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电解锰渣建材资源化研究现状与展望(5)
电解锰渣生产陶粒并进行相关产品的开发利用也是目前电解锰渣建材资源化利用的一个研究方向。黄川等[59]利用42.02%的电解锰渣、54.63%的粉煤灰和3.35%的木屑,制备了满足GB/T —2010要求的700级轻骨料。胡超超等[60]以12%的垃圾飞灰、43%的电解锰渣和45%的粉煤灰制备了陶粒。结果表明,颗粒强度为769N、堆积密度为687kg/m3、1h 吸水率为6.44%。向晓东等[61]发明了一种电解硫酸锰渣制备陶粒的方法,利用50~70份电解锰渣、20~30 份黏土、10~20 份粉煤灰和5~15份赤泥制备了颗粒抗压强度为5.1MPa、堆积密度为546kg/m3、1h吸水率为4.12%的陶粒。
虽然利用电解锰渣制备玻璃陶瓷和陶粒技术可行、产品性能优良,但目前还停留在实验室阶段,未见工业化生产。这是因为相关产品生产成本较高,虽然部分生产工艺简单,但整体而言工艺复杂,氨的脱除和回收工艺不成熟。从产业化角度来看,电解锰渣产渣地并不是玻璃陶瓷和陶粒的主要产地,产业化示范和工业化生产缺乏市场助推力,同时电解锰渣掺量不高,并不能实现电解锰渣的规模化消纳。最后,所制备产品的后续开发利用尚不明确,未形成经济合理的产业链。
4.4 其他建筑材料
电解锰渣还可制备路基材料和地聚物。Zhang等[62]利用30%的电解锰渣、10%的赤泥、5%的电石渣、5%的矿物掺合料、50%~60%的骨料和3%的水泥制备了路基材料,7天无侧限抗压强度达到5.6MPa,超过了中国标准中公路路基3~5MPa 的强度要求。同时,此体系实现了电解锰渣中重金属的固化。黄煜镔等[63]发现5~10 份电解锰渣、5~10 份流化床燃煤固硫灰渣可替代水泥和石灰固化红黏土制备满足公路施工要求的路基材料。Zhao等[64]发现,水灰比为0.45、碱激发剂为10%时,利用80%的电解锰渣、10%的镁渣和10%的粉煤灰,可制备28 天抗压和抗折强度分别为8.89MPa 和1.22MPa 的地聚物。王亚光[65]利用电解锰渣和粉煤灰制备了地聚物,结果表明电解锰渣掺量为30%时,抗压和抗折强度分别为43.46MPa 和9.92MPa,可实现电解锰渣中重金属离子的固化。Zhan等[66]利用75%的垃圾飞灰和25%的电解锰渣制备了地聚物,结果表明NaOH溶液固含量为0.50时,重金属离子固化效果最佳。Han等[67]发现,河砂与电解锰渣重量比为0.80、磷酸质量分数为65%时,经80℃固化2天,地聚物的抗压强度达到96.30MPa,锰的固化效率为95.40%。
尽管制备路基材料和地聚物为电解锰渣建材资源化利用提供了新的思路,但目前的研究主要集中在强度等宏观性能上,浸出毒性、微观性能、耐久性和固化机理的研究相对较少。同时,由于重金属离子和的稳定和去除工艺不成熟,产品市场需求不足,使用相关产品可能会造成二次污染,上述研究难以实现工业化。
4.5 电解锰渣制备水泥混合材和蒸压加气混凝土可行性分析
综合市场和技术因素,电解锰渣制备水泥混合材可行。从市场容量来看,水泥和混凝土废渣消纳量大,可实现电解锰渣规模化利用,市场前景广阔。但混凝土掺合料主要是发挥粉体的火山灰效应、形态效应、微集料效应和界面效应,作用是改善混凝土的工作性能、耐久性能和抗腐蚀性能,活性要求较高,细度要求也高,有严格的标准《混凝土用复合掺合料》(JG/T 486—2015);而水泥混合材只是水泥原材料之一,主要作用是改善水泥的性能、调节水泥标号和增加水泥产量,活性和细度要求相对较低,并无严格的标准要求,只需检测所生产水泥的性能。技术上,混凝土掺合料要求更高,普通Ⅲ型复合掺合料规定:细度(45μm 筛余,质量分数)≤30%,流动度比≥95%,7 天活性指数≥65%,28 天活性指数≥70%,含水率≤1.0%,SO3含量≤3.5%,经过简单预处理的电解锰渣并不能达到标准要求,需与高活性矿物掺合料如粉煤灰、矿粉和硅灰等复配,并球磨至相应细度;水泥混合材活性要求低,经简单预处理和配方调整即可利用,同时水泥回转窑窑尾余热可以对电解锰渣进行干燥脱水,降低处置成本。混凝土掺合料主要供应到商品混凝土搅拌站,而混凝土生产过程中为了降低生产成本,需要掺加大量高活性、高性能的复合掺合料,以电解锰渣为主要原料难以生产满足实际生产需求的优质复合掺合料。水泥混合材主要用于生产水泥,活性要求低,电解锰渣经适当预处理即可利用。
综合市场和技术因素,电解锰渣制备蒸压加气混凝土可行。蒸压加气混凝土具有轻质、保温性能好、隔音效果佳、抗渗性能、耐火性能好和易施工等优势,随着装配式建筑的迅猛发展,蒸压加气混凝土市场机遇良好。技术上,蒸压加气混凝土中电解锰渣掺量可达60%,脱硫脱氨措施得当时,蒸压体系(0.5~0.8MPa,175~205℃,10h)可实现电解锰渣中低活性硅、铝、钙的活化,同时还可固化重金属离子。电解锰渣的高含水率、低活性、重金属离子多严重制约其在路基材料、免烧砖等建材产品中的资源化利用。但对于蒸压加气混凝土体系,高含水率和低活性不再是限制性因素,同时蒸压加气混凝土电解锰渣掺量高,可实现电解锰渣的规模化利用。
文章来源:《江西建材》 网址: http://www.jxjcbjb.cn/qikandaodu/2021/0303/795.html