錳礦廢渣回收利用途徑的探討

張如筠

1.武漢軟件工程職業學院，湖北武漢 430205

2.武漢市廣播電視大學，湖北武漢 430033

0 引言

錳礦渣實質上是指以錳礦石冶煉生鐵過程中排出的熔渣在高溫熔融狀態下經水淬急冷后形成的一種廢渣。就目前我國錳礦渣的回收利用而言，其還未得到充分的開發利用，隨著錳礦渣量的不斷增加，不僅僅會導致廢渣堆積如山、污染環境、占用場地、阻礙交通，同時這也是一種資源的浪費，因為廢渣中含有一些可以被再次回收利用的物質，可以通過一定的回收方式將去利用于其它方面，而減少廢渣對環境地破壞。

1 廢渣的危害

由于廢渣中含有一定量的重金屬離子，如果對其處理不當，不僅僅會直接污染環境，也會間接地對人類的健康產生威脅，就其主要的危害可以歸納如下。

1.1 對土壤的污染

在處理廢渣時，如果直接將其堆放在土壤之上，而不經過任何的處理措施，將會直接對土壤造成嚴重的污染。這主要是因為：廢渣的露天堆放不僅會占用大量的土地，同時，廢渣的中的重金屬離子會隨著雨水等逐漸滲入到土壤中，而在一定程度上破壞土壤原有的結構、以致土壤的基質被污染、養分流失等問題。

1.2 對水體的污染

錳礦廢渣在風化淋溶的作用下，其內部的大量重金屬離子會被遷移到周圍的地表水，有的甚至遷移到了地下水中，使得水體中的重金屬離子含量超標，而影響生活用水的質量。

1.3 對生態環境結構的影響

隨著錳礦廢渣中的錳、鉛等重金屬進入環境，這些重金屬會長期蓄積于土壤中，當量達到一定程度時，便會降低自然界的自凈能力，最終的結果便是降低土壤自身的肥力。如果利用這樣的土體進行種植，一旦重金屬被植物吸入體內，便會導致產量的減少，甚至危害人的健康。另一方面，土中的重金屬還將會遷移到相鄰的環境介質中，遇到降雨時，還會隨著雨水滲透到更深層土壤里，一步一步地影響整個生態系統。

2 廢渣的處理利用現狀

2.1 物理法

利用物理法對廢渣進行處理一般有兩種方式：1）電動修復，實質上是指在電場的作用下，廢渣內部的重金屬離子和一些無機離子會被運輸到電極方向，然后對其進行集中處理；2）淋溶法，指的是利用淋洗液將廢渣中的重金屬離子轉移到液相中，進而做進一步的回收利用。這兩種方法雖然簡單可行，但是都有一定的弊端。

2.2 化學處理法

所謂的化學處理法一般指的是：在廢渣中加入一定量的化學試劑，讓這些試劑中的元素與重金屬離子發生一定的化學反應，進而在一定程度上降低這些廢渣對環境的污染毒性。常用的化學試劑有兩類，一類是通過改變廢渣填埋土壤的酸堿性，使重金屬離子通過形成難溶性的沉淀而加以消除；另一類是讓這些廢渣與重金屬離子絡合或者螯合反應，進而生成絡合物或者螯合物，達到降低其活性的作用。化學處理法的一大弊端在于經濟問題，同時有些化學反應往往比較難控制，且有些化學反應是可逆的。

3 實際中常采用的回收利用途徑

3.1 錳礦廢渣作為混凝土礦物摻合料

有部分生產線已經在著手將這種廢渣用于混凝土中制成礦物摻合料，將其看作變廢為寶的環保材料，相關實驗已經證明，錳礦廢渣可作水泥的混合材料和混凝土的摻合材料，具體的依據如下所示：

1）通過對這些廢渣進行化學成分分析以及相應的力學性能測試，測試的結果表明錳礦廢渣具有一定的潛在活性，能夠用作水泥的混合材料和混凝土的摻合材料；

2）雖然錳礦廢渣內部含有一定量的MgO，可能會產生體積不安定性，通過對其進行從壓蒸安定性試驗，試驗結果表明廢渣中的MgO 呈化合態。化合態的MgO 不但不會產生體積不安定性，反而會隨著其含量的不斷增加，會在一定程度上降低混凝土的膨脹率；

3）通過對廢渣進行物理性能試驗可知：錳礦廢渣的摻入會在一定程度上提高拌合物的減水作用；同時錳礦廢渣的存在會增大砂漿的泌水率；

4）有相關實驗數據顯示，錳礦廢渣的摻入能夠降低砂漿的早期強度，隨著齡期的不斷增加，其作用也會隨之增強。

3.2 電解錳廢渣作肥料

考慮到錳礦廢渣中含有一定量的有機質，如：錳、硒、氨等營養元素，如果能將其用作肥料，將會在很大程度上促進植物的生長速度。有相關實驗已經證明：可以將經過處理的錳礦廢渣調配成肥料，為了進一步地證實這一研究結果，我們對農作物施用該肥。并記錄下農作物的生產情況，數據結果顯示：1）該混配肥能在一定程度上促進農作物的營養生長；2）該混配肥能夠改善土壤的理化性狀，有利于作物根系的生長。

如果對廢渣進行磷化處理，便能夠制取全價肥。具體方法是：廢渣中加 入一定量的生磷礦粉，然后對其進行經攪，待熟化后，便可制得富含各種農作物所需營養成分的全價肥。值得注意的是：由于廢渣中一般含有一定量的硫化物，所以在將其制成肥料時，應該對其進行脫硫處理，以防止硫化物腐蝕禾根。

3.3 用作水泥的緩凝劑

緩凝劑的實際作用在于減緩水泥的凝固過程，在實際應用中往往會采用天然的石膏來進行調節。從廢渣的成分出發，由于其內部含有一定量的氧化鈣和三氧化硫，這兩種成分進行一定的化學反應便能夠制的石膏，既所謂的無水硫酸鈣。已經有相關人士對其進行了研究，研究結果表明：將錳礦廢渣經過105℃的低溫烘干處理，然后在對其進行300℃的高溫煅燒后，這時的廢渣便能夠在一定程度上代替石膏來配制水泥。需要注意的是，實際工作中一般不會采用全部代替的方式，因為這樣生產出來的水泥往往性能較差。

3.4 用于生產硫磺混凝土

雖然硫磺混凝土現在還是一種新型混凝土，但是在不久的將來將會被廣泛應用于實際工作中。將廢用于生產硫磺混凝土，其實只只需經過簡單的烘干磨碎即可，制備工藝簡單，且產品性能優良。生產出來的硫磺混凝土具有良好的性能，包括：1）極低的滲水率，有相關數據表明：其滲水率一般只有普通水泥塊的4%左右，并且隨著密度的增大，其滲水率層越低的趨勢；2）超強的抗酸腐蝕能力；3）優良的力學性能。雖然硫磺混凝土具有良好的抗強酸和鹽等腐蝕的能力，但在強堿溶液中，抗腐蝕能力的性能將會降低。

硫磺混凝土之所以能夠擁有市場，主要是因為：利用該種混凝土生產的建筑材料在加熱到一定溫度時，會熔化成為流體，進而可以對其重新加工成型，減少材料的不必要浪費。同時，當硫磺處于液態時，其往往具有較強的粘結和包裹能力，并且固結后的表面致密。因此，生產出來的硫磺混凝土基本上不會出現鹽分外滲現象，且硫酸根的含量基本上不會對其性能產生影響。

4 結論

如果只是將錳礦廢渣進行露天堆積，不僅會對堆積場周圍的土壤造成嚴重的生態破壞，同時還會在一定程度上改變土壤原有的結構，不利于農作物的健康生長。考慮到錳礦廢渣中往往會含有的一定量的有價金屬，所以可以通過一定的方式和方法加以回收利用，以便能夠將其變廢為寶，促進資源的合理利用和良性發展。

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