锂渣的来源和锂渣混凝土的增强抗渗机理探讨

锂渣的来源和锂渣混凝土的

增强抗渗机理探讨

Ξ

曾祖亮

(四川省射洪锂业有限责任公司　射洪629200)　　【摘　要】本文通过锂辉石硫酸法生产碳酸锂工艺的简略概述,说明了锂渣的形成机理。同时对锂渣中主要元素的存在形式进行了分析,对锂渣混凝土的增强和抗渗机理进行了分析。

【关键词】锂辉石　工业碳酸锂　锂渣　增强抗渗添加剂

OriginofLithiumSludgeandProbingintotheMechanismofIntensifying

Anti-permeabilityofLithiumSludgeConcrete

ZengZhuliang

(ShehongLithiumIndustryCo.Ltd,　Shehong629200)

Abstract　Basedontheanalysisfortheprocessofproducinglithiumcarbonatefromspodumenebysulfuricacid,themechanismofformationoflithumsludgewasprobedintointhispaper.Inthemeantime,theoccurrenceofmajorelementsinlithirmsludgewasalsoanalyzed,andthemechanismofintensifyinganti-perme2abilityoflithiumsludgeconcretewasexamined.

Keywords　spormene,lithiumcarbonatve,lithiumsludge,additiveforinten2sifyinganti-permeability.

　　当前世界工业碳酸锂的生产工艺,尚

在进行工业应用的主要有两种:一种是卤水提锂生产工艺;一种是锂辉石硫酸法生产工业碳酸锂工艺。两种工艺其所采用的锂资源不同,其生产工艺方法不同,生产过程中的流通物料不同,硫酸法生产工艺过程中要产生大量可回收利用的锂渣———可

用作高强度抗渗漏混凝土,卤水提锂生产工艺过程中不会产生大量可回收利用的锂渣。下面就射洪锂业公司锂辉石硫酸法年产2000吨工业碳酸锂生产工艺过程中的副产品锂渣的来源及锂渣应用机理进行简要概述。

Ξ收稿日期:2000-08-21

・50・2000年第4期1　锂渣的来源

(一)锂辉石硫酸法生产碳酸锂工艺流

矿(品位为6.0-6.5%)在1150-1300℃的温度下进行晶型转化,使其由α型转化为β型,其化学组成见表1。转型设备采用回转窑,燃烧装置采用喷煤系统,收尘采用一级重力沉降室,二级旋风收尘,一级电

程见附图。

(二)生产工艺简述1　锂辉石晶型转化

除尘,一级水膜除尘,以保证锂的回收率,

该工艺中的晶型转化是将α型锂辉石达到环保排放标准。

α型和β型锂辉石化学组成(%)　表1　

化学组成Li2O

K2O0.250.255Na2O0.570.587SiO265.3667.50

Fe2O30.530.55

Al2O325.5376.40

P2O50.140.10

MgO0.130.134

CaO0.0930.095

矿型α型β型

6.526.72转型后的β型锂辉石焙料,经磨细(≥200目含量小于5%),按一定的酸料比与硫酸进行混合后,在280-350℃的温度条件下进行密闭酸焙烧,使其中的β型锂辉石焙料中的Li2O转化为Li2SO4。酸焙烧设备采用夹套回转式干燥机,干燥热源采用煤燃烧后产生热空气。因该工艺产生的酸化尾气少,采用碱液喷淋对酸尾气进行处理就可达到尾气排放标准。3　调浆浸出

酸化后的酸熟料,按1.8-2.5的液固比加入清水和后工序的洗水组成的混合液中进行调浆浸出。浸出过程中根据酸熟料中的残酸量,按一定比例加适量的单飞粉(CaCO3)中和残酸,调整pH值,然后进行搅拌浸出,浸出最佳工艺条件,液固比:1.8-2.5,pH:5.5-6.5,净浸出时间:30-50

分钟,浸出温度:25-40℃。4　浸出浆料的过滤和锂渣的洗涤

浸出充分后,将浸出浆料输送到带式真空过滤系统进行过滤和对锂渣进行淋洗,主物料硫酸锂滤液到下工序进行净化除杂,锂渣在带机上按一定液固化进行淋

β型锂辉石焙料的酸化焙烧2　

洗,使锂渣中的可溶Li2O达到0.01%以

《四川有色金属》　　　　　　SichuanNonferrousMetals下,以保证锂回收率。洗液输送到浸出工序进行调浆,淋洗后的副产品锂渣运到晒场晾干后包装出售。副产品锂渣的化学组成见表2。　表2　锂渣的化学组成(%)

-Li2OK2ONa2OMgOCaOFe2O3SiO2Al2O3SO24

・51・

Na、K、Mg、Ca、Fe、Si、Al、S等。我们从锂

辉石的矿物组成(见表3)和前述的生产工

艺可知,锂渣中各元素的存在形式如下:

Li2O的存在形式:一部分为未晶型转化的α型锂辉石[LiAl(SiO3)2)],一部分为未酸化的β型锂辉石[Li2O・Al2O3・4SiO2],少量的(约0.01%)Li2O为硫酸锂。

Na2O的存在形式:一部分为沸石[Na2(Al2Si3O10)・2H2O],一部分为Na2SO4。K2O的存在形式:一部分为正长石(K2AlSi3O8)2,一部分为K2SO4。

MgO的存在形式:主要是Mg(OH)2,

0.250.250.400.234.200.5565.5022.05.80

　　注:锂渣的化学组成因来矿的变化和工艺的合理波动,将会出现小幅波动。

5　硫酸锂溶液的后续处理和工业碳酸锂

以及无水硫酸钠的生产

经水平带式真空过滤系统过滤得到的浓度为25-30g/L的硫酸锂溶液经过净化除杂过滤,蒸发浓缩至55-65g/L的硫酸锂净化完成液后,采用反加法与碳酸钠溶液混合,按一定的工艺控制条件进行适度蒸发沉锂,经离心分离得碳酸锂粗品。碳酸锂粗品经搅洗、分离、干燥得到符合国家标准的工业碳酸锂。适度蒸发沉锂分离后所得到的一次沉锂母液经过二次沉锂,

-二次母液经过中和除掉其中的CO2所得3的硫酸钠滤液,经热析分离、干燥,得到副产品元明粉(无水硫酸钠)。

少量是以MgSO4形式存在。

CaO的存在形式:主要是CaSO4,很少

量部分是以Ca(OH)2和CaCO3形式存在。

-SO2的存在形式:是以硫酸盐形式存4在。

Fe2O3的存在形式:主要是以Fe(OH)3

形式存在,少量以

Fe(SO4)3和FeSO4形式存在。

SiO2和Al2O3的存在形式:主要是以

2　锂渣中各种元素的存在形式

从表2可知,锂渣中主要元素为Li、　表3锂辉石石英石角闪石磁铁矿

.56.940.380.2

铝硅酸盐(H2O・Al2O3・4Si2O)的形式存在,少量的Al是以Al(OH)3形式存在。黑云石赤铁矿磷灰矿

0.560.200.15

　锂辉石的矿物组成(%)

白云母齿石电气石铋铁矿

0.11

少量0.78少量

铌钽铁矿细晶石绿柱石

0.22

微量0.95

　　注:矿源不同,其矿物组成稍有变化。

3　锂渣混凝土的增强和抗渗

排放的大量锂渣的应用研究作为一个重大课题就被众多学者所关注。尽管如此,锂渣大规模的工业应用途径仍然未全面打开,最近几年,在四川省明珠电力股份公司、射洪锂业公司和贵阳勘测设计院等几

机理

　　自硫酸法生产工业碳酸锂工艺开始应用于工业生产以来,其生产工艺过程中所

・52・

家单位的科技工作者的辛勤探索下,锂渣成功地应用于明珠电力公司的金华电航桥工程和德阳八角水泥厂,用于金华发电站的大坝工程作增强抗渗混凝土添加剂和八角水泥厂生产高标号水泥的添加剂,使锂渣作为一种市场前景广阔的新型建材添加剂产品而成功地得到应用。

作为一种增强抗渗添加剂,其增强抗渗机理是大家所关心的课题,下面就笔者对该机理的认识作一简略概述。1　锂渣的增强机理

2000年第4期

　　从锂渣中Li、Na、K、Ca、Mg、Si、Al、Fe

等元素的存在形式可知,Mg、Fe的氢氧化物的体积不会膨胀,而Na、K、Mg、Fe的硫酸盐在结晶凝固过程中极易形成含7-10个结晶水的结晶水合物,体积要大量膨胀。由于锂渣中含这些元素较少,且在混凝土拌合时锂渣控制了一定的加料比例(一般控制在20-30%),致使混凝土中硫酸盐折合为SO3的含量小于3.6%。因此,混凝土中的硫酸盐含量不致于因其吸水体积膨胀而破坏水工建筑,相反,因其较普通混凝土中的硫酸盐含量高,而起到了微膨胀作用。当然要较好地达到防渗目的,在锂渣的添加比例上,必须根据水泥、锂渣和相关拌合料中的硫酸盐的含量而分别确定其在具体工程中的添加比例。

综上所述:锂渣来源于硫酸法生产工业碳酸锂工艺过程中,其适量掺合于水泥或混凝土中,对混凝土的强度将提高20-30%,且能增强混凝土的防渗性能,具有较高的科学价值和经济价值,适宜广泛推广使用。

　　作者简介:曾祖亮,男,工程师,大学本科。系射洪锂业公司副总经理、全国有色金属技术委员会稀有金属技术委员会委员《、四川有色金属》编委会委员。对锂

盐行业具有较深的造诣,主持和参与了多项锂产品的成功开发和研究工作。

通过应用表明,混凝土或水泥中添加锂渣,对混凝土的强度要提高20-30%,同时可节约水泥用量10-30%,具有较高的经济实用价值。众所周知,碱金属族元素适量地(一般在1%左右)添加在水泥或混凝土中,可增加混凝土的强度,其添加量不同,增强的比例不一样。锂渣中所含碱金属族元素Li、Na、K三种主要元素的盐类化合物,折合为氧化物,其总量约为0.8-1.0%,特别是其中含有较大比例的碱金属族中的最活泼元素锂,故对水泥或混凝土产生较大的增强作用。2　锂渣的抗渗机理通过应用表明,混凝土或水泥中添加适量锂渣后,混凝土凝固后,具有微膨胀性,而普通混凝土凝固后,要少量收缩,在烧注接口处易形成裂缝,故添加少量锂渣对水工建筑、屋面处理,具有较好的抗渗能力。