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引言 某公司在生产水泥时，为节约水泥熟料、提高水泥产量、改善水泥性能、调节水泥强度等级，一直使用矿渣作为主要活性混合材料。该矿渣氯离子含量较高，容易导致水泥氯离子超标，再加之易磨性差，公司决定寻找新的混合材料。四川是锂盐的主要生产基地之一，锂渣是运用硫酸法生产碳酸锂过程中所产生的废渣。我们将一部分矿渣用锂渣替代后生产出P·O42.5R水泥，生产指标和质量指标均有比较明显的改善。本文对此进行总结。 该公司长期以来一直使用矿渣作为主要活性混合材料生产P·O42.5和P·O42.5R水泥。公司所用矿渣多孔且质地疏松，是高炉炼铁的过程中的氧化铝、二氧化硅等杂质与石灰等物质的反应产物，是以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物经过淬冷后形成的粒状物，易磨性差。 1.1 矿渣的性质 1.1.1矿渣的物理性能 矿渣外观黑色，烘干后呈细小颗粒状，经检测，矿渣有如下物理性能缺点：活性较差，物料硬度高、易磨性差，用作混合材料，水泥后期强度增长小，标准稠度用水量高；优点是价格便宜。矿渣的物理性能分析见表1。 表1 矿渣的物理性能分析
1.1.2矿渣的化学成分 化学分析发现，矿渣的氧化钙含量较高，烧失量低，但存在以下缺点：水分偏高，氧化镁含量高，氯离子较高。2021年矿渣的几次化学分析结果见表2。 表2 矿渣的化学分析（%）
1.1.3生产情况 矿渣硬度高、易磨性不好，造成磨况不稳定，从而影响水泥质量。使用矿渣磨制P·O42.5R水泥时，台时产量较低，电耗37.5 kWh/t，混合材料掺量较低，水泥氯离子较高，其生产数据如表3所示。 表3 使用矿渣磨制P·O42.5R水泥的生产数据
针对矿渣存在的缺点，我们迫切需要可以代替矿渣的原材料。在对周边开展原材料普查中我们发现一种可替代矿渣作水泥活性混合材料使用的工业废渣——锂渣。 2.1 锂渣的形成 锂渣又名碳酸锂渣，是运用硫酸法生产碳酸锂过程中所产生的废渣。我国是世界上锂辉石精矿储量最大的国家，四川是锂盐的主要生产基地之一，锂盐主要是采用硫酸法来提炼碳酸锂。碳酸锂生产工艺是将锂辉石经过1 200 ℃高温煅烧后，加入浓硫酸焙烧，经过充分反应，酸化后的酸化料加水清洗，并用单飞粉（CaCO3）中和残酸，得到料浆，料浆搅拌浸出液。 将浸出液沸腾后恒温2 h，进行蒸发沉锂，锂沉淀后分离出一次粗碳酸锂和一次沉锂母液。一次沉锂母液加入纯碱液进行二次沉锂，得到二次粗碳酸锂和二次母液。一次粗碳酸锂和二次粗碳酸锂附着液含Na2SO4等杂质，再用净水于90 ℃左右进行搅洗，洗液送去配碱，洗涤后用离心机趁热分离出湿的精碳酸锂，经过烘干后入库。 在碳酸锂生产过程中，进行到料浆搅拌浸出液后，浸出液做下一步提炼，而剩下的便是浸出渣—锂渣。 2.2 锂渣的性质 2.2.1锂渣的物理性能 锂渣外观土黄色，烘干后呈粉末状，颗粒小，具有一定的粘结力。经检测锂渣的物理性能特点为易磨性好，细度较细，标准稠度用水量较高。锂渣中存在大量的无定型SiO2，能够强烈吸附水泥熟料，与水化后产生的Ca(OH)2生成以水化硅酸钙为主体的水化产物，使水泥的硬化加速进行，说明锂渣具有很好的活性。随着水化过程的进行，SO42-与水泥中C3A反应形成的水化硫铝酸盐附着在水泥颗粒表面，阻碍水泥颗粒的继续水化，使水泥凝结时间延长，产生强度主要集中在7～28 d之间，所以前期强度较低，后期强度较高。水泥物理性能好，锂渣的物理分析见表4。 表4 锂渣的物理分析
2.2.2锂渣的化学成分 锂渣的生产工艺和技术条件相对稳定，所以锂渣的化学成分也相对稳定。且锂渣的化学成分与矿渣的化学成分具有相似之处，水分大致相同，锂渣化学成分见表5，通过检验发现锂渣的氯离子含量低，氧化镁含量低，烧失量偏高。 表5 锂渣的化学成分（%）
在立磨（无内置选粉机）+管磨组成的联合粉磨系统中试生产，初期，使用3%的锂渣替代3%的矿渣，立磨内易形成料层，振动减小，立磨做功向好。粉磨P·O42.5R水泥时，粉磨综合电耗下降0.5 kWh/t，比表面积提高4～6 m2/kg，氯离子降低0.008%，使用效果较好。将锂渣掺量增加至6%，取得的效果更佳，粉磨P·O42.5R水泥时，磨机台产提高2～3 t/h，粉磨综合电耗下降近1 kWh/t，比表面积提高10～20 m2/kg，混合材掺量提高1%～2%（熟料用量降低），氯离子降低0.014%。由于锂渣烧失量较高，所以当锂渣掺量越大时，水泥烧失量会有不同程度增加，但在可控范围之内。 表6是分别掺3%、6%锂渣替代部分矿渣生产P·O42.5R水泥的对比，使用6%锂渣时还降低了熟料用量。 表6 使用不同掺量锂渣前后粉磨系统相关参数对比
混合材料的质量直接影响着水泥质量和成本，前期使用的高炉矿渣氯离子偏高，易磨性差，迫使我们寻找新的混合材料来改善水泥的质量，经寻找发现了新型混合材料—锂渣。在P·O42.5R水泥的生产中，逐渐增加锂渣，使磨机生产运行指标和水泥质量均有较好的改善效果：粉磨电耗降低，产量提升，混合材料增加到18%，进一步节省了熟料。是否继续增加替代量，取决于锂渣的成本和生产实践的进一步验证。 来源：《仁寿县汪洋建宝水泥有限公司》 |
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