錳渣的來源、危害及處理方法

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錳渣的來源、危害及處理方法


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錳渣的來源及危害

電解錳渣產生在壓濾環節,是錳礦粉經過硫酸浸泡后再經過固液分離即用壓濾機過濾后的產物。單位電解錳產品產生的錳渣量與使用的錳礦石品位有關,目前我國電解錳企業使用的基本都是貧錳礦,生產過程中產生大量的電解錳廢渣。據相關文獻記載,我國目前存量錳渣已達5000萬噸以上,同時每年新增1000多萬噸錳渣。主要分布在湖南、廣西、重慶、貴州、湖北、寧夏和四川等地區,尤其在“錳三角”地區,即湖南湘西自治州花垣縣、貴州省銅仁地區松桃縣、重慶秀山縣存量較大。

根據國家清潔生產中心實際測定,錳渣中硫酸鹽、氨氮、錳等含量嚴重超標,砷、汞、硒的濃度也較高。一般一個企業有一個或幾個錳渣堆放場。不合理的堆放方式,對周邊地表水、地下水、河流底泥、土壤造成了嚴重污染。錳渣在河道和水庫的大量沉積,影響著流域生態環境和飲用水源安全。隨著時間的推移,沉積物中的有毒物質含量將不斷增加,并可能對飲用水源和居民生活造成長期的威脅。此外,錳渣采用干式排尾方式(干法排放)排放至錳渣庫的,缺乏標準規范,導致潰壩事故時有發生。

錳渣的處理方法

當前國內外綜合利用錳渣資源,主要有以下幾條途徑:

1.用于水泥生產

(l)生產普通硅酸款水泥 錳渣的主要物相是無定形玻璃體,具有較高的活性,在激發劑的作用下能起水化反應而產生膠凝性,可作為水泥生料和水泥混合材用于生產普通硅酸鹽水泥[7]。江西新余鋼鐵總廠利用錳渣生產普通硅酸鹽水泥,每生產一噸水泥約消耗錳渣860kg,年利用錳渣10萬噸。李文斌[8]等綜合利用硅錳渣、鎳渣、煤研石、粉煤灰等固體廢渣,合理配料,在機立窯上燒成熟料生產普通硅酸鹽水泥。該水泥物化性能均滿足水泥標準要求,取得了顯著的社會效益和經濟效益。

(2)代替熟料晶種配料生產高標號水泥 蔣冬青等[9,10]分析了利用錳渣代替熟料晶種配料的機理,論述了利用錳渣代替熟料品種配料在塔式機立窯上鍛燒高強度硅酸鹽水泥熟料以及穩定生產水泥的方法和措施。湖南益陽裕民水泥有限公司用錳渣代替熟料晶種配料生產高標號水泥。生產實踐證明,用錳渣作非熟料品種配料,可以顯著改善生料的易燒性,提高熟料質量,提高機立窯臺時產量,降低熟料熱耗和生產成本。目前,該公司已能穩定生產水泥,深受用戶青睞,取得了較好的經濟效益,同時又綜合利用了工業廢渣,具有一定的社會效益。

(3)代替石膏作水泥緩凝劑 電解錳渣為含CaSO4·2H2O較高的工業廢料,如果加以利用,將獲得較好的經濟效益與社會效益。用廢錳渣替代石膏作水泥緩凝劑對于節約石膏資源、利用工業廢渣和保護環境等方面意義重大,值得在水泥工業中推廣應用。馮云等[11,12]利用陜西石頭河電解錳廠錳渣代替石膏作水泥緩凝劑,研究表明在理論、試驗和生產實踐上均是可行的。貴州省黔東水泥廠曾木森[13]等把銅津電解錳廠的工業廢錳渣引入到水泥生產中替代部分石膏,從而改變了該廠水泥顏色(原水泥顏色帶黃色不能滿足顧客要求),有效改善了水泥的顆粒級配,為該廠帶來了巨大的經濟效益。錳渣在水泥生產方面的應用,不僅減少了環境污染,同時也為水泥生產找到了新資源,適用于水泥生產。

2.用于生產灰渣磚[14] 江西新余鋼鐵總廠用錳渣與高爐瓦斯灰生產灰渣磚,無需燒制,不需要特別養護,在室外自然放置7天后,抗壓強度可達6~9 3M P a ,抗折強度可達1.7~2.4MPa。

3.用于生產小型空心砌塊 在錳渣中加入少量水泥,再加水攪拌均勻,經成型機擠壓成型,生產小型空心砌塊。生產的小型空心砌塊經自然養護后,可代替紅磚用于一般工業和民用建筑。

4.用于混凝土生產 硅錳渣用于生產C60混凝土[14]。硅錳渣中含有較高的玻璃體,潛在活性很高,在激發劑的存在下其活性得到發揮。利用水泥水化時產生大量的Ca(OH)2,以及水泥中含有3%~5%的二水石膏,這些激發劑將與錳渣超細微粒發生二次反應產生多種新物質,使混凝土強度得到較大的提高。遼寧省遼陽遼化朝陽二建總公司將烘干、球磨后的錳渣超細微粒、水泥、沙子和碎石混合,再加入適量的高效減水劑,三天可以達到普通混凝土七天的強度,增加混凝土強度10%~20%。

5.用作路基材料 錳渣經過篩分后的不同規格的渣可分別用于鐵路道渣,代替土石料筑造公路路基、底基層、基層及路面筑造。

6.用錳渣制微晶玻璃研究 王志強等[15]以錳渣和碎玻璃等為主要原料制造微晶玻璃,研究表明在適當的工藝條件下能夠制備出性能良好并具有很好裝飾效果的微晶玻璃。

7.用于制備光澤銀黑釉 陳翼渝[16]利用錳渣代替軟錳礦制得了可供建筑陶瓷川的光澤銀黑釉,且釉料結晶致密,?;浞?,釉面與坯體熔附性能良好,光澤度、抗凍性、抗滲性等性能十分優異。該研究為錳渣利用尋求到了一條有效的途徑。

8.用錳渣制備硫酸錳 濟南槐蔭化工總廠王瑞京[17 ]等于1994年5月開始進行了用廢錳渣制備硫酸錳的實驗,10月份完成了小試工作,成功地生產出合格的硫酸錳產品。

9.用錳渣制造錳肥 錳是植物生長發育必須的營養成分。水溶性錳作為稻、麥、果樹用肥,具有速效性而無長效性;構溶性(即檸檬酸可溶性)錳不僅作為錳質肥料,而且是很好的土壤改良劑,并具有長效性。鄧建奇[18] 開展了廢錳渣制備錳肥的工藝研究。試驗表明利用廢錳渣生產的錳肥,對改善土壤肥力、增加產量、提高農作物品質具有明顯的作用,是一種投入少、增產效益顯著的肥料。利用廢錳渣制造錳肥,具有工藝簡單、技術路線可靠、投資少、見效快等優點。

10.用錳渣制備地質聚合物 馬帥[19]等以錳渣作為地質聚合物的主要原料,開展了錳渣制備地質聚合物的試驗研究。通過測試其聚合物強度,分析了不同錳渣摻量對地質聚合物力學性能影響,并利用SEM、XRD等方法分析該類聚合物的反應產物,從而得出用錳渣制備地質聚合物的可行性。試驗表明用錳渣制備地質聚合物,錳渣摻量80%為最佳,制備得到的地質聚合物前期強度發展較快,抗折強度5MPa以上,抗壓強度62.5MPa以上。