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渣。我國是世界上鋰輝石儲量大國，在使用鋰輝石生產(chǎn)鋰鹽的工藝中，每生產(chǎn)一噸鋰鹽時大約排出8-10噸鋰渣。以現(xiàn)有的鋰鹽產(chǎn)量計算，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、污染環(huán)境，造成地質(zhì)環(huán)境風(fēng)險，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、粉磨后達到一定細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)（或機械激發(fā)）：通過機械粉磨以增加鋰渣的細度，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，由于鋰渣有較強吸附性、粘結(jié)性，立窯易成球，料球表面光滑且料球強度高，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、城市街道和停車場等建筑。

鋰渣具有優(yōu)良的可磨性，當(dāng)其細度為770m2/kg時，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，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度，特別是后期強度，當(dāng)摻量為40%時，混凝土28天的抗壓強度和不摻的基準混凝土強度相當(dāng)。同時鋰渣的摻入會使混凝土形成細觀層次的自緊體系，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)，促進火山灰效應(yīng)。研究表明：當(dāng)鋰渣和礦渣共同取代水泥達到50%時，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

我國某研究所從八十年代初研究早強噴射混凝土及早強砂漿錨桿，在硫鋁酸鹽早強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)的隧道支護方式比較，可節(jié)省模板和支撐料，改善勞動條件，減薄襯砌厚度，從而加速施工進度， 降低工程造價。

（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陶瓷原料，用于釉面磚生產(chǎn)，同時實現(xiàn)低溫快燒。

（6）鋰渣作氟石膏鋰渣空心砂漿和砌塊的原料

為擴大氟石膏和鋰渣的綜合利用途徑，簡化氟石膏處理工藝，探索氟石膏直接利用的新領(lǐng)域，對氟石膏膠結(jié)料砌筑砂漿、抹灰砂漿及空心砌塊進行了研究。結(jié)果表明，排出的氟石膏加適當(dāng)?shù)膿胶蟿ㄤ囋芍苯赢?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，而且比石灰砂漿抹面的強度高、粘結(jié)力強、表而光滑細膩、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。鋰渣粉對無骨灌漿料的初始流動度基本沒有影響，因為鋰渣粉和水泥的比表積相差不大，不會因為礦物組分的差異而引起較大的需水比變化，也就不會導(dǎo)致流動度的明顯變化。

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)量標準。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>

項目北京滑石粉新疆滑石粉鋰渣填料

白度， %82 .268.086.2

細度(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)田初步實驗證明，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 用鋰渣超細立磨 可加工到S95級礦粉

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。我國的鋰渣利用率極小，制約因素有：（1）鋰渣在我國的分布不均；（2）鋰渣雖有火山灰性，但其活性較低；（3）對鋰渣的利用價值認識不足和鋰渣利用的方式不夠多元化；（4）鋰渣含水率大，利用時需要烘干，給其利用帶來不便。