锂渣基免烧轻陶粒及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种锂渣基免烧轻陶粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着新能源汽车、储能等领域的不断发展，新能源电池的市场需求不断增加，各大企业加大投入，扩大锂产品生产规模，以满足市场需求。随着锂产品需求量快速增加，其工艺副产品—锂渣的堆存已带来严重的生态环境问题。

2、目前锂辉石提锂残渣主要用于水泥、混凝土等建材行业。专利cn103601230a公开了一种锂渣综合利用生产化工原料的方法，其通过锂渣与盐酸反应、过滤等步骤获得了氯化钙、氟化铵、白炭黑、铝盐及硫酸铵等，该专利在作业过程中对设备要求较高，同时步骤繁杂，作业难度大，工业化应用有待考究。专利cn 111302708a公开了一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法，该方法利用锂渣、掺合料、激发剂、减水剂及螯合剂等制备锂渣低聚物，替代普通水泥基胶凝材料，该专利虽然解决了锂渣废弃物利用率问题，但需对锂渣进行干燥、粉磨等预处理工序，生产成本较高。专利cn 113511848a公开了一种锂矿石副产锂渣的综合利用方法，该专利使用锂渣与碱制备出水玻璃，然后再将残渣与粉煤灰、赤泥、水泥和砂石混合制备免烧砖，该专利需使用大量强碱，同时需对锂渣进行烘干处理。专利cn 108273826a公布了一种锂渣的全相高值化回收利用方法，该专利通过调浆、碳酸盐反应、磁选处理获得玻纤用叶腊石原料，该方法需要结晶回收硫酸盐产品，存在成本高等缺点，难以实现产业化应用。

3、陶粒是一种新型建筑材料，它是利用粘土、泥质岩石、工业废料等为主要原料，掺和少量粘结剂、激发剂等，经加工成粒等工艺过程而制成的一种人造轻骨料，其具有密度低、筒压强度高、软化系数高、抗冻性好等优异性能。目前，陶粒主要分为烧制和免烧两种。其中，烧制陶粒生产工艺复杂，成本较高，需要用到高温窑炉等设备，同时对电量的消耗较大。而免烧轻陶粒生产工艺流程较简单，成本低，有着良好的应用前景。

4、陶粒墙体保温材料具有保温隔热性好、价格低廉、施工方便等优点，是建筑节能墙体材料的发展方向。然而，如果陶粒吸水率高，在搅拌过程中用水量会大大增加，破坏了砂浆的凝固周期，使得砂浆的力学性能大大降低，极易产生空鼓、开裂，严重影响整个保温系统的热工性能和耐久性。专利cn111205061a公开了一种免烧高强粉煤灰陶粒的制备方法，其制备的陶粒虽然具有比较的筒压强度，但堆密度和吸水率都比较高，无法应用于陶粒保温材料。

技术实现思路

1、为了解决现有陶粒不能同时具备高筒压强度、低堆密度、低吸水率的问题，本发明提供了一种锂渣基免烧轻陶粒及其制备方法和应用。该方法采用锂辉石精矿经酸法提锂后的残渣作为凝胶料，再掺合水泥、生石灰、碱激发剂、发泡剂和水，制备得到的锂渣基免烧轻陶粒具有高筒压强度、低堆密度、低吸水率的优良性能。

2、本发明提供了锂渣基免烧轻陶粒，所述陶粒的原料按重量份包括：锂渣60～80份、水泥10～20份、生石灰8～15份、碱激发剂3～8份、发泡剂1～6份和水12～20份。

3、在本发明的一个具体实施方式中，所述锂渣为锂辉石精矿经酸法提锂后的残渣，以重量百分比计，成分如下：sio253～59％、al2o321～24％、so35～9％、cao 3～6％、na2o0.3～1.0％、k2o 0.2～0.5％、fe2o30.8～1.5％；所述锂渣含水率为10％～25％；所述锂渣的细度满足95％通过0.3mm筛孔，70％通过0.075mm筛孔。

4、在本发明中，锂渣的化学组成近似为halsi2o6，具有多孔结构以及较大的内表面积，硅和铝主要以无定形的sio2、al2o3存在，因此，具有较高的火山灰活性，可以与水泥发生二次水化反应生成水化硅酸钙凝胶，在保障筒压强度下，还能降低免烧轻陶粒堆密度。

5、在本发明的一个具体实施方式中，所述水泥为425普通硅酸盐水泥；所述生石灰的有效氧化钙含量为90％以上。

6、在本发明中，所述水泥为425普通硅酸盐水泥，具有很好的可塑性和粘接性，属于高碱性材料，水泥水化析出大量的ca(oh)2，利用它的碱性腐蚀锂渣，游离出更多的sio2、al2o3，并与之发生反应，从而提高锂渣的活性，同时水泥有助于物料成球，提高陶粒的力学性能。所述生石灰是一种白色粉末，其有效氧化钙含量为90％以上，既是活性激发剂，又是胶凝材料的主要组分，与水反应生产ca(oh)2，而生成的ca(oh)2可以与锂渣中的sio2、al2o3发生聚合反应，生石灰对锂渣的激发最终起作用的是产ca(oh)2，对锂渣活性的激发既提供破解作用，同时又提供能使锂渣水化生成胶凝材料所需的钙原。

7、在本发明的一个具体实施方式中，所述碱激发剂为水玻璃或氢氧化钠中一种或多种；优选的，所述碱激发剂为水玻璃，所述水玻璃模数为1.5～3，浓度为3～5％。

8、在本发明的一个具体实施方式中，所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中一种或多种。

9、本发明还提供了锂渣基免烧轻陶粒的制备方法，包括如下步骤：

10、s1：按照重量份配比称取锂渣60～80份、水泥10～20份、生石灰8～15份、碱激发剂3～8份、发泡剂1～6份和水12～20份，备用；

11、s2：将步骤s1中称取的水泥、生石灰、发泡剂混入搅拌机搅拌10～30min，搅拌结束后，再加入锂渣再次进行搅拌10～20min，同时在搅拌过程中，加入水，得到混合物料；

12、s3：将混合物料通过传送带输入压力机和圆盘造粒机中，开始造粒，同时喷洒碱激发剂，获得陶粒生胚；

13、s4：将步骤s3中造粒好的陶粒生胚放入养护箱养护或自然养护，即可制得免烧轻陶粒。

14、在本发明的一个具体实施方式中，步骤s3中，圆盘造粒机的转速为30～35转/min，倾角为50°～60°，温度为20～40℃；陶粒生胚的粒径为5～20mm。

15、在本发明的一个具体实施方式中，步骤s4中，所述养护箱养护的温度为80～100℃，湿度为85～95％，时间为20-24h；所述自然养护是在自然条件下养护27天。

16、在本发明的一个具体实施方式中，所述免烧轻陶粒的筒压强度6.37～9.41mpa，堆密度为614.6～867.3kg/m3，24h质量吸水率为8.7～11.4％。

17、本发明还提供了上述锂渣基免烧轻陶粒的在陶粒墙体保温材料中的应用。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

19、1.本发明所提供的锂渣基免烧轻陶粒及其制备方法所采用的原料主要为锂渣，能够使得资源实现有效的再利用，减少污染及保护生态环境。

20、2.本发明所用锂渣为锂辉石提锂残渣，含水率高，制备陶粒无需烘干设备。

21、3.本发明所提供的锂渣基免烧轻陶粒的制备方法无需烧结，工艺流程简单可控，原料价格低廉，能耗低；绿色环保，表观密度较低，筒压强度高，综合性能优异，能广泛应用于建筑材料和保温材料领域，应用前景广泛。

技术特征：

1.锂渣基免烧轻陶粒，其特征在于，所述陶粒的原料按重量份计，包括：锂渣60～80份、水泥10～20份、生石灰8～15份、碱激发剂3～8份、发泡剂1～6份和水12～20份。

2.根据权利要求1所述的锂渣基免烧轻陶粒，其特征在于，所述锂渣为锂辉石精矿经硫酸焙烧法提锂后的残渣，以重量百分比计，成分如下：sio253～59％、al2o321～24％、so35～9％、cao 3～6％、na2o 0.3～1.0％、k2o 0.2～0.5％、fe2o30.8～1.5％；所述锂渣含水率为10％～25％；所述锂渣的细度满足95％通过0.3mm筛孔，70％通过0.075mm筛孔。

3.根据权利要求1所述的锂渣基免烧轻陶粒，其特征在于，所述水泥为425普通硅酸盐水泥；所述生石灰的有效氧化钙含量为90％以上。

4.根据权利要求1所述的锂渣基免烧轻陶粒，其特征在于，所述碱激发剂为水玻璃或氢氧化钠中一种或多种；优选的，所述碱激发剂为水玻璃，所述水玻璃模数为1.5～3，浓度为3～5％。

5.根据权利要求1所述的锂渣基免烧轻陶粒，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵中一种或多种。

6.锂渣基免烧轻陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的锂渣基免烧轻陶粒的制备方法，其特征在于，步骤s3中，圆盘造粒机的转速为30～35转/min，倾角为50°～60°，温度为20～40℃；陶粒生胚的粒径为5～20mm。

8.根据权利要求6所述的锂渣基免烧轻陶粒的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述养护箱养护的温度为80～100℃，湿度为85～95％，时间为20-24h；所述自然养护是在自然条件下养护27天。

9.根据权利要求6所述的锂渣基免烧轻陶粒的制备方法，其特征在于，所述免烧轻陶粒的筒压强度6.37～9.41mpa，堆密度为614.6～867.3kg/m3，24h质量吸水率为8.7～11.4％。

10.权利要求1-9所述的锂渣基免烧轻陶粒在陶粒墙体保温材料中的应用。

技术总结
本发明具体涉及锂渣基免烧轻陶粒及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。所述锂渣基免烧轻陶粒的原料按重量份计，包括：锂渣60～80份、水泥10～20份、生石灰8～15份、碱激发剂3～8份、发泡剂1～6份和水12～20份。本发明制备的免烧轻陶粒同时具备高筒压强度、低堆密度、低吸水率，能应用于陶粒保温材料。

技术研发人员：张杰,殷志刚,邓星星,徐川,卢茜
受保护的技术使用者：天齐锂业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15