錳渣的建材化利用

陳 晴

（銅仁職業技術學院工學院，貴州 銅仁 554300）

0 引言

作為常見的一種工業廢渣，如果對錳渣進行隨意堆放，不僅會導致大量土地資源被占用、浪費，同時由于錳渣中含有一定量的重金屬，也會對周圍生態環境造成污染和破壞。而通過對錳渣進行建材化利用，則可以在對錳渣廢棄物進行有效處理的同時，為豐富和創新土木建筑工程材料提供新可能。因此研究錳渣的建材化利用具有較高的現實意義。

1 電解錳渣與硅錳渣的簡要概述

1.1 電解錳渣

電解錳渣是企業在運用電解工藝生產制作各種錳產品時，所得到的渣狀固體廢棄物。例如國內許多化工企業會采用電解的方式從含有碳酸錳的錳礦石中獲得錳，但由于電解錳渣為經過反復壓濾后形成的廢渣，其顆粒較小，加之在大量除雜后錳渣中仍然含有鐵的氫氧化物膠體，受此影響使得難以完全壓濾殘留在電解錳渣當中的水分，進而導致電解錳渣通常具有較高的含水率[1]。此時電解錳渣中殘余的具有可溶性的重金屬離子將會經由水循環進入土壤中，進而對周圍水土環境造成污染與破壞。

1.2 硅錳渣

硅錳渣是在生產硅錳合金時所產生的渣狀固體廢棄物，這主要是由于化工企業在冶煉硅錳合金的過程中，通常會選擇使用錳礦、硅石等作為原材料，在高溫冶煉后冷卻至室溫的爐渣將會轉變為硅錳渣。根據相關資料可知，硅錳渣的主要組分包括二氧化硅、氧化鈣等，從化學成分角度來看硅錳渣屬于一種酸性合金渣。而在顆粒狀的硅錳渣當中，玻璃體是其最為主要的礦物成分，與其他普通金屬渣相比，硅錳渣的更容易研磨。并且在研磨之后塊狀硅錳渣的粒徑大多為2μm 到20μm 或100μm 到120μm 之間，因此使得硅錳渣可以同水泥進行互補，這也為硅錳渣的建材化利用奠定了良好基礎。

2 錳渣的建材化利用方式分析

2.1 錳渣用于水泥生產

無論是硅錳渣還是電解錳渣均可以用于水泥生產中。一般在生產水泥時，會加入一定量的石膏，用以對水泥凝結時間進行相應調節。有研究人員發現電解錳渣當中含有一定量二水石膏，因此可將其作為一種水泥緩凝劑被用于水泥生產中。但值得注意的是，電解錳渣作為一種惰性硅鋁質材料，其含有豐富的硫酸鹽和非活性二氧化硅，因此只將電解錳渣作為水泥緩凝劑難以取得理想的水泥緩凝效果。而存在于電解錳渣當中的硫酸鹽形態主要呈現為二水石膏、硫酸銨與硫酸錳等，因此本文認為，通過將適量的生石灰加入到電解錳渣當中，將原本電解錳渣中其他各種形態的硫酸鹽統一轉化成二水石膏，便可以有效發揮電解錳渣作為水泥緩凝劑的應有效用[2]。另外，也有研究證明顆粒狀硅錳渣在用作堿激發凝膠材料方面也具有一定優勢。雖然在短時間內采用無水硫酸鈉激發膠凝材料難以獲得理想的強度效果，但當時間超過28 天后，其強度將會明顯提升，因此通過摻入適量的無水硫酸鈉可以使得顆粒狀硅錳渣堿激發材料獲得良好的激發效果，進而使得材料自身具有較高強度。通過將顆粒狀硅錳渣用作堿激發凝膠材料，不僅可以有效滿足水泥生產要求，同時在對此類建筑材料進行合理使用下，也能夠在一定程度上改善水泥材料的性能，切實保障建筑工程的水泥材料質量。

2.2 用作混凝土摻合料

在當前的諸多建筑工程中均以混凝土作為一項基礎材料，而錳渣自身的理化特性也使其可以有效用作混凝土摻合料。將錳渣作為混凝土摻合料，有助于增強混凝土的性能，同時在對錳渣進行建材化利用的過程中，也可以達到控制建筑材料成本，避免因隨意處置錳渣而對周圍生態環境造成污染與破壞。例如有研究顯示，因硅錳渣當中以玻璃體作為其主要礦物成分，通過使用合適的激發劑可以使得硅錳渣具有更高的活性，由此增強混凝土的強度。如竇林瑞（2017）通過實驗證明，在水泥漿中摻入40%硅錳渣，可以令混凝土獲得最為理想的使用性能。如果所使用的混凝土摻合料為顆粒狀硅錳渣，則其在水泥漿中的摻入量需要控制在30%[3]。在合理運用硅錳渣作為混凝土摻合料并對其摻入量進行嚴格控制下，可以有效提高混凝土的抗凍性并改善其干縮性能，有助于全面提升混凝土使用質量，切實保障建筑工程施工質量水平。

2.3 用于制備墻體材料

錳渣同樣還可運用在墻體材料的制備中。本文通過查閱相關研究資料，了解到在嚴格按照規定要求對電解錳渣以及粉煤灰、頁巖進行科學配比下，通過對其進行燒結，在經過兩個小時的1000℃高溫燒結下可以制造出具有較高使用性能的燒結磚，將其作為建筑工程的墻體材料可以在有效控制建筑施工墻體材料成本的同時，切實滿足工程對墻體材料的使用需求。不僅如此，也有研究人員通過實驗發現在按照既定比例將電解錳渣與粉煤灰、水泥以及石灰進行充分均勻混合后，將一定量的骨料摻入其中，對其進行高壓成型所得到的電解錳渣磚，無需進行燒結處理便可以獲得良好的使用性能。而在實際進行建筑工程施工時，如果將其中至少1/2 的自然粗集料改為使用塊狀硅錳渣，同樣有助于提高混凝土的強度和耐磨損性，對于延長建筑墻體材料的使用壽命具有積極作用。

2.4 制作微晶玻璃材料

在我國大力發展建筑行業的過程中，建筑玻璃幕墻施工技術應運而生，玻璃這一材料在建筑施工建設中的應用范圍也逐漸拓廣，在合理使用玻璃這一建筑材料下，有助于增強建筑工程的美觀性，同時也有助于保障建筑工程的采光性，使得建筑可以更多地利用自然采光和自然通風，以此有效降低整體建筑能耗，實現綠色建筑的目標。有研究顯示，錳渣可有效被用于制造微晶玻璃材料，例如在硅錳渣當中，部分化學成分可有效促使微晶玻璃形成，可在一定程度上加快溶制速度，摻入適量硅錳渣制作而成的微晶玻璃材料，即保留了傳統玻璃的基本性能，同時還具備陶瓷性能，是一種較為理想的綜合性建筑玻璃材料。

3 結束語

總而言之，因受到錳渣自身特殊性和理化特性的影響，為錳渣運用在建筑材料中提供了可能性。事實證明，錳渣可有效用于水泥生產，并作為混凝土摻合料，對制備墻體材料與微晶玻璃材料等也具有一定積極作用。通過將原本廢棄的錳渣作為一項資源進行建材化利用，可以在有效解決錳渣處理問題的同時，避免出現資源浪費和環境污染的情況，并促進企業實現可持續發展。