利用盐湖提取碳酸锂副产镁渣制备镁质胶凝材料

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本文利用盐湖卤水提取碳酸锂副产镁渣制备镁质胶凝材料,主要制备了镁质胶凝材料中目前应用较为最广泛以及性能突出的两种水泥,分别为氯氧镁水泥以及碱式硫酸镁水泥。氯氧镁水泥(MOC)通常是由氧化镁和一定比例的氯化镁溶液混合而成。碱式硫酸镁水泥(BMSC)是由氧化镁、一定比例的硫酸镁溶液及外加剂(柠檬酸钠)混合制备而成。目前,MOC和BMSC的市场应用及学术研究领域中,主要以煅烧菱镁矿获得的氧化镁(简称轻烧粉,LBM)为主要原料,形成了以LBM制备MOC和BMSC的完整的体系。然而根据国家政策(限制开采)和LBM长期大规模的开发造成西部盐湖地区LBM匮乏的现状,为响应国家绿色环保、节约资源和开发新能源的号召以及打开MOC和BMSC西部盐湖地区的推广和应用角度,本文以煅烧盐湖卤水提取碳酸锂副产镁渣(提锂镁渣)获得氧化镁(Li-MgO)为主要原料,进行了制备MOC及BMSC的研究。通过对水泥原料提锂镁渣煅烧温度和水泥的摩尔配比、水化历程、微观形貌及其外加剂等的研究,建立以Li-MgO制备MOC及BMSC的初步体系框架,为后续MOC及BMSC的进一步发展做为基础研究。主要得出了以下结论:(1)Li-MgO和LBM的区别。组成成分的区别:Li-MgO主要以MgO、Mg3B2O6及NaCl等组成;LBM主要以MgO、CaCO3及SiO2等组成。MgO活性含量的区别:同等煅烧条件下,Li-MgO的MgO活性含量高于LBM。(2)以Li-MgO为原料的体系中,MOC的优缺点。优点:(1)MOC对Li-MgO的适应性较强,煅烧温度为500900℃,煅烧时间1h,摩尔比a-MgO/MgCl2为59,MgCl2/H2O=1:13,均可以制备出高强、早强的MOC。(2)内掺矿物掺合料可以保证其抗压强度不降低的情况下,大幅降低成本。(3)缓解了西部盐湖地区镁害问题,废物的再生利用。缺点:(1)稳定性差,主要水化相容易分解。(2)采用内掺矿物掺合料和KH2PO4外加剂,无法长期(3天内有效)改善MOC的抗水性,限制了其应用范围。(3)以Li-MgO为原料的体系中,BMSC的优缺点。优点:(1)综合性能较强,具有良好的抗水性、早强、高强且应用范围广泛,自身稳定性强。(2)利用Li-MgO有效的降低了BMSC的成本,有望缓解西部盐湖地区高性能镁基建材受菱镁矿资源制约的局面。缺点:BMSC对Li-MgO的适应性较差,容易开裂,抗压强度较低,需要内掺LBM和517晶种改性。(4)以Li-MgO为原料的体系中,制备MOC和BMSC的最佳配合比,及其综合性能的评价。(1)MOC的最佳配合比:煅烧温度为600℃,煅烧时间为1h,摩尔配比为a-MgO/MgCl2/H2O=8:1:13;(2)BMSC的最佳配合比:煅烧温度为700℃,煅烧时间为2h,517晶种掺量为Li-MgO质量的3%,摩尔配比为a-MgO/MgCl2/H2O=6:1:20;(3)虽然MOC的抗压强度远高于BMSC,但是BMSC的综合性能好,水化产物稳定性高,抗水性远高于MOC,更加适用于现实生活中,应用范围较为广泛。
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