基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品及其制备方法

本发明涉及固碳胶凝材料，尤其涉及一种基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品及其制备方法。

背景技术：

1、全球工业每年产生大量固体废弃物，其中钢渣、粉煤灰、废石膏及锂冶炼渣等属于典型大宗工业固废。由于不同提锂批次及工艺波动导致其化学成分差异显著，现有研究多聚焦于利用其火山灰活性作为水泥替代掺合料，并已取得一定进展。然而，针对其高硫、高碱特性的资源化利用效率较低，传统填埋方式不仅处置成本高、环境压力大，也导致资源浪费。因此，实现锂冶炼渣的高效利用已成为当地锂产业亟待解决的关键课题。水泥作为全球消耗量第二大的材料，其生产过程能耗高、二氧化碳排放量大，降低其碳足迹至关重要。co2矿化养护技术作为一种具有潜力的减排路径，可实现工业固废的资源化利用，提升水泥基材料性能，并实现co2的永久封存。该技术基于固废中活性组分与co2反应生成稳定碳酸盐（如caco3、mgco3），从而实现碳的不可逆固定。

2、但是现有co2矿化驱动制品仍面临烧成温度高、制备成本高、co2矿化速率慢、力学性能发展不足和固碳容量不足等问题。同时，以往低碳熟料体系中锂冶炼渣难以实现固废的大规模消纳。

3、因此，需要提供一种技术方案解决如何实现高硫锂冶炼渣高效资源化利用，以及现有co2矿化制品制备中烧成能耗高、碳化活性不足导致矿化速率慢、力学性能与固碳容量难以协同提升的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品及其制备方法，用于解决如何实现高硫锂冶炼渣高效资源化利用，以及现有co2矿化制品制备中烧成能耗高、碳化活性不足导致矿化速率慢、力学性能与固碳容量难以协同提升的问题。

2、为达到上述技术目的，本申请采用以下技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.将锂冶炼渣、电石渣、铜尾矿、二水石膏、助熔剂、水混合，得到混合物，再球磨、烘干，得到生料；

5、s2.将所述生料与溶剂混合后，压制成坯体，再进行煅烧处理，冷却后，即得贝利特-硫硅酸钙熟料；

6、s3.将所述贝利特-硫硅酸钙熟料压制后，进行co2矿化处理，再进行水化养护，即得所述富硫锂冶炼渣固碳制品。

7、优选的，所述铜尾矿中，sio2含量大于60wt%；所述电石渣和锂冶炼渣中，cao总含量大于50wt%；所述锂冶炼渣中，so3含量大于20wt%；所述锂冶炼渣中，na2o和k2o总含量大于10wt%。

8、优选的，所述混合物中，钙硅比为2-4：1，所述硅率为2-4，铝率为0.1-3，石灰饱和系数为0.1-5.0，锂冶炼渣占混合物总质量比的0.1-35%。

9、优选的，步骤s1中，所述锂冶炼渣掺量为0.1%-35%、电石渣掺量为15%-60%、铜尾矿掺量为5%-30%，三者粒径均为5-200μm。

10、优选的，步骤s2中，所述煅烧处理的程序为，以5-10℃/min升至1100-1500℃终温，并保温1-48h。

11、优选的，步骤s2中，所述压制的压力为10.0～100.0mpa。

12、优选的，所述co2矿化处理的co2浓度为3%-100%，湿度为20%-100%。

13、优选的，步骤s3中，所述压制的压力为2.5mpa-30mpa。

14、优选的，所述溶剂包括无水乙醇、去离子水、异丙醇中的一种或几种；所述助熔剂包括四氧化三铁。

15、第二方面，本申请提供一种富硫锂冶炼渣固碳制品。

16、本申请的有益效果如下：本申请将锂冶炼渣替代石膏作为原料参与贝利特-硫硅酸钙熟料的烧成过程，该体系锂冶炼渣最大掺量达到35%，通过调控掺量可精确控制贝利特与硫硅酸钙的物相比例；同时利用锂冶炼渣中高钠、高钾的特性将其作为矿相调节剂，在贝利特-硫硅酸钙二元体系共存条件下，通过调控两种矿相在碳矿化过程中的反应动力学协调性，实现碳矿化-水化协同反应，制备出具有低烧成能耗、高co2捕获能力与优良力学性能的碳矿化制品。

1.一种基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，所述铜尾矿中，sio2含量大于60wt%；所述电石渣和锂冶炼渣中，cao总含量大于50wt%；所述锂冶炼渣中，so3含量大于20wt%；所述锂冶炼渣中，na2o和k2o总含量大于10wt%。

3.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，所述混合物中，钙硅比为2-4：1，所述硅率为2-4，铝率为0.1-3，石灰饱和系数为0.1-5.0，锂冶炼渣占混合物总质量比的0.1-35%。

4.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述锂冶炼渣掺量为0.1%-35%、电石渣掺量为15%-60%、铜尾矿掺量为5%-30%，三者粒径均为5-200μm。

5.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述煅烧处理的程序为，以5-10℃/min升至1100-1500℃终温，并保温1-48h。

6.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述压制的压力为10.0～100.0mpa。

7.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，所述co2矿化处理的co2浓度为3%-100%，湿度为20%-100%。

8.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述压制的压力为2.5mpa-30mpa。

9.根据权利要求1所述的基于贝利特-硫硅酸钙熟料的富硫锂冶炼渣固碳制品的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括无水乙醇、去离子水、异丙醇中的一种或几种；所述助熔剂包括四氧化三铁。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的富硫锂冶炼渣固碳制品。