[发明专利]MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料的制备方法，属于固体废弃物固化处置与充填采矿法的交叉技术领域。本发明通过将加有MgO的危废锂渣经过熔融、水淬、机械粉磨后制备MgO改性粒化锂渣，并将该MgO改性粒化锂渣与硅酸盐火山灰水泥湿混均匀后依次进行灌模、静置凝固、脱模及养护，即制得MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料，以替代水泥熟料作为全尾砂胶结充填材料。该方法实现了全固废绿色充填采矿，不仅提高充填采矿的经济与环保效益，而且还为锂渣危废的资源化、减量化和无害化处置以及高附加值化利用探索出一条途径。

技术领域

本发明涉及固体废弃物固化处置与充填采矿法的交叉技术领域，尤其涉及一种MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料的制备方法。

背景技术

细粒径全尾砂胶结充填材料的性能优化和成本控制问题一直是矿山充填领域面临的共性难题。

现有技术中普通硅酸盐水泥对细粒径全尾砂的固结效果并不理想，比表面积较大的惰性全尾砂颗粒包裹于水泥颗粒表面，导致尾砂-水泥系统的水化效率显著下降；提高灰砂比可在一定程度上改善细粒径全尾砂充填材料的力学性能，但巨大的水泥用量势必在消耗大量资源和能源的同时，产生高昂的成本。因此，研究经济、环保的细粒径全尾砂新型胶凝材料，是改善细粒径全尾砂充填体力学性能、降低充填成本的关键。

另一方面，工业固废的高附加值资源化利用是工业经济可持续发展亟需解决的共性难题，也是我国能源结构转型、实现低碳目标的理想途径。锂渣是以锂辉石或锂云母为原料冶炼锂产品产生的废渣，在熔融沉锂过程中，能够形成较高含量的非晶相物质。随着近年来全球新能源锂电池行业的迅速发展，锂渣的废物处置和资源化利用成为了亟待解决的热点问题之一。

公开号为CN 111732358A的专利提供了一种锂渣基混凝土矿物掺合料，该专利通过对锂渣、凹凸棒土、高钙粉煤灰、镍渣、钢渣、人造石材边角料进行高温煅烧，从而改性锂渣改变了锂渣的组成，提高了其在混凝土中的利用效率。虽然钢渣、镍渣中含有较多的MgO，但MgO容易引起混凝土的安定性不良，因此通过对钢渣、镍渣进行低温烧结，并急速冷却，使MgO固结于玻璃体中，且就有较高的活性。目前有关钢渣、镍渣的水硬活性方面的研究已经较为成熟。为提升其他工业固废的资源化利用水平，进一步减少水泥消耗，亟需进一步开展其他类型渣的玻璃结构特性中主要配位结构转化机制及火山灰活性影响方面的基础研究，为具备潜在活性的其他类型渣的资源化利用和应用领域创新提供理论依据。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料的制备方法，通过将加有MgO的危废锂渣经过熔融、水淬、机械粉磨后制备MgO改性粒化锂渣，并将该MgO改性粒化锂渣与硅酸盐火山灰水泥湿混均匀后依次进行灌模、静置凝固、脱模及养护，即制得MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料，以替代水泥熟料作为全尾砂胶结充填材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、取预定量的MgO和锂渣混合，得到MgO-锂渣混合物；将所述MgO- 锂渣混合物熔融煅烧至预定温度并保温预定时间后，依次进行水淬冷却、烘干、机械粉磨，得到预定粒径的MgO改性粒化锂渣；

S2、按照预定的配比将步骤S1中制备的所述MgO改性粒化锂渣与硅酸盐火山灰水泥、水混合均匀，充分搅拌后得到MgO改性粒化锂渣-硅酸盐火山灰水泥料浆，随后依次进行灌模、静置凝固、脱模及养护，制得MgO改性粒化锂渣基硅酸盐火山灰水泥材料。

进一步地，步骤S1中所述预定量的MgO含量为所述MgO-锂渣混合物总量的10-40％。

进一步地，步骤S1中所述预定温度为1300-1450℃，所述熔融煅烧过程采用氮气进行保护，所述预定时间为50-70min。

进一步地，步骤S1中所述烘干过程为在真空状态下烘干1-2h，所述机械粉磨的时间为10-30min。