1.本發(fā)明涉及一種以鋰礦渣為原料制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.鋰礦渣是在硫酸法鋰輝石工業(yè)提取碳酸鋰過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要成分為硅、鋁、鈣、硫等的氧化物。目前，國(guó)內(nèi)硫酸法生產(chǎn)一噸碳酸鋰產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生近十噸鋰礦渣，大量的鋰礦渣通常采用填埋或露天堆放方法處理，不僅占用場(chǎng)地，且會(huì)隨著風(fēng)雨流失，污染環(huán)境。如何有效利用廢棄鋰礦渣，變廢為寶，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，成為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)急需解決的重大問(wèn)題。

3.目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)鋰礦渣應(yīng)用主要在建筑材料的相關(guān)領(lǐng)域，如：cn108424022a公開(kāi)了一種含鋰渣的混凝土用膨脹劑制備方法及應(yīng)用；cn111825369a提供了一種鋰渣基增稠劑及其制備方法；cn111646778a公開(kāi)了一種免裝飾鋰渣基保溫板材及制備方法；胡彪等在《江西建材》2021年發(fā)表的《鋰渣免燒磚研究》文章中研究了鋰渣免燒磚水泥基膠結(jié)材料配制和鋰渣免燒磚的制備；陳潔靜等在《混凝土與水泥制品》2021年發(fā)表的《摻鋰渣再生混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)與抗壓強(qiáng)度關(guān)系研究》文章中發(fā)現(xiàn)摻鋰渣再生混凝土的孔隙率與立方體抗壓強(qiáng)度滿足三次方程關(guān)系，一定范圍內(nèi)，孔隙形狀因子與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性良好；姚澤群等在《江西建材》2020年發(fā)表的《tea對(duì)鋰渣水泥漿體流變性及水化性能的影響》文章中采用三乙醇胺(tea)作為鋰渣水泥激發(fā)劑，使得早期發(fā)揮著微集料填充效應(yīng)的鋰渣的火山灰活性得以激發(fā)，顯著降低鋰渣復(fù)合水泥流動(dòng)度，達(dá)9～18％。

4.目前也有關(guān)于鋰礦渣應(yīng)用作熟料原料的報(bào)道，如：胡亮英在《稀有金屬》1982年發(fā)表的《鋰渣制雙快高強(qiáng)水泥熟料礦物組成與物理性能關(guān)系》文章中利用石灰法處理鋰云母提鋰廢渣燒制了快凝快硬含氟硅酸鹽水泥熟料；費(fèi)文斌在《水泥》1999年發(fā)表的《利用鋰渣代替粘土燒制水泥熟料的試驗(yàn)》文章中利用鋰輝石硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰的廢渣替代粘土燒制鋰渣硅酸鹽水泥；cn106892579a公開(kāi)了一種利用工業(yè)廢渣鋰渣作原材料生產(chǎn)白色硅酸鹽水泥熟料的方法。上述采用鋰礦渣燒制普通硅酸鹽水泥熟料的工藝中，對(duì)于鋰礦渣中的硫元素未能充分利用，釋放的硫氧化物污染環(huán)境，而且硅酸鹽水泥熟料工藝還存在煅燒溫度較高、鈣質(zhì)原料用量大等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，該方法能同時(shí)對(duì)鋰礦渣中的硫元素進(jìn)行充分利用，不會(huì)造成環(huán)境污染的問(wèn)題，并且煅燒溫度低。

6.技術(shù)方案

7.一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

8.(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200

～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以(45～60)：(25～35)：(5～20)：(1～5)：(1～10)的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料5

?

10％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨，得到生料；

9.(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以5～15℃/min的升溫速率升至800

?

950℃，保溫0.5

?

1h后，再以5～15℃/min的升溫速率升至1100～1200℃，微波輔助保溫1～30min，得到煅燒產(chǎn)物；

10.(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

11.步驟(1)中，所述鋰礦渣含有如下質(zhì)量百分含量的組分：sio2：30～60％，al2o3：15～40％，fe2o3：1～5％，so3：5～15％，cao：5～10％，其它雜質(zhì)0～10％。

12.進(jìn)一步，步驟(1)中，所述高能球磨的轉(zhuǎn)速為200

?

800r/min，時(shí)間為15

?

60min。

13.進(jìn)一步，步驟(1)中，所述鈣質(zhì)原料為石灰石、生石灰或熟石灰中的一種或兩種以上任意比例的組合；鋁質(zhì)原料為各品位鋁土礦或鋁土礦選礦尾礦；石膏原料為天然石膏、脫硫石膏或磷石膏；鐵質(zhì)原料為赤鐵礦、磁鐵礦或鐵尾礦。

14.進(jìn)一步，步驟(2)中，所述微波輔助保溫的微波頻率為2.45ghz，功率為500～800w。

15.進(jìn)一步，步驟(3)中，所述粉磨是指粉磨至比表面積為350～400m2/kg。

16.本發(fā)明的有益效果：

17.本發(fā)明提供了一種鋰礦渣資源化利用的方法，該方法充分利用鋰礦渣中的主要元素，包括硫元素，來(lái)制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料，不會(huì)造成環(huán)境污染的問(wèn)題，并且煅燒溫度低，該方法具有低碳、低能耗的特點(diǎn)，是一種綠色的水泥熟料工藝方法，制得的熟料性能達(dá)到52.5硅酸鹽水泥熟料性能要求，具有廣闊的推廣前景。

附圖說(shuō)明

18.圖1為實(shí)施例1制得的高貝利特硫鋁酸鹽熟料的xrd圖。

具體實(shí)施方式

19.下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以便于對(duì)本發(fā)明的理解，并不因此而限制本發(fā)明。

20.下述實(shí)施例中，所有原料及焙燒后的熟料都經(jīng)過(guò)了干燥與研磨，控制粒度200～500目，不再一一重復(fù)。下述實(shí)施例所用原料化學(xué)組成見(jiàn)表1，但不限于此。

21.表1

[0022][0023]

實(shí)施例1

[0024]

一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

[0025]

(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以50：30：12：4：4的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料5％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨(高能球磨的轉(zhuǎn)速為500r/min，時(shí)間為15min)，得到生料；

[0026]

(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以15℃/min的升溫速率升至850℃，保溫0.5h后，再以15℃/min的升溫速率升至1200℃，微波輔助保溫2min，微波頻率2.45ghz，功率800w，得到煅燒產(chǎn)物；

[0027]

(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

[0028]

實(shí)施例1制得的高貝利特硫鋁酸鹽熟料的xrd圖見(jiàn)圖1，可以看出，制得的熟料主要組成為beta

?

c2s、c4a3s和c4af。經(jīng)定量分析，該熟料中，含有53.5％的beta

?

c2s，34.2％的c4a3s，7.6％的c4af和4.7％的c2as、c12a7等其他礦物。

[0029]

實(shí)施例2

[0030]

一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

[0031]

(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以55：30：5：5：5的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料7％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨(高能球磨的轉(zhuǎn)速為400r/min，時(shí)間為30min)，得到生料；

[0032]

(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以10℃/min的升溫速率升至900℃，保溫1h后，再以15℃/min的升溫速率升至1150℃，微波輔助保溫15min，微波頻率2.45ghz，功率500w，得到煅燒產(chǎn)物；

[0033]

(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

[0034]

實(shí)施例3

[0035]

一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

[0036]

(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以55：35：4：3：3的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料8％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球

磨(高能球磨的轉(zhuǎn)速為600r/min，時(shí)間為40min)，得到生料；

[0037]

(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以10℃/min的升溫速率升至950℃，保溫1h后，再以5℃/min的升溫速率升至1180℃，微波輔助保溫10min，微波頻率2.45ghz，功率600w，得到煅燒產(chǎn)物；

[0038]

(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

[0039]

實(shí)施例4

[0040]

一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

[0041]

(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以45：30：12：5：8的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料6％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨(高能球磨的轉(zhuǎn)速為500r/min，時(shí)間為50min)，得到生料；

[0042]

(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以10℃/min的升溫速率升至880℃，保溫1h后，再以5℃/min的升溫速率升至1150℃，微波輔助保溫20min，微波頻率2.45ghz，功率500w，得到煅燒產(chǎn)物；

[0043]

(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

[0044]

實(shí)施例5

[0045]

一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，包括如下步驟：

[0046]

(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以45：35：13：3：4的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料10％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨(高能球磨的轉(zhuǎn)速為700r/min，時(shí)間為35min)，得到生料；

[0047]

(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以5℃/min的升溫速率升至950℃，保溫0.5h后，再以15℃/min的升溫速率升至1170℃，微波輔助保溫8min，微波頻率2.45ghz，功率600w，得到煅燒產(chǎn)物；

[0048]

(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料。

[0049]

性能測(cè)試：

[0050]

分別往實(shí)施例1～5制得的水泥熟料中，摻入10％的二水石膏，粉磨后檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，測(cè)試方法根據(jù)gb/t 17671

?

1999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(iso法)進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2：

[0051]

表2

[0052][0053]

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，將鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料以(45～60)：(25～35)：(5～20)：(1～5)：(1～10)的質(zhì)量比混合，得到混合料，往混合料中加入占混合料5

?

10％的水后，加入到高能球磨機(jī)中進(jìn)行高能球磨，得到生料；(2)將生料壓制成片后，置于帶微波功能的箱式電阻爐中，先以5～15℃/min的升溫速率升至800

?

950℃，保溫0.5

?

1h后，再以5～15℃/min的升溫速率升至1100～1200℃，微波輔助保溫1～30min，得到煅燒產(chǎn)物；(3)將煅燒產(chǎn)物置于冷卻爐中進(jìn)行急冷，冷卻至室溫后，粉磨，得到高貝利特硫鋁酸鹽熟料；步驟(1)中，所述鋰礦渣含有如下質(zhì)量百分含量的組分：sio2：30～60％，al2o3：15～40％，fe2o3：1～5％，so3：5～15％，cao：5～10％，其它雜質(zhì)0～10％。2.如權(quán)利要求1所述利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述高能球磨的轉(zhuǎn)速為200

?

800r/min，時(shí)間為15

?

60min。3.如權(quán)利要求1所述利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鈣質(zhì)原料為石灰石、生石灰或熟石灰中的一種或兩種以上任意比例的組合；鋁質(zhì)原料為各品位鋁土礦或鋁土礦選礦尾礦；石膏原料為天然石膏、脫硫石膏或磷石膏；鐵質(zhì)原料為赤鐵礦、磁鐵礦或鐵尾礦。4.如權(quán)利要求1所述利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述微波輔助保溫的微波頻率為2.45ghz，功率為500～800w。5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述粉磨是指粉磨至比表面積為350～400m2/kg。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種利用鋰礦渣制備高貝利特硫鋁酸鹽熟料的方法，取烘干后的鈣質(zhì)原料、鋰礦渣、鋁質(zhì)原料、石膏原料和鐵質(zhì)原料分別研磨至200～500目后，以(45～60)：(25～35)：(5～20)：(1～5)：(1～10)的質(zhì)量比混合，加入占混合料5

技術(shù)研發(fā)人員：崔群 張偉棟 王海燕 張林 李南平 葛建敏

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇容匯通用鋰業(yè)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.16

技術(shù)公布日：2021/11/28