一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物综合利用领域，尤其涉及一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法。
背景技术
锂被称为21世纪的能源金属，在现代国民经济及国防建设中具有重要意义，随着电子产品与动力电池(新能源汽车领域)等消费市场的增长，我国锂消费总量也将进一步提升，特别是现阶段要求实现新能源汽车规模应用，建设具有全球竞争力的动力电池产业链，推进新能源汽车动力电池提升工程，锂的消费总量将越来越大，据报道，2019 年中国国内市场金属锂的消费量大概在2000吨左右，全球金属锂的总消费量达到了30万吨左右。
但是，锂或锂盐在生产过程中会产生大量的锂渣，每生产1吨锂盐要产生8-10吨的锂渣，不同的制备方法制备锂或锂盐所产生的废渣均占矿物总量的90％以上，现阶段中国每年的锂渣产量在120万吨左右，大量锂渣的产生一直困扰着锂生产企业。
目前，锂渣的处理方法基本上是采取填埋和筑坝堆存，这种处理方式不仅浪费且对环境有害，易造成土地、空气和地下水污染，现阶段也有较多研究将锂渣作为掺合料用于水泥混凝土材料中，但其锂渣含量较低(一般在30wt％以内)，且随着锂渣的掺加，水泥混凝土材料的力学性能下降明显，锂渣的综合利用效果并不理想，据报道，仅新疆锂盐场目前还堆存有数百万吨锂渣。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法，旨在解决现有的锂渣废弃物的利用率不高，对生态环境的影响大的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种大体量锂渣废弃物综合利用技术，其特征在于，将锂渣废弃物用于制备锂渣地聚物材料，所述锂渣地聚物材料按重量份计，包括：
锂渣50-100份；
掺合料0-60份；
激发剂1-10份；
减水剂0-5份；
螯合剂1-5份；
水20-60份。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，所述锂渣为经过预处理的锂渣，所述预处理过程包括：
将锂渣置于烘箱中进行干燥，其后，使用球磨机粉磨，制备得到中位径为2-25μm的锂渣。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，所述掺合料包括粉煤灰、矿渣和硅灰。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，所述激发剂为酸激发剂、碱激发剂、盐激发剂和有机金属化合物激发剂中的一种或多种。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，所述螯合剂为磷酸及其衍生物、柠檬酸及其衍生物、草酸及其衍生物和乙二胺四乙酸及其衍生物中的一种或多种。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
一种大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，包括步骤：
将锂渣、掺合料、激活剂、减水剂以及螯合剂和水进行混合，使其混合均匀，得到混合料；
将所述混合料加水搅拌均匀，浇筑成型得到雏坯；
对所述雏坯进行养护处理，得到锂渣地聚物材料。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，所述将锂渣、掺合料、激活剂、减水剂以及螯合剂和水进行混合，使其混合均匀，得到混合料的步骤之前，还包括有：
将锂渣放置于温度为60℃-105℃烘箱中进行干燥，其后，使用球磨机粉磨0-3mins，制备得到中位径为2-25μm的锂渣。
所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，所述对所述雏坯进行养护处理的步骤包括：
在温度为20±1℃及相对湿度为95±5％的条件下，养护7天。
有益效果：本发明提供了一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法，其中，制备的锂渣地聚物材料中大量使用了锂渣废弃物，提高了锂渣的利用率，有利于对生态环境的保护，同时，所制备的锂渣地聚物具有较好的工作性能、力学强度和耐久性能，可替代普通水泥基胶凝材料，广泛应用于建筑材料中。
附图说明
图1为本发明大掺量锂渣地聚物材料的制备方法的较佳实施例的流程图。
图2为本发明实施例1中制备的锂渣地聚物材料的SEM图。
图3为本发明实施例4中制备的锂渣地聚物材料的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种大体量锂渣废弃物综合利用技术，其中，将锂渣废弃物用于制备锂渣地聚物材料，所述锂渣地聚物材料按重量份计，包括：50-100份的锂渣、0-60份的掺合剂、1-10份的激发剂、0-5份的减水剂、1-5份的螯合剂和20-60份的水。
本发明提供的大掺量锂渣地聚物材料中锂渣的掺杂量大，能够快速消耗现存的锂渣废弃物，减少对生态环境的影响，同时，锂渣地聚物材料中锂渣的掺杂量越大则抗氯离子渗透性能越好，普通地聚物材料的电通量为1500C，本发明制备的所述锂渣地聚物材料的电通量可降低至650C，另外，普通地聚物材料的干燥收缩率为800*10-6，本发明制备的所述锂渣地聚物材料的干燥收缩率最低可降低至300*10-6，相较于普通的地聚物材料，本发明的锂渣地聚物材料的干燥收缩性能也得以提升，相较于普通地聚物材料，本发明中提供的锂渣地聚物材料的耐久性更好，且本发明可根据需求设计出抗压强度范围在 1-95MPa且流动度范围在8-20cm的锂渣地聚物材料。
进一步地，在本发明中，所述锂渣为经过预处理的锂渣，所述预处理过程包括：
将锂渣置于烘箱中进行干燥，其后，使用球磨机粉磨，制备得到中位径为2-25μm的锂渣。
本发明中，通过对锂渣进行预处理，使其先烘干，其后采用球磨机粉磨，形成粒径范围在2-25μm之间的锂渣，后续与掺合剂、激发剂、减水剂以及螯合剂混合时，有利于锂渣分散均匀，不易结块或出现分散不均影响到制备的锂渣地聚物材料的力学性能和耐久性能。
进一步地，在本发明中，所述掺合料包括粉煤灰、矿渣和硅灰。本发明中，按重量份计所述掺合料为0-60份，其中，所述粉煤灰为 0-20份，矿渣为0-20份，所述硅灰为0-20份，所述粉煤灰、矿渣以及硅灰的重量份可相同也可不同。
进一步地，在本发明中，所述激发剂为酸激发剂、碱激发剂、盐类激发剂和有机金属化合物激发剂中的一种或多种。本发明中，所述酸激发剂可选用硫酸、碳酸和磷酸等物质，所述碱类激发剂可选用氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化钾等物质，所述盐类激发剂可选用氯化钠、碳酸钙和硅酸钠等物质，所述有机金属化合物激发剂可选用甲醇钠、乙醇钠等物质。
进一步地，本发明中，所述螯合剂为磷酸及其衍生物、柠檬酸及其衍生物、草酸及其衍生物和乙二胺四乙酸及其衍生物中的一种或多种。本发明中，所述螯合剂包括但不限于前述的磷酸及其衍生物、柠檬酸及其衍生物、草酸及其衍生物和乙二胺四乙酸及其衍生物中的一种或多种，其中，所添加的螯合剂对锂渣中废气重金属具有双重作用，一方面，螯合剂可和重金属离子发生络合反应，从而降低制备的大掺量锂渣地聚物材料的重金属污染程度，制备出更为环保的锂渣地聚物材料，另一方面，螯合剂在一定程度上可调节锂渣的pH值，从而改善锂渣地聚物材料制备过程中的pH值，使得经过螯合剂的调节后，达到适合锂渣地聚物材料合成的pH环境，制备出力学性能以及耐久性更好的锂渣地聚物材料。
进一步地，本发明中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
本发明中，还提供了一种如上所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，包括步骤：
S10、将锂渣、掺合料、激发剂、减水剂以及螯合剂和水进行混合，使其混合均匀，得到混合料；
S20、将所述混合料加水搅拌均匀，浇筑成型得到雏坯；
S30、对所述雏坯进行养护处理，得到锂渣地聚物材料。
本发明中，在步骤S10中，也可先不加入激发剂进行混合，在步骤S20中向所述混合料中加水进行搅拌时，再将激发剂加入到水中，制备成激发剂的水溶液，再将所述激发剂水溶液加入到所述混合料中进行搅拌均匀，浇筑成型得到雏坯。
进一步地，本发明中，所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，所述将锂渣、掺合料、激活剂、减水剂以及螯合剂和水进行混合，使其混合均匀，得到混合料的步骤之前，还包括有：
将锂渣放置于温度为60℃-105℃烘箱中进行干燥，其后，使用球磨机粉磨0-3mins，制备得到中位径为2-25μm的锂渣。
本发明中，通过对锂渣进行预处理，使得所述锂渣更容易与掺合剂混合均匀，同时，所述锂渣通过球磨机粉磨后，形成中位径为 2-25μm的锂渣粉末，提高了螯合剂与所述锂渣粉末的接触面积，从而使得所述螯合剂更加充分的与所述锂渣粉末中的重金属发生络合反应。
更进一步地，本发明中，所述的大体量锂渣废弃物综合利用技术的实现方法，其中，所述对所述雏坯进行养护处理的步骤包括：
在温度为20±1℃及相对湿度为95±5％的条件下，养护7天。
下面通过具体实施例对本发明内容作进一步的说明：
实施例1
原料准备：锂渣60份，矿渣15份，硅灰5份，激发剂硅酸钠5 份(模数为2M的水玻璃)，螯合剂乙二胺四乙酸钠5份，水28份。
材料合成：将经过球磨机粉末后的锂渣、矿渣和硅灰用混料机进行混合，其后，将硅酸钠、乙二胺四乙酸钠及水加入混料机中继续混合，混合时间设定为10mins，得到混合料，将将混合料加水搅拌浇筑成型，得到雏坯，对雏坯进行养护处理，得到锂渣地聚物材料。
实施例2
原料准备：锂渣100份，激发剂硅酸钠5份(粉体无水硅酸钠)，减水剂2份，螯合剂磷酸镁1份，水30份。
材料合成：将经过球磨机粉末后的锂渣和硅酸钠以及磷酸镁用混料机进行混合，其后，将水加入混料机中继续混合，混合时间设定为 10min，得到混合料，将将混合料加水搅拌浇筑成型，得到雏坯，对雏坯进行养护处理，得到锂渣地聚物材料。
实施例3
原料准备：锂渣60份，矿渣15份，硅灰5份，激发剂硅酸钠8 份(模数为2M的水玻璃)，减水剂1份，螯合剂乙二胺四乙酸4份，水30份。
材料合成：将将经过球磨机粉末后的锂渣、矿渣和硅灰用混料机进行混合，其后，将硅酸钠、减水剂、乙二胺四乙酸以及水加入混料机中继续混合，混合时间设定为10min，得到混合料，将将混合料加水搅拌浇筑成型，得到雏坯，对雏坯进行养护处理，得到锂渣地聚物材料。
本发明中，将三组实施例所制备的锂渣地聚物材料的性能进行检测，得到如下图所示的实验结果：
普通的未掺杂锂渣的地聚物材料的电通量为1200C(6h)，流动性为80mm，从图中数据可看出，本发明制备的锂渣地聚物材料的电通量以及流动性均优于普通的未掺杂锂渣的地聚物材料，同时，抗压强度高，进一步地，通过对材料的电通量和碳化深度的检测可以用于判断材料的耐久性能，若材料的电通量和碳化深度的数值越低，则表明材料的耐久性越好，从图中数据可看出本发明制备的锂渣地聚物材料的电通量以及28d碳化深度均比较低，制备得到的锂渣地聚物材料还具有较好的耐久性能，因此，本发明制备的锂渣地聚物材料具有较好的工作性能、力学强度和耐久性能，可替代普通水泥基胶凝材料，广泛应用于建筑材料中。
进一步地，本发明中对实施例1中制备的锂渣地聚物材料的形貌进行观测得到材料的SEM图，如图2所示，同时，将实施例1中的原料去除激发剂采用同样的方法制备得到作为对照的锂渣地聚物材料，并对作为对照的锂渣地聚物材料的形貌进行观测得到材料的SEM图，如图3所示，从图2及图3可以看出，图2中添加有激发剂的锂渣地聚物材料的结构更加致密，且在其表面可看出明显的水化产物，而图3未添加有激发剂的锂渣地聚物材料的机构疏松，在其表面也未看出有水化产物。因此，本发明可根据不同的性能要求，采用不同的原料配比制备得到不同功能的锂渣地聚物材料。
综上所述，本发明提供了一种大体量锂渣废弃物综合利用技术及其实现方法，制备的锂渣地聚物材料中大量使用了锂渣废弃物，提高了锂渣的利用率，有利于对生态环境的保护，同时，通过调整激发剂、螯合剂的种类以及锂渣地聚物材料中各组分的配比来对制备的大掺量锂渣地聚物材料的工作性能、力学强度和耐久性能进行调整，从而使其能够适应不同的使用场合，替代普通水泥基胶凝材料，广泛应用于建筑材料中。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
