何为锂渣可否用作水泥混合材

1、何为锂渣，可否用作水泥混合材 锂渣来自锂盐生产过程,分酸性渣和碱性渣两种。酸性锂渣是硫酸法生产碳酸锂时产生的废渣，是锂精矿经过1300高温焙烧及酸化焙烧、常压水浸、液固分离等工艺后产生,经郭玉华的生产试验证明酸性锂渣是一种含碱量极低的活性混合材料。利用锂渣生产水泥,不但能达到综合利用工业废渣化害为利的目的,而且能增加水泥产量、降低生产成本,改善水泥性能、调节水泥标号、改善水泥安定性。（1）锂渣的化学成分及物理性能 锂渣的化学成分和性质比较稳定，其化学成分变化范围见表1。 表1  锂渣的化学成分变化范围(%) LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ONa2O其它7.

2、149.2755.6058.5417.9119.411.502.686.168.400.001.173.908.340.080.450.080.390.020.73 锂渣的密度为2.49kg/m3,容重:松散状态下1070kg/m3、紧密状态下1300kg/m3。新渣含水约30%，经自然干燥后成细粉状，粒径小于0.080mm的占70%以上,外观呈土黄色。将纯锂渣用试验小磨粉磨至粉状,测0.080mm方孔筛筛余为3.3%时,比表面积高达667.9m2/kg。锂渣吸水性强,不具有潜在水硬性。（2）锂渣的活性 锂渣中的SiO2绝大多数是以无定形的SiO2的形式存在,能够强烈吸附水泥熟料水化后产生的C

3、a(OH)2生成以水化硅酸钙为主体的水化产物,使水泥的硬化加速进行,从而使得锂渣具有很好的活性。 按照GB1295791用作水泥混合材料的工业废渣活性试验方法对锂渣进行活性检验:重复进行几次试验,结果证明这个比值完全可达到100%以上。 按照中国建筑材料科学研究院物理室推荐的粉煤灰活性测定方法对锂渣进行试验: 试验结果说明以锂渣为混合材水泥的后期强度高,用70蒸养条件下的快速方法检验锂渣仍具有较好的活性。（3）锂渣掺量与水泥强度的关系 据试验，锂渣掺加量与水泥抗压强度的关系,见附图1所示。 图1 锂渣掺量与水泥抗压强度的关系 从图1可明显看出:水泥3d、7d抗压强度随锂渣掺量增加而降低,而28

4、d抗压强度在锂渣掺量为20%时达到最大值。原因是随着锂渣掺加量的提高,水泥中熟料所占百分比减小,早期能快速水化产生强度的熟料矿物相应减少,造成水泥的凝结时间延长,早期强度下降。由于锂渣中的活性SiO2能与熟料矿物水化时释放出的Ca(OH)2反应生成CSH凝胶,随着锂渣掺量增加,这种活性SiO2也增多,相应生成的凝胶量多,凝胶体更致密,这种反应一般发生在水化7d左右,所以28d抗压强度也随锂渣掺量的提高而增加。在20%掺量时28d抗压强度达到顶峰,其后又开始缩小,原因是高掺量的锂渣虽会带入多的活性SiO2,但与之反应的Ca(OH)2却因水化矿物太少而数量减少,以致于水化后期无法生成足够的CSH凝

5、胶,造成28d强度下降,说明20%的锂渣掺加量可以使锂渣带入的活性SiO2数量与熟料矿物水化释放出Ca(OH)2的数量达到一种平衡。（4）提高早期强度 从前面的掺加量试验可知,水泥3d、7d强度随锂渣掺量的增加显著降低,尤其当锂渣量高于20%时,3d、7d强度值更低,如何能尽量多掺锂渣又不致使水泥早强太低?可加入一部分石灰石来解决这一矛盾。试验情况见表2。 表2 提高早期强度的试验 混合材（） 细度（） 比表面积（m2/kg)SO3（）抗折强度（MPa） 抗压强度（MPa） 3d 7d 28d 3d 7d 28d锂渣：122.4 392.9 2.09 6.77 8.22 9.32 37.755

6、3.6 72.4锂渣8；石灰石44.8 392.2 2.11 6.94 8.37 10.51 40.3 55.0 69.7 从试验结果看,在混合材掺量一定情况下,掺入一部分石灰石(小于5%)的确能提高水泥早期强度,水泥的早期强度增进率也有显著提高,但是后期强度却没有纯掺锂渣的高。原因是石灰石中的CaO在水化初期能与熟料矿物C3A等反应生成C3A·3CaCO3(碳铝酸钙),并且石灰石的加入一定程度上能促进C3S的水化进程,所以能提高水泥的早强,至于水化7d以后,石灰石的加入使锂渣的含量相对减少,活性SiO2数目减少,后期生成的CSH凝胶量减少,后期强度因此降低。 加入少量的窑灰也能达到

7、提高早强的效果。 在28d强度超出所要生产水泥的富裕标号,而早期强度又偏低情况下,向锂渣中加入少量石灰石不失为一种办法。 另外,提高水泥的比表面积对早期强度的增长也有明显作用。（5）锂渣对水泥长期强度的影响 锂渣作混合材的水泥长期强度变化情况见表3。 表3 锂渣作混合材的水泥各龄期强度变化 混合材（）细度（） 比表面积（m2/kg） SO3（） 抗压强度（MPa）3d7d28d2个月3个月锂渣：100.8 388.2 2.54 38.753.270.378.479.2 锂渣在水泥中发生水化反应,产生强度,主要在7d28d之间,28d2个月间仍有增长,两个月后增长的幅度较慢。 当用锂渣作混合材生

8、产水泥时,只要3d、7d强度满足相应标号的规定值,那么它的28d强度一定能达到这个标号。（6）生产难题 生产上最棘手的问题是锂渣流动性差,易篷仓。锂渣比表面积极高,加之水分大,既细又粘,使它的烘干收尘、入磨都显得很困难,生产上我们是通过以煤矸石替代一部分锂渣、将锂渣压成球或脱成坯、将锂渣与窑灰按比例混合成型等措施来解决这个问题。 试验证明,当用锂渣为混合材生产复合水泥时,以煤矸石或页岩等按一定比例替代一部分锂渣不仅可以提高水泥的早期强度,还可以解决锂渣的入磨问题。生产普通水泥时最好掺加纯锂渣,入磨问题可通过将它成球、脱坯等解决。（7）混凝土试验 对掺锂渣的水泥进行混凝土试验,结果表明：掺锂渣的硅酸盐水泥对密胺类混凝土高效减水剂和泵送剂等均有较好的适应性与保塑性。混凝土的初、终凝时间均较长,但对混凝土的含气量均有较大影响。 用掺锂渣的硅酸盐水泥配制的混凝土的耐久(抗冻、抗渗、抗冲磨)性能均较好,试件经50次冻融循环后,其强度损失为2.8%,抗渗标号大于S6,冲磨强度为2.22 h/kg/m2。 以锂渣硅酸盐水泥配制的混凝土,早期强