锰矿废渣回收利用途径的探讨

2013-08-15张如筠

科技传播 2013年7期

张如筠

1.武汉软件工程职业学院，湖北武汉 430205

2.武汉市广播电视大学，湖北武汉 430033

0 引言

锰矿渣实质上是指以锰矿石冶炼生铁过程中排出的熔渣在高温熔融状态下经水淬急冷后形成的一种废渣。就目前我国锰矿渣的回收利用而言，其还未得到充分的开发利用，随着锰矿渣量的不断增加，不仅仅会导致废渣堆积如山、污染环境、占用场地、阻碍交通，同时这也是一种资源的浪费，因为废渣中含有一些可以被再次回收利用的物质，可以通过一定的回收方式将去利用于其它方面，而减少废渣对环境地破坏。

1 废渣的危害

由于废渣中含有一定量的重金属离子，如果对其处理不当，不仅仅会直接污染环境，也会间接地对人类的健康产生威胁，就其主要的危害可以归纳如下。

1.1 对土壤的污染

在处理废渣时，如果直接将其堆放在土壤之上，而不经过任何的处理措施，将会直接对土壤造成严重的污染。这主要是因为：废渣的露天堆放不仅会占用大量的土地，同时，废渣的中的重金属离子会随着雨水等逐渐渗入到土壤中，而在一定程度上破坏土壤原有的结构、以致土壤的基质被污染、养分流失等问题。

1.2 对水体的污染

锰矿废渣在风化淋溶的作用下，其内部的大量重金属离子会被迁移到周围的地表水，有的甚至迁移到了地下水中，使得水体中的重金属离子含量超标，而影响生活用水的质量。

1.3 对生态环境结构的影响

随着锰矿废渣中的锰、铅等重金属进入环境，这些重金属会长期蓄积于土壤中，当量达到一定程度时，便会降低自然界的自净能力，最终的结果便是降低土壤自身的肥力。如果利用这样的土体进行种植，一旦重金属被植物吸入体内，便会导致产量的减少，甚至危害人的健康。另一方面，土中的重金属还将会迁移到相邻的环境介质中，遇到降雨时，还会随着雨水渗透到更深层土壤里，一步一步地影响整个生态系统。

2 废渣的处理利用现状

2.1 物理法

利用物理法对废渣进行处理一般有两种方式：1）电动修复，实质上是指在电场的作用下，废渣内部的重金属离子和一些无机离子会被运输到电极方向，然后对其进行集中处理；2）淋溶法，指的是利用淋洗液将废渣中的重金属离子转移到液相中，进而做进一步的回收利用。这两种方法虽然简单可行，但是都有一定的弊端。

2.2 化学处理法

所谓的化学处理法一般指的是：在废渣中加入一定量的化学试剂，让这些试剂中的元素与重金属离子发生一定的化学反应，进而在一定程度上降低这些废渣对环境的污染毒性。常用的化学试剂有两类，一类是通过改变废渣填埋土壤的酸碱性，使重金属离子通过形成难溶性的沉淀而加以消除；另一类是让这些废渣与重金属离子络合或者螯合反应，进而生成络合物或者螯合物，达到降低其活性的作用。化学处理法的一大弊端在于经济问题，同时有些化学反应往往比较难控制，且有些化学反应是可逆的。

3 实际中常采用的回收利用途径

3.1 锰矿废渣作为混凝土矿物掺合料

有部分生产线已经在着手将这种废渣用于混凝土中制成矿物掺合料，将其看作变废为宝的环保材料，相关实验已经证明，锰矿废渣可作水泥的混合材料和混凝土的掺合材料，具体的依据如下所示：

1）通过对这些废渣进行化学成分分析以及相应的力学性能测试，测试的结果表明锰矿废渣具有一定的潜在活性，能够用作水泥的混合材料和混凝土的掺合材料；

2）虽然锰矿废渣内部含有一定量的MgO，可能会产生体积不安定性，通过对其进行从压蒸安定性试验，试验结果表明废渣中的MgO 呈化合态。化合态的MgO 不但不会产生体积不安定性，反而会随着其含量的不断增加，会在一定程度上降低混凝土的膨胀率；

3）通过对废渣进行物理性能试验可知：锰矿废渣的掺入会在一定程度上提高拌合物的减水作用；同时锰矿废渣的存在会增大砂浆的泌水率；

4）有相关实验数据显示，锰矿废渣的掺入能够降低砂浆的早期强度，随着龄期的不断增加，其作用也会随之增强。

3.2 电解锰废渣作肥料

考虑到锰矿废渣中含有一定量的有机质，如：锰、硒、氨等营养元素，如果能将其用作肥料，将会在很大程度上促进植物的生长速度。有相关实验已经证明：可以将经过处理的锰矿废渣调配成肥料，为了进一步地证实这一研究结果，我们对农作物施用该肥。并记录下农作物的生产情况，数据结果显示：1）该混配肥能在一定程度上促进农作物的营养生长；2）该混配肥能够改善土壤的理化性状，有利于作物根系的生长。

如果对废渣进行磷化处理，便能够制取全价肥。具体方法是：废渣中加入一定量的生磷矿粉，然后对其进行经搅，待熟化后，便可制得富含各种农作物所需营养成分的全价肥。值得注意的是：由于废渣中一般含有一定量的硫化物，所以在将其制成肥料时，应该对其进行脱硫处理，以防止硫化物腐蚀禾根。

3.3 用作水泥的缓凝剂

缓凝剂的实际作用在于减缓水泥的凝固过程，在实际应用中往往会采用天然的石膏来进行调节。从废渣的成分出发，由于其内部含有一定量的氧化钙和三氧化硫，这两种成分进行一定的化学反应便能够制的石膏，既所谓的无水硫酸钙。已经有相关人士对其进行了研究，研究结果表明：将锰矿废渣经过105℃的低温烘干处理，然后在对其进行300℃的高温煅烧后，这时的废渣便能够在一定程度上代替石膏来配制水泥。需要注意的是，实际工作中一般不会采用全部代替的方式，因为这样生产出来的水泥往往性能较差。

3.4 用于生产硫磺混凝土

虽然硫磺混凝土现在还是一种新型混凝土，但是在不久的将来将会被广泛应用于实际工作中。将废用于生产硫磺混凝土，其实只只需经过简单的烘干磨碎即可，制备工艺简单，且产品性能优良。生产出来的硫磺混凝土具有良好的性能，包括：1）极低的渗水率，有相关数据表明：其渗水率一般只有普通水泥块的4%左右，并且随着密度的增大，其渗水率层越低的趋势；2）超强的抗酸腐蚀能力；3）优良的力学性能。虽然硫磺混凝土具有良好的抗强酸和盐等腐蚀的能力，但在强碱溶液中，抗腐蚀能力的性能将会降低。

硫磺混凝土之所以能够拥有市场，主要是因为：利用该种混凝土生产的建筑材料在加热到一定温度时，会熔化成为流体，进而可以对其重新加工成型，减少材料的不必要浪费。同时，当硫磺处于液态时，其往往具有较强的粘结和包裹能力，并且固结后的表面致密。因此，生产出来的硫磺混凝土基本上不会出现盐分外渗现象，且硫酸根的含量基本上不会对其性能产生影响。