锰渣的来源、危害及处理方法

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锰渣的来源、危害及处理方法


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锰渣的来源及危害

电解锰渣产生在压滤环节,是锰矿粉经过硫酸浸泡后再经过固液分离即用压滤机过滤后的产物。单位电解锰产品产生的锰渣量与使用的锰矿石品位有关,目前我国电解锰企业使用的基本都是贫锰矿,生产过程中产生大量的电解锰废渣。据相关文献记载,我国目前存量锰渣已达5000万吨以上,同时每年新增1000多万吨锰渣。主要分布在湖南、广西、重庆、贵州、湖北、宁夏和四川等地区,尤其在“锰三角”地区,即湖南湘西自治州花垣县、贵州省铜仁地区松桃县、重庆秀山县存量较大。

根据国家清洁生产中心实际测定,锰渣中硫酸盐、氨氮、锰等含量严重超标,砷、汞、硒的浓度也较高。一般一个企业有一个或几个锰渣堆放场。不合理的堆放方式,对周边地表水、地下水、河流底泥、土壤造成了严重污染。锰渣在河道和水库的大量沉积,影响着流域生态环境和饮用水源安全。随着时间的推移,沉积物中的有毒物质含量将不断增加,并可能对饮用水源和居民生活造成长期的威胁。此外,锰渣采用干式排尾方式(干法排放)排放至锰渣库的,缺乏标准规范,导致溃坝事故时有发生。

锰渣的处理方法

当前国内外综合利用锰渣资源,主要有以下几条途径:

1.用于水泥生产

(l)生产普通硅酸款水泥 锰渣的主要物相是无定形玻璃体,具有较高的活性,在激发剂的作用下能起水化反应而产生胶凝性,可作为水泥生料和水泥混合材用于生产普通硅酸盐水泥[7]。江西新余钢铁总厂利用锰渣生产普通硅酸盐水泥,每生产一吨水泥约消耗锰渣860kg,年利用锰渣10万吨。李文斌[8]等综合利用硅锰渣、镍渣、煤研石、粉煤灰等固体废渣,合理配料,在机立窑上烧成熟料生产普通硅酸盐水泥。该水泥物化性能均满足水泥标准要求,取得了显著的社会效益和经济效益。

(2)代替熟料晶种配料生产高标号水泥 蒋冬青等[9,10]分析了利用锰渣代替熟料晶种配料的机理,论述了利用锰渣代替熟料品种配料在塔式机立窑上锻烧高强度硅酸盐水泥熟料以及稳定生产水泥的方法和措施。湖南益阳裕民水泥有限公司用锰渣代替熟料晶种配料生产高标号水泥。生产实践证明,用锰渣作非熟料品种配料,可以显著改善生料的易烧性,提高熟料质量,提高机立窑台时产量,降低熟料热耗和生产成本。目前,该公司已能稳定生产水泥,深受用户青睐,取得了较好的经济效益,同时又综合利用了工业废渣,具有一定的社会效益。

(3)代替石膏作水泥缓凝剂 电解锰渣为含CaSO4·2H2O较高的工业废料,如果加以利用,将获得较好的经济效益与社会效益。用废锰渣替代石膏作水泥缓凝剂对于节约石膏资源、利用工业废渣和保护环境等方面意义重大,值得在水泥工业中推广应用。冯云等[11,12]利用陕西石头河电解锰厂锰渣代替石膏作水泥缓凝剂,研究表明在理论、试验和生产实践上均是可行的。贵州省黔东水泥厂曾木森[13]等把铜津电解锰厂的工业废锰渣引入到水泥生产中替代部分石膏,从而改变了该厂水泥颜色(原水泥颜色带黄色不能满足顾客要求),有效改善了水泥的颗粒级配,为该厂带来了巨大的经济效益。锰渣在水泥生产方面的应用,不仅减少了环境污染,同时也为水泥生产找到了新资源,适用于水泥生产。

2.用于生产灰渣砖[14] 江西新余钢铁总厂用锰渣与高炉瓦斯灰生产灰渣砖,无需烧制,不需要特别养护,在室外自然放置7天后,抗压强度可达6~9 3M P a ,抗折强度可达1.7~2.4MPa。

3.用于生产小型空心砌块 在锰渣中加入少量水泥,再加水搅拌均匀,经成型机挤压成型,生产小型空心砌块。生产的小型空心砌块经自然养护后,可代替红砖用于一般工业和民用建筑。

4.用于混凝土生产 硅锰渣用于生产C60混凝土[14]。硅锰渣中含有较高的玻璃体,潜在活性很高,在激发剂的存在下其活性得到发挥。利用水泥水化时产生大量的Ca(OH)2,以及水泥中含有3%~5%的二水石膏,这些激发剂将与锰渣超细微粒发生二次反应产生多种新物质,使混凝土强度得到较大的提高。辽宁省辽阳辽化朝阳二建总公司将烘干、球磨后的锰渣超细微粒、水泥、沙子和碎石混合,再加入适量的高效减水剂,三天可以达到普通混凝土七天的强度,增加混凝土强度10%~20%。

5.用作路基材料 锰渣经过筛分后的不同规格的渣可分别用于铁路道渣,代替土石料筑造公路路基、底基层、基层及路面筑造。

6.用锰渣制微晶玻璃研究 王志强等[15]以锰渣和碎玻璃等为主要原料制造微晶玻璃,研究表明在适当的工艺条件下能够制备出性能良好并具有很好装饰效果的微晶玻璃。

7.用于制备光泽银黑釉 陈翼渝[16]利用锰渣代替软锰矿制得了可供建筑陶瓷川的光泽银黑釉,且釉料结晶致密,玻化充分,釉面与坯体熔附性能良好,光泽度、抗冻性、抗渗性等性能十分优异。该研究为锰渣利用寻求到了一条有效的途径。

8.用锰渣制备硫酸锰 济南槐荫化工总厂王瑞京[17 ]等于1994年5月开始进行了用废锰渣制备硫酸锰的实验,10月份完成了小试工作,成功地生产出合格的硫酸锰产品。

9.用锰渣制造锰肥 锰是植物生长发育必须的营养成分。水溶性锰作为稻、麦、果树用肥,具有速效性而无长效性;构溶性(即柠檬酸可溶性)锰不仅作为锰质肥料,而且是很好的土壤改良剂,并具有长效性。邓建奇[18] 开展了废锰渣制备锰肥的工艺研究。试验表明利用废锰渣生产的锰肥,对改善土壤肥力、增加产量、提高农作物品质具有明显的作用,是一种投入少、增产效益显著的肥料。利用废锰渣制造锰肥,具有工艺简单、技术路线可靠、投资少、见效快等优点。

10.用锰渣制备地质聚合物 马帅[19]等以锰渣作为地质聚合物的主要原料,开展了锰渣制备地质聚合物的试验研究。通过测试其聚合物强度,分析了不同锰渣掺量对地质聚合物力学性能影响,并利用SEM、XRD等方法分析该类聚合物的反应产物,从而得出用锰渣制备地质聚合物的可行性。试验表明用锰渣制备地质聚合物,锰渣掺量80%为最佳,制备得到的地质聚合物前期强度发展较快,抗折强度5MPa以上,抗压强度62.5MPa以上。