宜春锂云母矿提锂渣的胶凝活性及其活化方法的基础研究

The lithium mica mine accompanying with tantalum-niobium ores is the characteristic resources of Yichun City of Jiangxi Province. It is the largest lithium mica mine in China, but its development and application is still in the initial stage.The chlorine salt autoclaving technology of extracting lithium from lithium mica is the technique of the lowest cost in our country. It will be of great importance in clean production and resources utilization to comprehensive utilize the residue that produced by the technology. This project is to through research the composition and physicochemical characteristic of the lithium slag produced by the chlorine salt autoclaving technology, and study the pozzolanicactivity and cementitious activity of the slag systematically.The effect of the lithium slag composition and content on the mechanical properties and durability of cement-based materials is to be discussed. The modern testing techniques such as SEM,XRD and FTIR are used to analyze the hydration process, hydration products and the microstructures of the lithium slag-cement complex cementitious system. The dynamic mechanics of the formation of hydration products and crystalgrowth will be discussed, and the mechanism of the effect of the lithium slag on the cementitious property of the cement-based composite will also be studied.Through taking appropriate physical and chemical method and then developing effective methods to improve the cementitious activity of the lithium slag, so as to lay a theoretical foundation for the application of lithium slag in cement-based materials.

钽铌矿伴生锂云母矿是江西宜春的特色资源，其储量居全国之首但开发应用还处于起步阶段。氯盐压煮法锂云母提锂是目前国内锂云母提锂成本最低的工艺方法，但其大量产生的压浸滤渣的处置和综合利用对该工艺的清洁生产和节约资源具有重要意义。本课题拟在深入研究氯盐法锂云母提锂渣的组成和物理化学特性的基础上，系统研究该锂渣的火山灰活性和胶凝活性；研究锂渣组成和含量变化对水泥基材料力学性能和耐久性能的影响；采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）等现代测试手段研究锂渣-水泥复合胶凝体系的水化过程、水化产物和微观结构，探讨水化产物形成和晶体生长的动力学机制及锂渣对水泥基材料胶凝性能的影响机理；采取适宜的物理化学手段，研究可有效提高锂渣胶凝活性的活化方法。为锂渣在水泥基材料中的应用奠定理论基础。

钽铌矿伴生锂云母矿是江西宜春的特色资源，其储量居全国之首但开发应用尚处于起步阶段。氯盐压煮法锂云母提锂工艺是目前国内成本最低的提锂方法。本项目在深入研究氯盐法锂云母提锂渣的组成和理化特性的基础上，完成了锂渣的火山灰活性与胶凝活性及活化研究，掌握了锂渣的活性等级及其对水泥及混凝土物理力学性能的影响规律；采用现代测试方法测定了掺锂渣水泥和掺锂渣-矿渣复合水泥的水化放热过程、掺锂渣水泥和锂渣-矿渣复合水泥不同龄期的水化产物，表征了掺锂渣硅酸盐水泥和混凝土的水化产物和混凝土界面结构，探讨了锂渣对混凝土微观结构的影响机理和锂渣-矿渣复合胶凝效应机理，构建了锂渣-矿渣复合胶凝材料配伍数学模型。得到以下重要研究结果：锂渣的火山灰活性好于多数常用硅铝质固体废渣，与粉煤灰相近；采用石灰和AlCl3可有效激发锂渣的化学活性；掺锂渣会明显降低水泥及混凝土的7d强度，但当锂渣掺量不超过20%时可提高混凝土的28d强度，同时能提高混凝土的抗冲击性能，减少干缩率，但使抗冻性下降；矿渣与锂渣有很好的配伍性，复掺锂渣-矿渣对水泥及混凝土的物理力学性能和耐久性能均有明显的复合胶凝效应，包括可降低混凝土的收缩值、提高强度、增强水泥基材料的抗冻性、抗碳化性和抗氯离子渗透性能；锂渣会延缓水泥的水化速度但对7d水化产物影响较小，锂渣会降低水化各龄期的Ca(OH)2数量，可明显改善混凝土中骨料的界面结构；通过建立锂渣掺量与锂渣-矿渣复合水泥胶砂及混凝土物理力学性能的关系式，提出了基于胶凝材料组成和性能要求的锂渣-矿渣复合水泥的配伍设计方法；采用最小二乘支持向量机的建模方法，建立了复掺锂渣-矿渣作水泥混合材及混凝土掺合料的性能预测模型，从而得到可制备性能最优锂渣-矿渣复合材料胶凝材料的配伍方法。