電解錳渣用于建筑材料的硫酸鹽特性研究.pdf

1、電解錳渣是由碳酸錳礦采用電解法生產(chǎn)金屬錳過程中產(chǎn)生的濾渣，是一種含水率較高的黑色固體廢棄物，對環(huán)境和居民的生活帶來了嚴(yán)重的危害。針對其排放量大的特點(diǎn)，將其用于建筑材料是無害化及資源化利用比較有效的途徑之一，但目前對其基本性質(zhì)研究顯得很缺乏，部分研究還存在一定誤區(qū)。因此，對電解錳渣的基本性質(zhì)，特別是涉及建材資源化利用時的硫酸鹽性質(zhì)進(jìn)行研究顯得極為重要。
　　 本文首先通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差式掃描量熱

2、儀(DSC)、化學(xué)分析等手段對5種不同來源電解錳渣的基本性質(zhì)進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上研究了電解錳渣中硫酸鹽存在形式與溶出特性，并通過不同預(yù)處理對電解錳渣中硫酸鹽性質(zhì)進(jìn)行了重點(diǎn)研究。研究結(jié)果顯示：
　　 （1)電解錳渣主要以二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣和三氧化硫等氧化物組成，是一種含硫酸鹽的硅鋁質(zhì)材料；礦物組成以石英、莫來石、赤鐵礦以及二水石膏等為主；微觀結(jié)構(gòu)主要是針柱狀二水石膏晶體與其他物質(zhì)形成的混雜交織堆積結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)疏松多孔

3、。
　　 （2）電解錳渣熱分解特性有一定的二水石膏分解峰，但峰不易辨別，二水石膏含量有限。其硫酸鹽以二水硫酸鈣、硫酸銨和硫酸錳等多種形態(tài)存在，其中微溶性的二水石膏約占總硫酸鹽含量的60％—70％，是其主要存在形式。
　　 （3)在純水及飽和石灰水中，電解錳渣中硫酸鹽溶出均呈現(xiàn)早期溶解速度快，后期逐漸減緩的趨勢，溶解量隨灰水比呈線性增長關(guān)系。電解錳渣中總錳含量隨著流水處理時間的延長表現(xiàn)出前7天內(nèi)降低明顯，降低值約為原狀的1

4、4.5％，主要為水溶性錳的流失。
　　 （4)預(yù)處理劑不僅能使含水電解錳渣顆粒得到有效地分散,還能將其他形態(tài)硫酸鹽轉(zhuǎn)化為可建材資源化的石膏，增加量可達(dá)43％。同時，硫酸銨和硫酸錳也會隨著預(yù)處理劑摻入量及放置時間增加而逐漸變少，在摻入量為7％時，電解錳渣中已不含硫酸銨，硫酸錳含量也接近零，預(yù)處理劑對電解錳渣無害化預(yù)處理效果較好。
　　 （5)煅燒電解錳渣的主要礦物成分為無水石膏和石英。電解錳渣中硫酸鹽熱分解是分階段進(jìn)行的，

5、隨著溫度升高，各種形態(tài)硫酸鹽逐漸分解，當(dāng)溫度達(dá)到800℃時，其中二水石膏由于與其他雜質(zhì)形成低熔化合物而表現(xiàn)出分解溫度低且呈現(xiàn)階段性，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃時，電解錳渣中80％的硫酸鹽在前5分鐘內(nèi)分解完全，后期隨著加熱時間的延長也逐漸分解完畢。
　　 （6)隨著煅燒溫度升高，電解錳渣中硫酸鹽溶出量逐漸降低。同時，不同煅燒時間對電解錳渣中硫酸鹽的溶出量影響不顯著。當(dāng)預(yù)處理劑摻入量為7％，煅燒溫度為200℃時，煅燒處理后電解錳渣的28d