張如筠

1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430205

2.武漢市廣播電視大學(xué)，湖北武漢 430033

0 引言

錳礦渣實(shí)質(zhì)上是指以錳礦石冶煉生鐵過(guò)程中排出的熔渣在高溫熔融狀態(tài)下經(jīng)水淬急冷后形成的一種廢渣。就目前我國(guó)錳礦渣的回收利用而言，其還未得到充分的開(kāi)發(fā)利用，隨著錳礦渣量的不斷增加，不僅僅會(huì)導(dǎo)致廢渣堆積如山、污染環(huán)境、占用場(chǎng)地、阻礙交通，同時(shí)這也是一種資源的浪費(fèi)，因?yàn)閺U渣中含有一些可以被再次回收利用的物質(zhì)，可以通過(guò)一定的回收方式將去利用于其它方面，而減少?gòu)U渣對(duì)環(huán)境地破壞。

1 廢渣的危害

由于廢渣中含有一定量的重金屬離子，如果對(duì)其處理不當(dāng)，不僅僅會(huì)直接污染環(huán)境，也會(huì)間接地對(duì)人類(lèi)的健康產(chǎn)生威脅，就其主要的危害可以歸納如下。

1.1 對(duì)土壤的污染

在處理廢渣時(shí)，如果直接將其堆放在土壤之上，而不經(jīng)過(guò)任何的處理措施，將會(huì)直接對(duì)土壤造成嚴(yán)重的污染。這主要是因?yàn)椋簭U渣的露天堆放不僅會(huì)占用大量的土地，同時(shí)，廢渣的中的重金屬離子會(huì)隨著雨水等逐漸滲入到土壤中，而在一定程度上破壞土壤原有的結(jié)構(gòu)、以致土壤的基質(zhì)被污染、養(yǎng)分流失等問(wèn)題。

1.2 對(duì)水體的污染

錳礦廢渣在風(fēng)化淋溶的作用下，其內(nèi)部的大量重金屬離子會(huì)被遷移到周?chē)牡乇硭?，有的甚至遷移到了地下水中，使得水體中的重金屬離子含量超標(biāo)，而影響生活用水的質(zhì)量。

1.3 對(duì)生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)的影響

隨著錳礦廢渣中的錳、鉛等重金屬進(jìn)入環(huán)境，這些重金屬會(huì)長(zhǎng)期蓄積于土壤中，當(dāng)量達(dá)到一定程度時(shí)，便會(huì)降低自然界的自?xún)裟芰?，最終的結(jié)果便是降低土壤自身的肥力。如果利用這樣的土體進(jìn)行種植，一旦重金屬被植物吸入體內(nèi)，便會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的減少，甚至危害人的健康。另一方面，土中的重金屬還將會(huì)遷移到相鄰的環(huán)境介質(zhì)中，遇到降雨時(shí)，還會(huì)隨著雨水滲透到更深層土壤里，一步一步地影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

2 廢渣的處理利用現(xiàn)狀

2.1 物理法

利用物理法對(duì)廢渣進(jìn)行處理一般有兩種方式：1）電動(dòng)修復(fù)，實(shí)質(zhì)上是指在電場(chǎng)的作用下，廢渣內(nèi)部的重金屬離子和一些無(wú)機(jī)離子會(huì)被運(yùn)輸?shù)诫姌O方向，然后對(duì)其進(jìn)行集中處理；2）淋溶法，指的是利用淋洗液將廢渣中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到液相中，進(jìn)而做進(jìn)一步的回收利用。這兩種方法雖然簡(jiǎn)單可行，但是都有一定的弊端。

2.2 化學(xué)處理法

所謂的化學(xué)處理法一般指的是：在廢渣中加入一定量的化學(xué)試劑，讓這些試劑中的元素與重金屬離子發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在一定程度上降低這些廢渣對(duì)環(huán)境的污染毒性。常用的化學(xué)試劑有兩類(lèi)，一類(lèi)是通過(guò)改變廢渣填埋土壤的酸堿性，使重金屬離子通過(guò)形成難溶性的沉淀而加以消除；另一類(lèi)是讓這些廢渣與重金屬離子絡(luò)合或者螯合反應(yīng)，進(jìn)而生成絡(luò)合物或者螯合物，達(dá)到降低其活性的作用。化學(xué)處理法的一大弊端在于經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，同時(shí)有些化學(xué)反應(yīng)往往比較難控制，且有些化學(xué)反應(yīng)是可逆的。

3 實(shí)際中常采用的回收利用途徑

3.1 錳礦廢渣作為混凝土礦物摻合料

有部分生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)在著手將這種廢渣用于混凝土中制成礦物摻合料，將其看作變廢為寶的環(huán)保材料，相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，錳礦廢渣可作水泥的混合材料和混凝土的摻合材料，具體的依據(jù)如下所示：

1）通過(guò)對(duì)這些廢渣進(jìn)行化學(xué)成分分析以及相應(yīng)的力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果表明錳礦廢渣具有一定的潛在活性，能夠用作水泥的混合材料和混凝土的摻合材料；

2）雖然錳礦廢渣內(nèi)部含有一定量的MgO，可能會(huì)產(chǎn)生體積不安定性，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行從壓蒸安定性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明廢渣中的MgO 呈化合態(tài)?；蠎B(tài)的MgO 不但不會(huì)產(chǎn)生體積不安定性，反而會(huì)隨著其含量的不斷增加，會(huì)在一定程度上降低混凝土的膨脹率；

3）通過(guò)對(duì)廢渣進(jìn)行物理性能試驗(yàn)可知：錳礦廢渣的摻入會(huì)在一定程度上提高拌合物的減水作用；同時(shí)錳礦廢渣的存在會(huì)增大砂漿的泌水率；

4）有相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，錳礦廢渣的摻入能夠降低砂漿的早期強(qiáng)度，隨著齡期的不斷增加，其作用也會(huì)隨之增強(qiáng)。

3.2 電解錳廢渣作肥料

考慮到錳礦廢渣中含有一定量的有機(jī)質(zhì)，如：錳、硒、氨等營(yíng)養(yǎng)元素，如果能將其用作肥料，將會(huì)在很大程度上促進(jìn)植物的生長(zhǎng)速度。有相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明：可以將經(jīng)過(guò)處理的錳礦廢渣調(diào)配成肥料，為了進(jìn)一步地證實(shí)這一研究結(jié)果，我們對(duì)農(nóng)作物施用該肥。并記錄下農(nóng)作物的生產(chǎn)情況，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：1）該混配肥能在一定程度上促進(jìn)農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)；2）該混配肥能夠改善土壤的理化性狀，有利于作物根系的生長(zhǎng)。

如果對(duì)廢渣進(jìn)行磷化處理，便能夠制取全價(jià)肥。具體方法是：廢渣中加 入一定量的生磷礦粉，然后對(duì)其進(jìn)行經(jīng)攪，待熟化后，便可制得富含各種農(nóng)作物所需營(yíng)養(yǎng)成分的全價(jià)肥。值得注意的是：由于廢渣中一般含有一定量的硫化物，所以在將其制成肥料時(shí)，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行脫硫處理，以防止硫化物腐蝕禾根。

3.3 用作水泥的緩凝劑

緩凝劑的實(shí)際作用在于減緩水泥的凝固過(guò)程，在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)采用天然的石膏來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。從廢渣的成分出發(fā)，由于其內(nèi)部含有一定量的氧化鈣和三氧化硫，這兩種成分進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)便能夠制的石膏，既所謂的無(wú)水硫酸鈣。已經(jīng)有相關(guān)人士對(duì)其進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：將錳礦廢渣經(jīng)過(guò)105℃的低溫烘干處理，然后在對(duì)其進(jìn)行300℃的高溫煅燒后，這時(shí)的廢渣便能夠在一定程度上代替石膏來(lái)配制水泥。需要注意的是，實(shí)際工作中一般不會(huì)采用全部代替的方式，因?yàn)檫@樣生產(chǎn)出來(lái)的水泥往往性能較差。

3.4 用于生產(chǎn)硫磺混凝土

雖然硫磺混凝土現(xiàn)在還是一種新型混凝土，但是在不久的將來(lái)將會(huì)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工作中。將廢用于生產(chǎn)硫磺混凝土，其實(shí)只只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的烘干磨碎即可，制備工藝簡(jiǎn)單，且產(chǎn)品性能優(yōu)良。生產(chǎn)出來(lái)的硫磺混凝土具有良好的性能，包括：1）極低的滲水率，有相關(guān)數(shù)據(jù)表明：其滲水率一般只有普通水泥塊的4%左右，并且隨著密度的增大，其滲水率層越低的趨勢(shì)；2）超強(qiáng)的抗酸腐蝕能力；3）優(yōu)良的力學(xué)性能。雖然硫磺混凝土具有良好的抗強(qiáng)酸和鹽等腐蝕的能力，但在強(qiáng)堿溶液中，抗腐蝕能力的性能將會(huì)降低。

硫磺混凝土之所以能夠擁有市場(chǎng)，主要是因?yàn)椋豪迷摲N混凝土生產(chǎn)的建筑材料在加熱到一定溫度時(shí)，會(huì)熔化成為流體，進(jìn)而可以對(duì)其重新加工成型，減少材料的不必要浪費(fèi)。同時(shí)，當(dāng)硫磺處于液態(tài)時(shí)，其往往具有較強(qiáng)的粘結(jié)和包裹能力，并且固結(jié)后的表面致密。因此，生產(chǎn)出來(lái)的硫磺混凝土基本上不會(huì)出現(xiàn)鹽分外滲現(xiàn)象，且硫酸根的含量基本上不會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

如果只是將錳礦廢渣進(jìn)行露天堆積，不僅會(huì)對(duì)堆積場(chǎng)周?chē)耐寥涝斐蓢?yán)重的生態(tài)破壞，同時(shí)還會(huì)在一定程度上改變土壤原有的結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)?？紤]到錳礦廢渣中往往會(huì)含有的一定量的有價(jià)金屬，所以可以通過(guò)一定的方式和方法加以回收利用，以便能夠?qū)⑵渥儚U為寶，促進(jìn)資源的合理利用和良性發(fā)展。

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