盐湖镁渣的热处理工艺及其对磷酸镁水泥性能的影响

盐湖镁渣是盐湖卤水提取碳酸锂过程中产生的废渣,盐湖提锂产业的不断发展导致大量镁渣的产生和堆积,如何有效利用盐湖镁渣成为盐湖地区生态保障、高效生产的必要条件。本研究以盐湖镁渣为原料对其进行热处理和物理性能分析,并将热处理后的盐湖镁渣与KH_(2)PO_(4)反应制备盐湖磷酸镁水泥(SLMPC),研究盐湖镁渣的热处理工艺对SLMPC凝结时间、抗压强度、水化产物和微观形貌的影响。结果表明:热处理工艺对盐湖镁渣原料和SLPMC的物化性能影响显著,随热处理温度的升高和保温时间的延长,盐湖镁渣的主要物相Mg(OH)_(2)逐渐转化为MgO,其晶粒尺寸和堆积密度增大,比表面积和水化反应活性降低;SLMPC浆体的凝结时间从几分钟延长到33 min,各龄期的抗压强度呈现先升高后降低的趋势,主要水化产物为MgKPO_(4)·6H_(2)O;确定最佳的热处理温度范围为1 000~1 100℃,保温时间为3~6 h。

盐湖提锂副产镁渣的炼镁工艺研究

以提锂副产镁渣为原料,经预处理提纯、除杂后进行高温煅烧,煅烧后的产物与特定比例的氧化钙、萤石、硅铁球磨混合、压片,在高温真空环境下进行还原炼镁实验。采用正交实验法研究了不同工艺参数对镁还原率的影响,利用XRD、XRF、SEM和EDS对预处理镁渣、煅烧后镁渣、还原镁渣以及还原得到的粗镁的物相、结构、组分和微观形貌等进行研究。结果表明,影响镁还原率的工艺参数依次为:萤石添加量>氧化镁煅烧温度>钙镁摩尔比>氧化钙煅烧温度>制片压强。最优炼镁实验方案为:氧化镁煅烧温度为800℃、氧化钙煅烧温度为900℃、钙镁摩尔比为1.4、压力为6 MPa、萤石添加质量分数为5%,此时镁还原率达83.41%。

摩尔配比和矿物掺合料对盐湖提锂镁渣制作磷酸钾镁水泥性能影响的研究

使用盐湖提锂镁渣和矿物掺合料,如粉煤灰、硅灰和矿渣等,与磷酸二氢钾反应,制作磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement, MKPC)。研究了MgO/KH_(2)PO_(4)摩尔配比(M/K)和矿物掺合料对MKPC凝结时间、抗压强度和水化放热速率的影响,并使用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和低真空扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)分析MKPC的水化产物。研究表明,M/K对MKPC抗压强度影响显著,最佳M/K为4~6。M/K为5时,MKPC在各龄期的抗压强度值均较高,28d抗压强度高达98MPa。掺加矿物掺合料会降低MKPC的抗压强度,当粉煤灰、硅灰和矿渣的掺量分别为水泥质量的20%,10%和20%时,28d抗压强度可以分别达到45.9MPa、33.3MPa和36.7MPa。凝结时间超过20min,能够满足快速修复的要求。在不考虑Mg_(3)B_(2)O_(6)的影响下,掺加矿物掺合料会延缓MKPC凝结时间和降低放热速率。

原料配比对硫氧镁水泥力学性能、物相和微观形貌的影响

以盐湖提锂副产镁渣为原料,经洗涤煅烧制备活性MgO,并与七水硫酸镁混合制备硫氧镁水泥。研究了原料配比(活性MgO:MgSO_(4):H_(2)O,摩尔比)对硫氧镁水泥试件凝结时间、安定性和抗压强度的影响,并利用XRD和SEM分析试件的物相组成和微观形貌。结果表明:固定H值,随着M值的增大,MOS浆体的凝结时间缩短,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物517相先增多后减少,晶体的微观形貌经历了由针丝状晶体—针丝状、短棒状晶体并存—凝胶状、针棒状晶体并存的转变过程;当M=9时,MOS浆体的安定性较差,主要水化产物逐渐变为Mg(OH)_(2)相;固定M值,随着H值的增大,MOS浆体的凝结时间延长,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物的种类没有发生明显的变化,当H≥26时,MOS浆体的安定性较差;得出较佳的M值范围为5~7,H值范围为20~24。