电解锰废渣在建筑材料中的应用

文/欧阳勇 江西科技学院 土木工程学院 江西南昌 330098

电解锰渣（以下简称锰渣）是工业电解锰的副产品,其外观为黑色稀糊状,风干后呈块状。我国的锰矿资源主要是含锰20%～22%的碳酸锰矿,每生产1t金属锰至少产生3.5t左右的锰渣,目前我国的电解锰年产能力已超过60万t,废渣年排放量超过200万t,但是利用量却很少, 估计全国锰渣积存量已超过1000万t,既占用了大量土地资源,也严重污染了环境[1-3]。

1、电解锰废渣的物理化学性质

电解锰渣属于第II类一般工业固体废物，堆放场必须符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）的有关规定。由于锰渣特殊的理化性质，如水化活性低、粘性大、水分高等，如何实现电解锰渣的“无害化、减量化和资源化”，已十分紧迫，国内外学者对此展开了大量积极的探索和研究，电解锰渣用于建筑材料是一种较为科学的方式[4]。

2、电解锰废渣在建筑材料中的应用

2.1 作为水泥缓凝剂

水泥熟料磨成细粉与水相遇后会很快凝固，致使无法施工，一般通过掺入天然石膏以调节凝结时间。电解锰废渣中含有无水硫酸钙，其溶解度高于二水石膏，但溶解速度略低于二水石膏，因此冯云等[6-9]开展了利用电解锰废渣替代（或部分替代）天然石膏作水泥缓凝剂的研究。结果表明,用电解锰废渣作水泥缓凝剂在理论与试验中均是可行的，其中部分替代石膏的水泥性能优于全部替代添加量在国家标准范围以内,凝结时间正常,安定性合格，最佳掺量为1.5%～2.0% 。刘惠章等[10]将电解锰废渣分别在105℃进行低温烘干和300℃高温锻烧处理,然后用其替代石膏配制水泥，并按国家标准检测方法对水泥性能进行了检测。

2.2 作为混凝土混合材

李坦平等[11]先采用生石灰脱水时，生石灰掺量应以脱水后激发料中CaO含量占50.23%为最佳。确定了电解锰渣与生石灰的最佳配合比分别为47.15 %、52.85 % ; 以此制得的22%激发料与58%的低等级粉煤灰和20%的配合料复合，可制得活性较高的混凝土复合掺合料。吕晓昕等[12]通过对电解锰渣进行一些简单的前处理，对电解锰渣进行了化学改性，然后将改性后的硫磺与锰渣和砂子混合，制作一种性能良好的硫磺混凝土。

2.3 作为墙体材料

由于电解锰废渣中主要含SiO2，CaO，Fe2O3和Al2O3等,因此较适合做制砖原料。袁明亮等[13]以某企业的锰矿过滤废渣为主要原料，掺入一定量的水泥、石灰，辅以河砂为骨料来制备免烧砖，通过压力成型的方式，在一定的养护条件下，制备的免烧砖抗压强度符合国家标准要求。刘胜利[14-15]利用选矿后的电解锰废渣与黏土混合制砖，尾矿与黏土质量比为7∶3，烘干4h，温度100℃时制作的砖可达国家一级民用砖标准，抗压强度为75kg/cm2。

2.4 作为路基材料

徐风广[16]研究了用含锰废渣代替天然黏土作为公路路基回填土，将含锰废渣和消石灰按一定配比进行混合。结果表明，含锰废渣完全能够代替一般黏土作为路基回填土，其抗冻、抗水性能较好，膨胀率低。陈平等[17]研究了在水泥混凝土中掺入一定量的锰渣矿物掺合料得到的锰渣混凝土的性能，通过试验分析得到，当电解锰废渣矿物掺合料的掺加量低于15%时，配制得到的锰渣混凝土的力学和耐久性能都能达到道路路面水泥混凝土的使用要求。

结论：

电解锰渣在建筑材料领域的用量大、成本低，因此应拓宽锰渣在水泥、混凝土、路基材料等方面的应用，充分发挥锰渣在市政工程建设领域的用途，减少因锰渣堆放填埋而引发的生态与环境污染。这将是高效高量利用锰渣的重要途径。