錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用研究

杜金穎

(長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710064)

錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用研究

杜金穎

(長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710064)

隨著社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的廢棄物也到了充分的利用，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，人們也不斷加大相關(guān)設(shè)施的投入，以實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展，提高材料的利用效率，不造成浪費(fèi)現(xiàn)象。其中工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的錳渣廢棄物與沸石反應(yīng)能被建筑材料所利用。從錳渣廢棄物在建筑材上的應(yīng)用研究入手分析，希望對(duì)促進(jìn)生產(chǎn)廢料的合理利用做出積極貢獻(xiàn)。

錳渣；建筑材料；應(yīng)用

錳渣是一種生產(chǎn)廢料，無(wú)法直接利用。但是與沸石進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后就能夠被建筑材料利用，并且能促進(jìn)建筑材料進(jìn)行更高技術(shù)的加工，是一種有用的廢材。只有充分利用廢棄物，變廢為寶，才能真正做到綠色節(jié)能發(fā)展。

1 錳渣廢棄物在建筑材料上應(yīng)用的意義

對(duì)建筑材料的性能產(chǎn)生的影響。實(shí)踐證明，隨著錳渣在建筑材料的中所占的比重越高，建筑材料的塌落度就變大。所占比重在30%～50%時(shí)，建筑材料的塌落度變化得較為緩慢。當(dāng)達(dá)到30%以上時(shí)，建筑材料的塌落度增長(zhǎng)的就會(huì)快。主要原因是由于錳渣所占比重的增大，建筑材料的占比就會(huì)減少，導(dǎo)致施工完成后水化反應(yīng)較之以前明顯偏慢，容易造成塌落。并且，隨著錳渣含量的增多，建筑材料的滲水率就會(huì)加大。實(shí)驗(yàn)研究表明，建筑材料的塌落度的影響因素主要包括用水量和錳渣所占比重。所以，錳渣的含量對(duì)于建筑材料的性能具有非常重要的意義。建筑材料的主要成分見(jiàn)表1[1]。

并且加入錳渣的建筑材料可以促進(jìn)水化過(guò)程。建筑材料的水化過(guò)程在初始階段是非常重要的，錳渣占比百分之二十為佳，在水化過(guò)程起到積極促進(jìn)作用，可以幫助建筑材料填充顆粒之間，填充空隙。起到固化的作用，促進(jìn)建筑材料的水化過(guò)程。而且有錳渣的建筑材料的初期的水化過(guò)程更加迅捷和結(jié)實(shí)。含錳渣的建筑材料對(duì)其強(qiáng)度的影響也有積極的促進(jìn)作用?？梢酝ㄟ^(guò)生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，從而加強(qiáng)其強(qiáng)度，使得含有錳渣的建筑材料強(qiáng)度下降速度降緩。并且以后的強(qiáng)度保持不變。錳渣對(duì)于提升建筑材料的性能具有很大的作用，能幫助建筑材料保持更大的強(qiáng)度。并且能對(duì)建筑材料的抗凍性產(chǎn)生影響，如圖1所示。

表1 主要原料的化學(xué)組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

1 3 d; 2 28 d

2 錳渣廢棄物的科學(xué)激發(fā)措施

錳渣廢棄物的激發(fā)措施分為物理激發(fā)和化學(xué)激發(fā)兩種，兩種措施各有優(yōu)缺，不一而足，但是作為實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)該取其精華去其糟粕，合理選擇激發(fā)的方式，為錳渣廢棄物合理在建筑材料上的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

2.1 物理方式

物理方式的激發(fā)作用原理是通過(guò)利用外來(lái)的作用力，把錳渣的物理形態(tài)發(fā)生變化，變成我們所需要的狀態(tài)。把錳渣廢棄物經(jīng)過(guò)物理方式的加工后，會(huì)把原來(lái)比較大的顆粒變成尺寸很小的顆粒，這種小顆粒相比原先的顆粒出現(xiàn)性質(zhì)的變化，變成無(wú)定形物質(zhì)。改變了錳渣的基本性質(zhì)，提高了活性。物理激發(fā)的方式對(duì)錳渣產(chǎn)生了如下的作用：使原先大的顆粒變成了小顆粒，物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，密度也隨之進(jìn)行了改變，使原先的活性性能發(fā)生了變化；同時(shí)也使錳渣小顆粒的晶格變化，甚至變成無(wú)定形物質(zhì)，使錳渣的性能發(fā)生了改變，變化的方式影響了錳渣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；物理方式的激發(fā)還會(huì)使得錳渣大量的含水結(jié)構(gòu)失去水分，對(duì)錳渣廢棄物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的活化進(jìn)行了改變，產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)，連接方式發(fā)生了改變，使得錳渣的化學(xué)性能發(fā)生了改變[2]。

通過(guò)以上改變，發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)原理。通過(guò)對(duì)錳渣廢棄物的物理方式的激發(fā)可以把他變成細(xì)小的顆粒，從而激發(fā)他的活性。作用過(guò)程分為烘干、打磨。打磨的時(shí)候要加入沸石添加劑。得到的錳渣小顆粒要按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足建筑材料要求的技術(shù)指標(biāo)。

2.2 化學(xué)方式

化學(xué)方式的激發(fā)作用是通過(guò)對(duì)錳渣廢棄物進(jìn)行化學(xué)方式的反應(yīng)，產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)激發(fā)錳渣的化學(xué)活性，并且使反應(yīng)后的材料的強(qiáng)度發(fā)生改變，提高了反應(yīng)物的強(qiáng)度。錳渣的化學(xué)反應(yīng)是通過(guò)與其參與的化學(xué)物質(zhì)重組的方式發(fā)生改變。通過(guò)錳渣建筑材料的水化過(guò)程，發(fā)生諸如玻璃體解體方式的水化反應(yīng)，得到氫氧化鈣等堅(jiān)固的物質(zhì)，但是出于實(shí)際的考慮，錳渣經(jīng)過(guò)水化過(guò)程后也有可能再次與氫氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)，這兩種物質(zhì)反應(yīng)很難區(qū)分。

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的激發(fā)措施可以改變錳渣的活性性能，但是產(chǎn)物不好控制，產(chǎn)物也不好區(qū)分，所以一定要嚴(yán)格控制反應(yīng)過(guò)程，對(duì)錳渣進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)和生成組織進(jìn)行嚴(yán)格意義上的鑒定，保證其符合建筑材料的要求，達(dá)到建筑材料規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行使用。

3 錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用現(xiàn)狀

錳渣作為生產(chǎn)廢料，目前我國(guó)錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用也只是處于初級(jí)階段，沒(méi)有形成良好的應(yīng)用。并且對(duì)于生產(chǎn)中產(chǎn)生的問(wèn)題也不能進(jìn)行良好的解決。保證材料的充分利用，目前存在的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。

1)重視程度不夠

錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用作為新課題，目前沒(méi)有引起相關(guān)單位的足夠重視，導(dǎo)致研究人員和研究經(jīng)費(fèi)不足，無(wú)法形成有效研究。雖然錳渣用于建筑材料有諸多優(yōu)良的特性，并且可以為社會(huì)創(chuàng)造良好的效益，進(jìn)行廢棄物的再利用，保證綠色和諧發(fā)展。但是由于諸多原因的限制，人們沒(méi)有對(duì)錳渣的利用引起重視，導(dǎo)致錳渣廢棄物在建筑材料上應(yīng)用的進(jìn)展緩慢，研究人員的專業(yè)性不足，并且人數(shù)也不多，研究水平有限，成果也有限。

2)目前的研究層次太淺，不夠深入

當(dāng)前的錳渣廢棄物與建筑材料的有機(jī)融合的研究只停留在簡(jiǎn)單層次，沒(méi)有進(jìn)行深層次的分析研究。人們只是對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探索研究，沒(méi)有真正把錳渣廢棄物在建筑材料上作用的機(jī)理研究透徹，并且對(duì)于含有錳渣的建筑材料研究尚淺，不足以讓人們對(duì)他的作用機(jī)理形成良好的認(rèn)識(shí)，從而進(jìn)行良好的應(yīng)用，打下良好的基礎(chǔ)。對(duì)于錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用研究太淺，不足以對(duì)實(shí)際中的應(yīng)用產(chǎn)生促進(jìn)作用。

3)錳渣對(duì)于建筑材料的作用機(jī)理研究不夠

錳渣對(duì)于建筑材料的性能研究不夠，錳渣廢棄物作為摻雜在建筑材料中的物料，作用機(jī)理和激發(fā)原理研究不夠，化學(xué)反應(yīng)研究也就不夠。人們對(duì)錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用研究不夠。對(duì)于錳渣在建筑材料中的占比含量不同而性能不同研究不夠徹底導(dǎo)致研究工作很難開(kāi)展。由于錳渣含量的不同導(dǎo)致作用機(jī)理不同，而需要的激發(fā)原理和增強(qiáng)性能方面研究不夠，人們對(duì)于錳渣廢棄物的認(rèn)識(shí)也不夠，研究的不夠?qū)е聭?yīng)用層次尚淺。

4)降低錳渣廢棄物副作用的技術(shù)不完善

由于錳渣廢棄物在建筑材料上應(yīng)用產(chǎn)生一些副作用，比如滲水率和建筑材料的抗凍性的影響等，目前所采取的技術(shù)尚不夠成熟，無(wú)法對(duì)這些副作用進(jìn)行徹底意義上的消除，保證建筑材料的安全可靠，在最大程度上降低混合錳渣廢棄物的建筑材料的副作用，保證安全使用。

4 錳渣廢棄物在建筑材料上應(yīng)用改善措施

錳渣廢棄物作為一種生產(chǎn)廢棄物，利用起來(lái)本身存在一定的難度，并且由于人們對(duì)資源的認(rèn)識(shí)程度不夠，變廢為寶的觀念不強(qiáng)，導(dǎo)致錳渣作為建筑材料上的應(yīng)用存在一定的不確定性。隨著社會(huì)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步，錳渣廢棄物的利用一定會(huì)再上新臺(tái)階。本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行討論，希望更好的促進(jìn)錳渣混合物在建筑工程中的應(yīng)用。

1)加強(qiáng)錳渣自身特性的研究

錳渣作為添加物加入到建筑材料中，必須保證對(duì)錳渣廢棄物自身特點(diǎn)的研究，熟悉錳渣在不同溫度下，不同含量對(duì)于整體建筑材料的作用與副作用，合理規(guī)劃，避免產(chǎn)生意外情況。要對(duì)錳渣的化學(xué)成分和自身活性進(jìn)行研究，探究如何增強(qiáng)錳渣在建筑材料中的作用和提高建筑材料的性能研究。確保不會(huì)出現(xiàn)副作用，最大限度的激發(fā)錳渣的活性。

2)提高錳渣在建筑材料中的實(shí)用技術(shù)

根據(jù)錳渣在建筑材料中的水化和硬化機(jī)理，研究不同狀態(tài)下的水化過(guò)程和水化產(chǎn)物，便于加強(qiáng)錳渣在建筑材料中的應(yīng)用，以及合理優(yōu)化實(shí)用技術(shù)，保證錳渣廢棄物在建筑材料中的有效應(yīng)用和水平的提高，提高資源的利用效率[3]。

3)加強(qiáng)錳渣對(duì)于建筑材料性能的研究

對(duì)錳渣廢棄物的研究也要與建筑材料相結(jié)合，綜合考慮錳渣廢棄物對(duì)于建筑材料性能的作用，包括滲水性，防凍性和耐久性等方面的研究，保證錳渣的合理占比，達(dá)到最佳理想效果。加強(qiáng)錳渣對(duì)于建筑材料的早期硬化和硬化后的性能研究，掌握其規(guī)律和發(fā)展機(jī)理；合理的在建筑材料中加入錳渣，確保建筑材料本身的性能不會(huì)受到影響。

4)推廣錳渣在建筑材料中應(yīng)用的技術(shù)

不斷加大對(duì)錳渣混合物在建筑材料中應(yīng)用分析，不斷掌握新動(dòng)態(tài)，掌握新知識(shí)。對(duì)建筑材料的性能做一個(gè)跟蹤報(bào)道，引起大家對(duì)這種材料的認(rèn)識(shí)，把錳渣與建筑材料的融合進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)出去，讓更多的人來(lái)參與其中，保證建筑材料更多的與錳渣結(jié)合能夠被市場(chǎng)接受，形成更大的益處造福社會(huì)，滿足社會(huì)不斷發(fā)展的需要，和人們建設(shè)綠色節(jié)能環(huán)保社會(huì)的需要。

5 結(jié) 論

通過(guò)以上分析研究，錳渣經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)方式的活性的激發(fā)可以變廢為寶，應(yīng)用到建筑材料中，可以對(duì)建筑材料產(chǎn)生一些好的影響。通過(guò)實(shí)踐證明，錳渣廢棄物在建筑材料上的應(yīng)用使得建筑材料更加優(yōu)質(zhì)，提高了建筑工程的總體性能，實(shí)現(xiàn)了錳渣廢棄物合理利用的同時(shí)，也對(duì)建筑材料進(jìn)行了性能的提高。為我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。錳渣廢棄物在原有的模式下會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，表現(xiàn)在水體、大氣、土壤等污染上面。隨著資源的日益枯竭，和固體廢物的增加，把錳渣等固體廢棄物進(jìn)行再利用已成為當(dāng)前的迫切選擇，為了我國(guó)建成可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，把錳渣廢棄物進(jìn)行再利用也是好的舉措。同時(shí)一些廢棄物只是放錯(cuò)了地方的能源，本身對(duì)一些材料還很有幫助，要積極進(jìn)行探索，充分發(fā)揮廢棄物本身的性質(zhì)和性能，對(duì)相應(yīng)材料進(jìn)行合理加工利用，保證建筑材料性能優(yōu)異的同時(shí)，加入錳渣廢棄物，提高性能，為社會(huì)創(chuàng)造更多價(jià)值，為人們所使用。

[1] 甘四洋, 王勇, 萬(wàn)軍, 等. 電解錳渣在建筑材料中的應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)錳業(yè), 2015(8): 172-173.

[2] 任啟芳, 張東華. 工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用及前景[J]. 廣東建材, 2016(9): 17-19.

[3] 陳瑋琳. 工業(yè)固體廢棄物在建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 中國(guó)建材科技, 2012(5): 80-82.

A Study on Application of Manganese Slag Waste in Building Materials

DU Jinying

(Chang’anUniversity,Xi’an,Shanxi710064,China)

With social development and the progress of science and technology, the traditional waste comes into full use to realize green energy saving development. More and more become the focus of attention. There is also increasing related facilities to realize the green energy saving development to improve the efficiency of material utilization, not wasteful phenomenon. The production of manganese residue and zeolite reactions can be used by building materials. This paper analyzes the application of manganese residue in construction materials to hope to make positive contribution in rational utilization of waste.

Manganese residue; Construction materials; Application

2017-06-05

杜金穎(1996-)，女，河南周口人，在讀大學(xué)生，研究方向：環(huán)境設(shè)計(jì)，手機(jī)：15529238328，E-mail：1072071872@qq.com.

TU528.041

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.035