锰渣的建材化利用

陈 晴

（铜仁职业技术学院工学院，贵州 铜仁 554300）

0 引言

作为常见的一种工业废渣，如果对锰渣进行随意堆放，不仅会导致大量土地资源被占用、浪费，同时由于锰渣中含有一定量的重金属，也会对周围生态环境造成污染和破坏。而通过对锰渣进行建材化利用，则可以在对锰渣废弃物进行有效处理的同时，为丰富和创新土木建筑工程材料提供新可能。因此研究锰渣的建材化利用具有较高的现实意义。

1 电解锰渣与硅锰渣的简要概述

1.1 电解锰渣

电解锰渣是企业在运用电解工艺生产制作各种锰产品时，所得到的渣状固体废弃物。例如国内许多化工企业会采用电解的方式从含有碳酸锰的锰矿石中获得锰，但由于电解锰渣为经过反复压滤后形成的废渣，其颗粒较小，加之在大量除杂后锰渣中仍然含有铁的氢氧化物胶体，受此影响使得难以完全压滤残留在电解锰渣当中的水分，进而导致电解锰渣通常具有较高的含水率[1]。此时电解锰渣中残余的具有可溶性的重金属离子将会经由水循环进入土壤中，进而对周围水土环境造成污染与破坏。

1.2 硅锰渣

硅锰渣是在生产硅锰合金时所产生的渣状固体废弃物，这主要是由于化工企业在冶炼硅锰合金的过程中，通常会选择使用锰矿、硅石等作为原材料，在高温冶炼后冷却至室温的炉渣将会转变为硅锰渣。根据相关资料可知，硅锰渣的主要组分包括二氧化硅、氧化钙等，从化学成分角度来看硅锰渣属于一种酸性合金渣。而在颗粒状的硅锰渣当中，玻璃体是其最为主要的矿物成分，与其他普通金属渣相比，硅锰渣的更容易研磨。并且在研磨之后块状硅锰渣的粒径大多为2μm 到20μm 或100μm 到120μm 之间，因此使得硅锰渣可以同水泥进行互补，这也为硅锰渣的建材化利用奠定了良好基础。

2 锰渣的建材化利用方式分析

2.1 锰渣用于水泥生产

无论是硅锰渣还是电解锰渣均可以用于水泥生产中。一般在生产水泥时，会加入一定量的石膏，用以对水泥凝结时间进行相应调节。有研究人员发现电解锰渣当中含有一定量二水石膏，因此可将其作为一种水泥缓凝剂被用于水泥生产中。但值得注意的是，电解锰渣作为一种惰性硅铝质材料，其含有丰富的硫酸盐和非活性二氧化硅，因此只将电解锰渣作为水泥缓凝剂难以取得理想的水泥缓凝效果。而存在于电解锰渣当中的硫酸盐形态主要呈现为二水石膏、硫酸铵与硫酸锰等，因此本文认为，通过将适量的生石灰加入到电解锰渣当中，将原本电解锰渣中其他各种形态的硫酸盐统一转化成二水石膏，便可以有效发挥电解锰渣作为水泥缓凝剂的应有效用[2]。另外，也有研究证明颗粒状硅锰渣在用作碱激发凝胶材料方面也具有一定优势。虽然在短时间内采用无水硫酸钠激发胶凝材料难以获得理想的强度效果，但当时间超过28 天后，其强度将会明显提升，因此通过掺入适量的无水硫酸钠可以使得颗粒状硅锰渣碱激发材料获得良好的激发效果，进而使得材料自身具有较高强度。通过将颗粒状硅锰渣用作碱激发凝胶材料，不仅可以有效满足水泥生产要求，同时在对此类建筑材料进行合理使用下，也能够在一定程度上改善水泥材料的性能，切实保障建筑工程的水泥材料质量。

2.2 用作混凝土掺合料

在当前的诸多建筑工程中均以混凝土作为一项基础材料，而锰渣自身的理化特性也使其可以有效用作混凝土掺合料。将锰渣作为混凝土掺合料，有助于增强混凝土的性能，同时在对锰渣进行建材化利用的过程中，也可以达到控制建筑材料成本，避免因随意处置锰渣而对周围生态环境造成污染与破坏。例如有研究显示，因硅锰渣当中以玻璃体作为其主要矿物成分，通过使用合适的激发剂可以使得硅锰渣具有更高的活性，由此增强混凝土的强度。如窦林瑞（2017）通过实验证明，在水泥浆中掺入40%硅锰渣，可以令混凝土获得最为理想的使用性能。如果所使用的混凝土掺合料为颗粒状硅锰渣，则其在水泥浆中的掺入量需要控制在30%[3]。在合理运用硅锰渣作为混凝土掺合料并对其掺入量进行严格控制下，可以有效提高混凝土的抗冻性并改善其干缩性能，有助于全面提升混凝土使用质量，切实保障建筑工程施工质量水平。

2.3 用于制备墙体材料

锰渣同样还可运用在墙体材料的制备中。本文通过查阅相关研究资料，了解到在严格按照规定要求对电解锰渣以及粉煤灰、页岩进行科学配比下，通过对其进行烧结，在经过两个小时的1000℃高温烧结下可以制造出具有较高使用性能的烧结砖，将其作为建筑工程的墙体材料可以在有效控制建筑施工墙体材料成本的同时，切实满足工程对墙体材料的使用需求。不仅如此，也有研究人员通过实验发现在按照既定比例将电解锰渣与粉煤灰、水泥以及石灰进行充分均匀混合后，将一定量的骨料掺入其中，对其进行高压成型所得到的电解锰渣砖，无需进行烧结处理便可以获得良好的使用性能。而在实际进行建筑工程施工时，如果将其中至少1/2 的自然粗集料改为使用块状硅锰渣，同样有助于提高混凝土的强度和耐磨损性，对于延长建筑墙体材料的使用寿命具有积极作用。

2.4 制作微晶玻璃材料

在我国大力发展建筑行业的过程中，建筑玻璃幕墙施工技术应运而生，玻璃这一材料在建筑施工建设中的应用范围也逐渐拓广，在合理使用玻璃这一建筑材料下，有助于增强建筑工程的美观性，同时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风，以此有效降低整体建筑能耗，实现绿色建筑的目标。有研究显示，锰渣可有效被用于制造微晶玻璃材料，例如在硅锰渣当中，部分化学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，掺入适量硅锰渣制作而成的微晶玻璃材料，即保留了传统玻璃的基本性能，同时还具备陶瓷性能，是一种较为理想的综合性建筑玻璃材料。

3 结束语

总而言之，因受到锰渣自身特殊性和理化特性的影响，为锰渣运用在建筑材料中提供了可能性。事实证明，锰渣可有效用于水泥生产，并作为混凝土掺合料，对制备墙体材料与微晶玻璃材料等也具有一定积极作用。通过将原本废弃的锰渣作为一项资源进行建材化利用，可以在有效解决锰渣处理问题的同时，避免出现资源浪费和环境污染的情况，并促进企业实现可持续发展。