比例1:1-2；
第一处理物于100-200℃下预烧20-90min，转-5~5℃温度急速冷却，得到第二处理物；
第二处理物与17.5mol/L的醋酸水溶液按重量比1:0.1-0.3的比例混合后，于800-1200℃下焙烧10-20min，冷却后得第三处理物；
第三处理物于去离子水内60-100℃加热条件下搅拌洗涤1-2h，固液分离取固体物再以去离子水洗涤浸泡0.5-1h，再洗涤至中性，抽滤后得到锂云母提锂尾渣。
优选的，酸性溶剂的成分包括：
以重量百分比计，酸性溶剂包括5-10%的硝酸、1-10%的水杨酸、1-10%的乳酸，和余量的去离子水。
优选的，以重量百分比计，助磨剂还包括如下成分：1-10%的亚硝酸钠、1-2%的脂肪酸酯、0.2-2%的碳酸甲乙酯、0.1-0.2%的二乙醇胺和0.05-0.1%的果糖-6-磷酸。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、使用辅剂对锂云母渣水泥的成分进行改进，改善锂云母渣水泥的凝结时间，使用粉煤灰和助磨剂作为辅剂，并将助磨剂负载于粉煤灰上，改善水泥凝结时间的同时减少球磨时液体的汲入，不发生液体助磨剂一次性加入球磨时易团聚的现象，可以将助磨剂一次性加入球磨中，降低球磨时工序难度，更适应工业化生产水泥，且由于无额外液体加入，减少生产过程中的水泥团聚现象，确保锂云母渣水泥质量；
2、使用粉煤灰作为载体负载助磨剂，助磨剂中三乙醇胺、氯化铵、十二烷基二苯醚二磺酸钠、氮化硅、甘醇同时作用，在助磨的同时可以进一步调节其凝结时间降低返工风险，同时调节磨内流速以降低过粉碎现象，稳定锂云母渣水泥力学性能；
3、对锂云母提锂尾渣进行先干燥工序，减少其内部水分，减少材料混合和球磨时的团聚现象及不匀颗粒生成现象，使成品锂云母渣水泥以减少部分快凝部分慢凝的质量问题，从而进一步稳定成品锂云母渣水泥的力学性能及凝结时间；
4、由于粉煤灰负载有助磨剂，与熟料水泥、锂云母提锂尾渣、脱硫石膏共同混合-对辊会改变其性状影响其负载的助磨剂性能，因此，辅剂于球磨时再加入，减少其对辅剂的性状影响，以确保锂云母渣水泥成品质量。
5、通过酸性溶剂和醋酸对锂云母渣性能进行改性，使得得到的锂云母提锂尾渣具有更好的比表面积和活性成分，再以去离子水进行加热洗涤、并漂洗至中性，提高锂云母提锂尾渣比表面积的同时对第三处理物进行二次改性，从而改进锂云母渣水泥的3d强度；
6、通过硝酸、水杨酸、乳酸对锂云母渣进行一次浸泡和低温煅烧，对锂云母渣做改性预处理，进一步改进锂云母渣水泥的3d强度；
7、通过三乙醇胺、氯化铵、十二烷基二苯醚二磺酸钠、氮化硅、甘醇作为助磨剂解决了锂云母渣水泥凝结时间问题，并通过锂云母提锂尾渣的预先干燥工艺解决球磨时易团聚问题，同时通过酸性溶剂和醋酸对锂云母渣性能进行改性解决锂云母渣水泥3d强度低问题，但锂云母提锂尾渣的处理与助磨剂选择导致锂云母渣水泥28d强度下降，并导致了抗氯离子渗透下降问题，通过在助磨剂内增加亚硝酸钠、脂肪酸酯、碳酸甲乙酯、二乙醇胺和果糖-6-磷酸成分，对锂云母渣水泥28d强度优化，和对水密性进行调节，以改善抗氯离子渗透下降问题，提高水泥耐久性、达到多者平衡，显著提高了锂云母渣水泥整体性能。
具体实施方式
以下结合说明书和具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1
一种锂云母渣水泥，由以下重量份数的原料制成：80份水泥熟料、10份锂云母提锂尾渣、4份脱硫石膏、2份辅剂；
以重量百分比计，辅剂包括80%的粉煤灰和余量的负载于该粉煤灰上的助磨剂；
其制备方法包括如下步骤：
S1.按备料比例称取锂云母提锂尾渣以100℃干燥，得到第一处理材料；
S2.第一处理材料冷却至室温后，再按比例称取水泥熟料和脱硫石膏与冷却后的第一处理材料混合，得到第二处理材料；
S3.第二处理材料经对辊后再球磨，球磨时加入辅剂，磨至比表面积380m2/Kg得到该锂云母渣水泥；
具体的，以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇；
优选的，锂云母提锂尾渣的制备方法，包括如下步骤：
将锂云母渣磨至70目浸没于酸性溶剂内1.5h，固液分离取固态物的第一处理物；
以重量比计，锂云母渣与酸性溶剂的比例1:2；
第一处理物于200℃下预烧40min，转0℃温度急速冷却，得到第二处理物；
第二处理物与17.5mol/L的醋酸水溶液按重量比1:0.2的比例混合后，于800℃下焙烧16min，冷却后得第三处理物；
第三处理物于去离子水内90℃加热条件下搅拌洗涤1.5h，固液分离取固体物再以去离子水洗涤浸泡0.5h，再洗涤至中性，抽滤后得到锂云母提锂尾渣；
具体的，酸性溶剂的成分包括：
以重量百分比计，酸性溶剂包括10%的硝酸、6%的水杨酸、4%的乳酸，和余量的去离子水。
对比例1
本对比例与实施例1不同的是，
一种锂云母渣水泥，由以下重量份数的原料制成：80份水泥熟料、10份锂云母提锂尾渣、4份脱硫石膏、0.2份辅剂；
以重量百分比计，辅剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇。
对比例2
本对比例与实施例1不同的是，
一种锂云母渣水泥，由以下重量份数的原料制成：80份水泥熟料、10份锂云母提锂尾渣、4份脱硫石膏、2份辅剂；
以重量百分比计，辅剂包括80%的石灰石粉和余量的负载于该石灰石粉上的助磨剂。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅和余量的甘醇。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基苯磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇。
实施例5
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖1,6-双磷酸和余量的甘醇。
实施例6
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氧氯化锑、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇。
实施例7
本实施例与实施例1不同的是，
以重量百分比计，助磨剂包括：10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硫酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇。
对比例3
本对比例与实施例1不同的是，
一种锂云母渣水泥其制备方法包括如下步骤：
S1.按备料比例称取锂云母提锂尾渣以100℃干燥，得到第一处理材料；
S2.第一处理材料冷却至室温后，再按比例称取水泥熟料和脱硫石膏与冷却后的第一处理材料、辅剂共同混合，得到第二处理材料；
S3.第二处理材料经对辊后再球磨，磨至比表面积380m2/Kg得到该锂云母渣水泥。
对比例4
本对比例与实施例1不同的是，
一种锂云母渣水泥其制备方法包括如下步骤：
S1.按备料比例称取锂云母提锂尾渣、水泥熟料和脱硫石膏后，以100℃干燥，得到第一处理材料；
S2.第一处理材料冷却至室温后，得到第二处理材料；
S3.第二处理材料经对辊后再球磨，球磨时加入辅剂，磨至比表面积380m2/Kg得到该锂云母渣水泥。
对比例5
本对比例与实施例1不同的是，
酸性溶剂的成分包括：
以重量百分比计，酸性溶剂包括10%的硝酸、6%的水杨酸、4%的左旋乳酸，和余量的去离子水。
对比例6
本对比例与实施例1不同的是，
酸性溶剂的成分包括：
以重量百分比计，酸性溶剂包括10%的硫酸、6%的水杨酸、4%的乳酸，和余量的去离子水。
对比例7
本对比例与实施例不同的是，
锂云母提锂尾渣的制备方法，包括如下步骤：
将锂云母渣磨至70目浸没于酸性溶剂内1.5h，固液分离取固态物的第一处理物；
以重量比计，锂云母渣与酸性溶剂的比例1:2；
第一处理物与17.5mol/L的醋酸水溶液按重量比1:0.2的比例混合，干燥后得第二处理物；
第二处理物于去离子水内90℃加热条件下搅拌洗涤1.5h，固液分离取固体物再以去离子水洗涤浸泡0.5h至中性，抽滤后得到锂云母提锂尾渣；
分别对实施例1-7和对比例1-7制的的锂云母渣水泥进行感官实验和时凝结时间测试，具体结果见表1：
表1
分别对实施例1-7和对比例1-7制得的锂云母渣水泥进行3d和28d的抗折强度和抗压强度进行测试，具体结果见表2：
表2
请参阅表1-表2，及上述对比例和实施例内容，对比实施例1和对比例1-2，可知，实施例1以粉煤灰作为载体负载助磨剂，相较于使用石灰石粉作为载体和直接以未经负载的助磨剂，作为锂云母渣水泥的原料，得到的锂云母渣水泥3d强度和28d强度更优越，同时初凝时间和终凝时间更快，降低水泥坍塌之类的返工风险，且凝结效果更好，未见锂云母渣水泥团聚；
对比实施例1和实施例2-7，可知，实施例1以10%的三乙醇胺、7%的氯化铵、9%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、5%的氮化硅、7%的亚硝酸钠、1.3%的脂肪酸酯、1%的碳酸甲乙酯、0.1%的二乙醇胺、0.1%的果糖-6-磷酸和余量的甘醇，作为助磨剂，锂云母渣水泥能够得到3d强度和28d强度的平衡，且凝结时间更符合施工要求，同时对于团聚现象亦有良好改善；
对比实施例1和对比例3，可知，实施例1将辅剂于对辊之后的球磨工序中再加入，减少对辅剂的性状影响，以保证锂云母渣水泥的成品质量；
对比实施例1和对比例4，可知，对比例4将锂云母提锂尾渣与水泥熟料、脱硫石膏混合后同时干燥，破坏了水泥熟料和脱硫石膏的性状，因此，制得的锂云母渣水泥性能较低；
对比实施例1和对比例5-6，可知，使用硝酸、水杨酸、乳酸和去离子水的配比作为改变锂云母提锂尾渣性状的酸性溶剂效果最佳，使用此种配比得到的锂云母渣水泥性能最优越；
对比实施例1和对比例7，可知，使用二次酸浸提法对锂云母渣进行改性处理时，配合高温加热改性效果更好，能够使得成品水泥的力学性能及3d强度、28d强度达到更好的平衡；
由上述可见，实施例1相比于实施例2-实施例7的锂云母渣水泥，凝结时间最佳，亦未见团聚现象发生，同时，能够达到3d强度与28d强度的平衡，显著提高锂云母渣水泥整体性能，因此，认为实施例1为本发明的最优实施例。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，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的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种锂云母渣水泥，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：70-80份水泥熟料、5-15份锂云母提锂尾渣、3-5份脱硫石膏、0.5-2份辅剂；
以重量百分比计，辅剂包括50-90%的粉煤灰和余量的负载于该粉煤灰上的助磨剂。
2.根据权利要求1所述的一种锂云母渣水泥，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
S1.按备料比例称取锂云母提锂尾渣以90-100℃干燥，得到第一处理材料；
S2.第一处理材料冷却至室温后，再按比例称取水泥熟料和脱硫石膏与冷却后的第一处理材料混合，得到第二处理材料；
S3.第二处理材料经对辊后再球磨，球磨时加入辅剂，磨至比表面积300-400m2/Kg得到该锂云母渣水泥。
3.根据权利要求1所述的一种锂云母渣水泥，其特征在于，以重量百分比计，助磨剂包括：1-10%的三乙醇胺、1-10%的氯化铵、1-10%的十二烷基二苯醚二磺酸钠、1-10%的氮化硅和余量的甘醇。
4.一种用于制备权利要求1-3任意一项的锂云母渣水泥的锂云母提锂尾渣的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将锂云母渣磨至60-80目浸没于酸性溶剂内1-2h，固液分离取固态物的第一处理物；
以重量比计，锂云母渣与酸性溶剂的比例1:1-2；
第一处理物于100-200℃下预烧20-90min，转-5~5℃温度急速冷却，得到第二处理物；
第二处理物与17.5mol/L的醋酸水溶液按重量比1:0.1-0.3的比例混合后，于800-1200℃下焙烧10-20min，冷却后得第三处理物；
第三处理物于去离子水内60-100℃加热条件下搅拌洗涤1-2h，固液分离取固体物再以去离子水洗涤浸泡0.5-1h，再洗涤至中性，抽滤后得到锂云母提锂尾渣。
5.根据权利要求4所述的一种锂云母提锂尾渣的制备方法，其特征在于，酸性溶剂的成分包括：
以重量百分比计，酸性溶剂包括5-10%的硝酸、1-10%的水杨酸、1-10%的乳酸，和余量的去离子水。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锂云母渣水泥，其特征在于，以重量百分比计，助磨剂还包括如下成分：1-10%的亚硝酸钠、1-2%的脂肪酸酯、0.2-2%的碳酸甲乙酯、0.1-0.2%的二乙醇胺和0.05-0.1%的果糖-6-磷酸。
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2022
- 2022-06-14 CN CN202210667161.0A patent/CN114890692B/zh active Active
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