低碳矿用锂渣基胶凝材料(LSCM)的水化机理与性能评价：推动绿色采矿的可持续解决方案

本文创新性地利用工业废料锂渣(LS)的火山灰活性，开发出适用于矿山充填的低碳胶凝材料(LSCM)。研究通过宏观力学测试和微观结构分析，揭示了LS-CaO体系在脱硫石膏(DG)和硫酸钠(SS)激活下的水化机制，其28天抗压强度达23.48MPa，成本仅为普通水泥(P.O 42.5)的44%，碳足迹低至277.61kg CO2 eq/t，为矿山固废资源化和碳中和目标提供了关键技术支撑。

　　

Highlight

本研究突破性地采用工业废料锂渣(LS)作为主要原料，通过钙质补充和硫酸盐激活，成功开发出具有矿用价值的低碳胶凝材料(LSCM)。

机械性能评估

图4展示了激活剂对砂浆力学性能的影响。在LS-CaO体系中，当配比为4:1时，材料表现出显著的后期强度增长——7天和28天抗压强度分别达到5.13MPa和23.48MPa。这种"先缓后快"的强度发展规律，源于OH^-持续侵蚀LS非晶相与CH的二次反应。

经济性特征

通过公式(7)进行成本核算：

S=∑a_ix_i

结果显示LSCM原料成本仅为普通水泥的44%，且充分利用DG等工业副产物，兼具经济效益与环境效益。

结论与展望

(1) LS:CaO=4:1的配比使28天强度达23.48MPa，满足矿用充填基础要求；

(2) DG和SS通过不同机制促进AFt(钙矾石)形成，其中SS能快速提升体系碱度；

(3) 该技术使碳足迹降至277.61kg CO₂/t，为"双碳"目标下的矿山固废处置提供了新思路。

未来工作

需进一步探究：

• 重金属浸出控制

• 大体积充填的热力学效应

• 工业化生产参数优化