一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土。


背景技术：

2.锂渣是来自于锂辉石(锂云母)加工生产锂盐的副产物。锂辉石(锂云母)经过1100～1200℃高温转型焙烧后，再经过浓硫酸酸化焙烧、中和浸出等步骤，将锂辉石中的锂转化为可溶性硫酸锂溶液，分离出的不可溶渣经干燥后就是锂渣。锂渣中的sio2和al2o3绝大数是以无定形的形式存在，因而具有较高的火山灰活性，是一种理想的建材原料。由于锂矿石中锂含量很低，加工处理后将产生大量的锂渣，每生产1吨锂盐将产出8～10吨锂渣。现有锂渣主要用于建材和陶瓷原料，锂渣由于具有火山灰活性可代替水泥制备混凝土，但需要和其它材料混合，用量较少且经济效益低，大量的锂渣仍只能堆积处理，污染环境。
3.传统混凝土采用胶凝材料、水、骨料胶结而成，胶凝材料主要以水泥为主，矿物掺合料为辅，当前所用的矿物掺合料以粉煤灰、矿粉等为主要原材料。水泥价格较高，且生产水泥过程中，会产生大量co2，对环境造成污染，粉煤灰、矿粉、锂渣、电石渣等矿物掺合料作为其他工业的副产品，作为胶凝材料添加到混凝土中，不仅可以减少水泥的用量，还可提高工业废弃物排放对环境造成的污染。粉煤灰、矿粉、锂渣等掺合料以其含有的活性sio2产生与水泥水化产生的c-s-h和ch等水化产物发生二次反应，即所谓的火山灰效应，对混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力的作用。然而目前，仅仅将粉煤灰等工业的副产品作为矿物掺合料，与水泥共同作用，在保证混凝土性能的前提下尽量减少水泥用量。因为不使用水泥将会导致混凝土的流动性和/或抗压强度不能满足需求，因此目前工业废料在混凝土应用中仅仅是作为掺合料，而不是完全利用工业废料制备混凝土。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种完全利用工业废渣制备的锂渣混凝土。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土，包括以下重量份的原料：锂渣250～500份、碱激发剂80～250份、减水剂0～30份、0～4 目钢渣400～700份、0～16目钢渣300～600份、0～40目钢渣150～400份、水200～300份。
6.进一步的，所述的碱激发剂为电石渣、熟石灰或氢氧化钠，所述碱激发剂的碱含量≥90％。
7.进一步的，所述锂渣是利用锂辉石经过煅烧后再采用硫酸法生产硫酸锂的过程中产生的副产物；所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～600m2/kg。
8.进一步的，所述锂渣28天活性指数大于95％、需水量比小于115％。
9.进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，其含固量为20％、减水率大于25％。
10.进一步的，锂渣和碱激发剂的质量比为1～6:1。
11.如上述任一项所述一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土的制备方法，包括以下
步骤：
12.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
13.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水进行搅拌混合30～40s，然后加入钢渣先以140r/min 的速率搅拌30～40s后再以280r/min的速率搅拌120～150s，即得锂渣混凝土。
14.一种建筑构件，所述的建筑构件由上述任一项所述的一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土制备得到。
15.进一步的，所述的建筑构件为一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土砖。
16.一种建筑构件，所述的建筑构件包括上述的一种利用纯工业废渣制备的锂渣混凝土制备方法制得的锂渣混凝土。
17.本发明的有益效果是：本发明通过锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水进行合理配比，各原料之间相互配合所得到的锂渣混凝土28d强度大于24.1mpa，流动性大于189mm，合理地利用了资源且有效的保护了环境，混凝土原料全部使用工业废渣正符合绿色发展的强有力号召，将为建筑工业的发展带来强有力的辅助，对混凝土工业的发展具有重要意义。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明进一步说明。
19.实施例1：
20.一种纯工业废渣制备的锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40目钢渣骨料200kg、锂渣400kg、电石渣100kg、水300kg、减水剂10kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～600m2/kg；电石渣碱含量90％，减水剂为含固量20％、减水率为25％的常青藤 ssjs标准型高性能减水剂；
21.制备方法包括以下步骤：
22.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
23.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
24.实施例2：
25.一种纯工业废渣制备的锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40目钢渣骨料200kg、锂渣350kg、电石渣150kg、水300kg、减水剂10kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～600m2/kg；电石渣碱含量90％，减水剂为含固量20％、减水率为25％的常青藤 ssjs标准型高性能减水剂；
26.制备方法包括以下步骤：
27.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
28.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
29.实施例3：
30.一种纯工业废渣制备的锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40目钢渣骨料200kg、锂渣300kg、电石渣200kg、水300kg、减水剂13kg，其
40 目钢渣骨料0kg、锂渣400kg、电石渣100kg、水300kg、减水剂10kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，电石渣碱含量90％，减水剂为，含固量20％、减水率为25％的常青藤ssjs标准型高性能减水剂；
51.制备方法包括以下步骤：
52.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
53.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
54.对比例2：(锂渣、电石渣配比不同，其他同实施例1)
55.一种锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40 目钢渣骨料200kg、锂渣450kg、电石渣50kg、水300kg、减水剂10kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～ 600m2/kg；电石渣碱含量90％，减水剂为含固量20％、减水率为25％的常青藤ssjs标准型高性能减水剂；
56.制备方法包括以下步骤：
57.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
58.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
59.对比例3：(锂渣、电石渣配比不同，其他同实施例1)
60.一种锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40 目钢渣骨料200kg、锂渣200kg、电石渣300kg、水300kg、减水剂10kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～ 600m2/kg；电石渣碱含量90％，减水剂为含固量20％、减水率为25％的常青藤ssjs标准型高性能减水剂；
61.制备方法包括以下步骤：
62.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
63.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
64.对比例4：(水、减水剂配比不同，其他同实施例1)
65.一种锂渣混凝土，包括以下原料：0-4目钢渣骨料650kg、0-16目钢渣骨料500kg、0-40 目钢渣骨料200kg、锂渣400kg、电石渣100kg、水170kg、减水剂50kg，其中锂渣28天活性指数110％、需水量比为110％，所述锂渣的密度为2.4～2.5g/m3、其比表面积为550～ 600m2/kg；电石渣碱含量90％，减水剂为含固量20％、减水率为25％的常青藤ssjs标准型高性能减水剂；
66.制备方法包括以下步骤：
67.(1)按照上述各组分的重量份，称取锂渣、碱激发剂、减水剂、钢渣、水，备用；
68.(2)将锂渣、碱激发剂、减水剂和水以140r/min的速率搅拌混合30s，然后加入钢渣先以140r/min的速率搅拌30s后再以280r/min的速率搅拌120s，即得锂渣混凝土。
69.性能测试：
70.根据gb/t2419-2016《水泥胶砂流动性测定方法》测试以上实施例和对比例的流动
度，参照gb/t17671-2020《水泥胶砂强度检验方法》测试以上实施例和对比例试块的力学性能。测试结果如表1所示：
71.表1
[0072][0073][0074]
由上表可知，实施例1和实施例6所配制混凝土均有良好的流动性和力学性能，流动度达到180mm以上，28d抗压强度达到24mpa。综述所述，利用纯工业废渣制备的混凝土有良好的工作性能和力学性能。
[0075]
对比例1可以看出，当本发明的骨料级配发生改变时，浆体的流动性明显下降，且强度有所下降，说明良好的骨料级配对本发明的工作性能有较强的优势。
[0076]
对比例2和对比例3可以看出，本发明的碱激发剂和锂渣比例对混凝土的强度影响较大，碱激发剂比例较少时，粉料活性不能得到有效激发，试块强度不足，碱激发比例较高时，粉料含量不足，对试块强度支撑不足。
[0077]
由对比例4可以看出，水灰比下降，需要大量减水剂进行补足，但工作性能不佳，且经济性欠佳。