電解錳廢渣在建筑材料中的應(yīng)用

文/歐陽(yáng)勇 江西科技學(xué)院 土木工程學(xué)院 江西南昌 330098

電解錳渣（以下簡(jiǎn)稱錳渣）是工業(yè)電解錳的副產(chǎn)品,其外觀為黑色稀糊狀,風(fēng)干后呈塊狀。我國(guó)的錳礦資源主要是含錳20%～22%的碳酸錳礦,每生產(chǎn)1t金屬錳至少產(chǎn)生3.5t左右的錳渣,目前我國(guó)的電解錳年產(chǎn)能力已超過(guò)60萬(wàn)t,廢渣年排放量超過(guò)200萬(wàn)t,但是利用量卻很少, 估計(jì)全國(guó)錳渣積存量已超過(guò)1000萬(wàn)t,既占用了大量土地資源,也嚴(yán)重污染了環(huán)境[1-3]。

1、電解錳廢渣的物理化學(xué)性質(zhì)

電解錳渣屬于第II類一般工業(yè)固體廢物，堆放場(chǎng)必須符合《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18599-2001）的有關(guān)規(guī)定。由于錳渣特殊的理化性質(zhì)，如水化活性低、粘性大、水分高等，如何實(shí)現(xiàn)電解錳渣的“無(wú)害化、減量化和資源化”，已十分緊迫，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此展開(kāi)了大量積極的探索和研究，電解錳渣用于建筑材料是一種較為科學(xué)的方式[4]。

2、電解錳廢渣在建筑材料中的應(yīng)用

2.1 作為水泥緩凝劑

水泥熟料磨成細(xì)粉與水相遇后會(huì)很快凝固，致使無(wú)法施工，一般通過(guò)摻入天然石膏以調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。電解錳廢渣中含有無(wú)水硫酸鈣，其溶解度高于二水石膏，但溶解速度略低于二水石膏，因此馮云等[6-9]開(kāi)展了利用電解錳廢渣替代（或部分替代）天然石膏作水泥緩凝劑的研究。結(jié)果表明,用電解錳廢渣作水泥緩凝劑在理論與試驗(yàn)中均是可行的，其中部分替代石膏的水泥性能優(yōu)于全部替代添加量在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi),凝結(jié)時(shí)間正常,安定性合格，最佳摻量為1.5%～2.0% 。劉惠章等[10]將電解錳廢渣分別在105℃進(jìn)行低溫烘干和300℃高溫鍛燒處理,然后用其替代石膏配制水泥，并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法對(duì)水泥性能進(jìn)行了檢測(cè)。

2.2 作為混凝土混合材

李坦平等[11]先采用生石灰脫水時(shí)，生石灰摻量應(yīng)以脫水后激發(fā)料中CaO含量占50.23%為最佳。確定了電解錳渣與生石灰的最佳配合比分別為47.15 %、52.85 % ; 以此制得的22%激發(fā)料與58%的低等級(jí)粉煤灰和20%的配合料復(fù)合，可制得活性較高的混凝土復(fù)合摻合料。呂曉昕等[12]通過(guò)對(duì)電解錳渣進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的前處理，對(duì)電解錳渣進(jìn)行了化學(xué)改性，然后將改性后的硫磺與錳渣和砂子混合，制作一種性能良好的硫磺混凝土。

2.3 作為墻體材料

由于電解錳廢渣中主要含SiO2，CaO，F(xiàn)e2O3和Al2O3等,因此較適合做制磚原料。袁明亮等[13]以某企業(yè)的錳礦過(guò)濾廢渣為主要原料，摻入一定量的水泥、石灰，輔以河砂為骨料來(lái)制備免燒磚，通過(guò)壓力成型的方式，在一定的養(yǎng)護(hù)條件下，制備的免燒磚抗壓強(qiáng)度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。劉勝利[14-15]利用選礦后的電解錳廢渣與黏土混合制磚，尾礦與黏土質(zhì)量比為7∶3，烘干4h，溫度100℃時(shí)制作的磚可達(dá)國(guó)家一級(jí)民用磚標(biāo)準(zhǔn)，抗壓強(qiáng)度為75kg/cm2。

2.4 作為路基材料

徐風(fēng)廣[16]研究了用含錳廢渣代替天然黏土作為公路路基回填土，將含錳廢渣和消石灰按一定配比進(jìn)行混合。結(jié)果表明，含錳廢渣完全能夠代替一般黏土作為路基回填土，其抗凍、抗水性能較好，膨脹率低。陳平等[17]研究了在水泥混凝土中摻入一定量的錳渣礦物摻合料得到的錳渣混凝土的性能，通過(guò)試驗(yàn)分析得到，當(dāng)電解錳廢渣礦物摻合料的摻加量低于15%時(shí)，配制得到的錳渣混凝土的力學(xué)和耐久性能都能達(dá)到道路路面水泥混凝土的使用要求。

結(jié)論：

電解錳渣在建筑材料領(lǐng)域的用量大、成本低，因此應(yīng)拓寬錳渣在水泥、混凝土、路基材料等方面的應(yīng)用，充分發(fā)揮錳渣在市政工程建設(shè)領(lǐng)域的用途，減少因錳渣堆放填埋而引發(fā)的生態(tài)與環(huán)境污染。這將是高效高量利用錳渣的重要途徑。