碳酸鋰尾渣用途

1、鋰渣介紹

鋰渣是鋰輝石經(jīng)過1150～1300℃高溫煅燒后再用硫酸法提取的碳酸鋰熟料經(jīng)滲濾浸洗滌后排出的殘?jiān)Ｎ覈?guó)是世界上鋰輝石儲(chǔ)量大國(guó)，在使用鋰輝石生產(chǎn)鋰鹽的工藝中，每生產(chǎn)一噸鋰鹽時(shí)大約排出8-10噸鋰渣。以現(xiàn)有的鋰鹽產(chǎn)量計(jì)算，一年產(chǎn)生超過 200萬噸鋰渣。

鋰渣不僅堆放要占地方，且保管不善，含堿、酸的渣水流失，危害害農(nóng)田，污染環(huán)境。隨著鋰鹽工業(yè)的發(fā)展，鋰渣的排放量與日俱增，產(chǎn)生的廢棄物大部分采用堆積、填埋處理，導(dǎo)致資源浪費(fèi)、污染環(huán)境，造成地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，成為亟待解決的問題。

鋰渣外觀呈土黃色，在自然干燥下含有一定水分，烘干后呈粉末狀，顆粒較小，具有較大內(nèi)比表面積的多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)水有較大吸附能力。其化學(xué)成分與粘土質(zhì)相似，主要為氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和少量三氧化硫等。鋰渣具體化學(xué)成分和活性指標(biāo)參考如下：

《YBT 4230-2010用于水泥和混凝土中的鋰渣粉》中相關(guān)規(guī)定：

鋰渣粉的定義為：硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰過程中產(chǎn)生的的副產(chǎn)品，經(jīng)干燥、粉磨后達(dá)到一定細(xì)度的以無定形二氧化硅和三氧化二鋁為主要成分的粉體材料。

2、目前鋰渣主要利用途徑

（1）鋰渣在建筑方面的應(yīng)用

鋰渣中的 SiO2、Al2O3絕大數(shù)是以無定形的 SiO2、Al2O3形式存在，因而具有火山灰活性，可以用作水泥混合材和混凝土摻合料。從水泥和混凝土試驗(yàn)研究結(jié)果看，鋰渣與硅灰、礦渣粉、粉煤灰的活性相比，依次為：硅灰＞鋰渣＞礦渣粉＞粉煤灰，因此鋰渣可用于配制高強(qiáng)混凝土。

但鋰渣原渣的活性很低，通常需要采用物理激發(fā)（或機(jī)械激發(fā)）、化學(xué)激發(fā)等方式來激發(fā)其活性。

物理激發(fā)（或機(jī)械激發(fā)）：通過機(jī)械粉磨以增加鋰渣的細(xì)度，提高其比表面積，破壞鋰渣原渣（原渣比表為：300-400m2/kg）主要是以塊狀和片狀為主和少量呈針狀和棒狀的形貌。

化學(xué)激發(fā)：常用激發(fā)劑有石膏、石灰、堿金屬硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物和水玻璃等。

（2）鋰渣代替粘土作水泥摻合料

鋰渣代替部分粘土質(zhì)原料配料后，由于鋰渣有較強(qiáng)吸附性、粘結(jié)性，立窯易成球，料球表面光滑且料球強(qiáng)度高，成球合格率由45 %提高到70 %，為立窯鍛燒優(yōu)質(zhì)熟料奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)生料中加入一定量鋰渣后(3% ) ，生料易燒性得到明顯改善，上火速度加快，基本上無粘邊、結(jié)大塊現(xiàn)象。

（3）鋰渣代替部分水泥配制混凝土

鋰渣混凝土具有良好的力學(xué)和抗?jié)B性能，能滿足水池、地下室等建筑物的特殊要求，還具有優(yōu)越的抗沖磨性能，更能適用于公路路面、城市街道和停車場(chǎng)等建筑。

鋰渣具有優(yōu)良的可磨性，當(dāng)其細(xì)度為770m2/kg時(shí)，其形貌與粉煤灰圓形顆粒形貌相差無幾，因此鋰渣可起到“滾珠減阻”的效應(yīng)，鋰渣越細(xì)，其效應(yīng)越好。

用鋰渣代替水泥制備混凝土，能大大提高混凝土的強(qiáng)度，特別是后期強(qiáng)度，當(dāng)摻量為40%時(shí)，混凝土28天的抗壓強(qiáng)度和不摻的基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度相當(dāng)。同時(shí)鋰渣的摻入會(huì)使混凝土形成細(xì)觀層次的自緊體系，降低水泥石的孔隙，增加凝膠孔的數(shù)量，從而提高抗凍性。

另外，將鋰渣和礦渣或粉煤灰或石粉進(jìn)行復(fù)摻，可以產(chǎn)生“1+1>2”的疊加效應(yīng)，相互激發(fā)，促進(jìn)火山灰效應(yīng)。研究表明：當(dāng)鋰渣和礦渣共同取代水泥達(dá)到50%時(shí)，混凝土28d都未被碳化，充分說明這種混凝土的高抗碳化性能。

（4）鋰渣作速凝劑的原料

我國(guó)某研究所從八十年代初研究早強(qiáng)噴射混凝土及早強(qiáng)砂漿錨桿，在硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥中使用鋰渣制成的速凝劑，效果很好。在鐵路隧道、礦山井巷及其他地下工程中已大量采用噴射混凝土技術(shù)。它與傳統(tǒng)的隧道支護(hù)方式比較，可節(jié)省模板和支撐料，改善勞動(dòng)條件，減薄襯砌厚度，從而加速施工進(jìn)度， 降低工程造價(jià)。

（5）鋰渣作生產(chǎn)陶瓷釉面磚的原料

由新疆建筑材料研究所和新疆建材陶瓷廠共同完成的“酸性鋰渣在陶瓷釉面磚中的應(yīng)用研究”表明：酸性鋰渣的化學(xué)成分與釉面磚坯料成分接近，其主要礦物組成為葉臘石、珍珠云母、硫方石英，是適合陶瓷生產(chǎn)的硅酸鹽礦物。同時(shí)酸性鋰渣中含有0.3~0.5%氧化鋰，從技術(shù)角度看，酸性鋰渣可以代替部分高級(jí)陶瓷原料，用于釉面磚生產(chǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低溫快燒。

（6）鋰渣作氟石膏鋰渣空心砂漿和砌塊的原料

為擴(kuò)大氟石膏和鋰渣的綜合利用途徑，簡(jiǎn)化氟石膏處理工藝，探索氟石膏直接利用的新領(lǐng)域，對(duì)氟石膏膠結(jié)料砌筑砂漿、抹灰砂漿及空心砌塊進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，排出的氟石膏加適當(dāng)?shù)膿胶蟿ㄤ囋?，可直接?dāng)作抹灰砂漿和砌筑砂漿使用，用氟石膏鋰渣砂漿代替石灰砂漿，不僅大幅度降低原材料費(fèi)，而且比石灰砂漿抹面的強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、表而光滑細(xì)膩、無裂縫。

（7）鋰渣在無骨灌漿料中的應(yīng)用

鋰渣粉主要由塊狀及棒狀顆粒組成，粒徑尺寸相差較大，大顆粒長(zhǎng)度尺寸在50μm左右，在大顆粒表面又附著更小的塊狀顆粒，尺寸大約在1μm左右，這些主要是由不規(guī)晶體及微晶體組成，成分主要是莫來石結(jié)晶體。鋰渣粉對(duì)無骨灌漿料的初始流動(dòng)度基本沒有影響，因?yàn)殇囋酆退嗟谋缺矸e相差不大，不會(huì)因?yàn)榈V物組分的差異而引起較大的需水比變化，也就不會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)度的明顯變化。

2）鋰渣在化工原料中的應(yīng)用

（1）鋰渣作氯化鈣和活性白土的原料

我國(guó)在七十年代末利用鋰渣和燒堿廠副產(chǎn)鹽酸制取氯化鈣和活性白土。所得無水氯化鈣含CaCl2> 96 %，符合氯化鈣產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。每生產(chǎn)1t 氯化鈣需鋰渣1.4t、31 %鹽酸2. 46t、煤2t，渣中CaO利用率約64%，酸利用率88. 70 %，同時(shí)副產(chǎn)白土0. 9t。

（2）鋰渣代替滑石粉作造紙?zhí)盍?/strong>

鋰渣經(jīng)酸化處理，所得固相經(jīng)干燥、細(xì)磨后，在某造紙廠試用，證明可代替滑石粉作為造紙?zhí)盍稀?/p>

項(xiàng)目北京滑石粉新疆滑石粉鋰渣填料

白度， %82 .268.086.2

細(xì)度(0.0 76m m 篩下)，%99.098.078.4

燒失率， %  3510.8

紙內(nèi)留著率， %  53.564.563.5

抄紙片白度，%75.970.0  78.0

施膠度合格合格合格

鋰渣作白炭黑的原料

利用鋰渣制取氯化鈣后的中性渣，再用鹽酸酸化，渣酸比控制在1:3 左右，產(chǎn)生膠體，以80℃ 熱水洗滌，使膠體破壞，然后過濾、烘干、粉碎得到成品白炭黑。1t鋰渣可提取白炭黑540kg，而且制備工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，以廢渣為原料，成本低，故活性白炭黑的研制成功為鋰渣的綜合利用又開辟了一條新的途徑。

鋰渣在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

鋰渣具有積極和良好的生物化學(xué)作用，可以提高水果、蔬菜的耐藏性能，可望提高某些作物的抗病性能。經(jīng)農(nóng)田初步實(shí)驗(yàn)證明，土壤中施加一定量鋰渣，可防止水稻倒伏，提高水稻畝產(chǎn)量。

鋰渣在快干鐵紅醇酸漆中的應(yīng)用

為推廣應(yīng)用鋰渣廢料，研制了鋰渣快千鐵紅醇酸漆。經(jīng)小試和擴(kuò)試表明，該漆采用特殊的配方和加入酸法鋰渣作體質(zhì)顏料，不但省去催干劑，而且干燥速度明顯提高，漆膜的硬度、附著力、耐水性、耐鹽水性等也高于同類產(chǎn)品，取得較為滿意的結(jié)果。

3、鋰渣利用的加工設(shè)備與制約因素

鋰渣使用什么設(shè)備磨粉 用鋰渣超細(xì)立磨 可加工到S95級(jí)礦粉

目前，鋰渣的利用途徑主要生產(chǎn)陶瓷釉面磚、氯化鈣、活性白土、代替黏土作水泥摻合料、作水泥摻合料料、代替水泥配制混凝土等方面。我國(guó)的鋰渣利用率極小，制約因素有：（1）鋰渣在我國(guó)的分布不均；（2）鋰渣雖有火山灰性，但其活性較低；（3）對(duì)鋰渣的利用價(jià)值認(rèn)識(shí)不足和鋰渣利用的方式不夠多元化；（4）鋰渣含水率大，利用時(shí)需要烘干，給其利用帶來不便。