电解锰渣对超硫酸盐水泥性能的影响

利用电解锰渣部分取代矿粉制备超硫酸盐水泥,研究其对超硫酸盐水泥强度、体积变化率和重金属浸出浓度的影响。结果表明,随着电解锰渣取代矿粉量的增加,水泥的标准稠度用水量逐渐增加,凝结时间先缩短后延长,强度先升高后降低,体积变化率略微增加,重金属浸出浓度低于V类地表水限值。适量电解锰渣取代矿粉制备超硫酸盐水泥,对水泥强度有利,对水泥其它性能无明显的不利影响,而且重金属可以得到有效固化,是一种潜在的资源化利用电解锰渣的有效途径。

超硫酸盐水泥是一种低碳水泥，主要由矿渣、硫酸盐组分以及适量的碱性成分磨细、混合而得的一种水硬性胶凝材料。该水泥的生产不存在烧成工艺，碳排放低，同时还利用大量的工业固废，是一种拥有良好应用前景的“绿色建筑材料”，符合当前可持续发展的要求。

本文把锰渣处置与超硫酸盐水泥的制备联系起来，尝试以锰渣部分替代矿渣来制备超硫酸盐水泥，使锰渣的潜在活性和硫酸盐组分得到利用，重金属等有害物质在超硫酸盐水泥中得到有效固化，以开辟1条安全和经济处置锰渣的新途径，保护生态环境、节约资源、促进水泥行业低碳发展。

1.1  原材料

试验所采用的原料主要有硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、矿粉和电解锰渣。其中熟料来自浙江某水泥企业，脱硫石膏来自浙江某电厂，矿粉取自浙江某矿粉企业。

试验所采用的电解锰渣取自广西崇左某电解锰企业，是由碳酸锰矿石经干燥、研磨、还原煅烧、酸解、中和、压滤和除杂等工艺后产生的固体废弃物。原状电解锰渣含水率较高，在30%左右，经烘干、破碎后备用，呈红褐色粉末。XRD图谱见图1。

2.1  电解锰渣掺量对超硫酸盐水泥凝结时间和强度的影响

按照表3中的配合比制备出各组水泥样品，测定标准稠度用水量和凝结时间，试验结果见表4。

表4  标准稠度用水量和凝结时间

随着电解锰渣取代矿粉量由0增加至5%，水泥的标准稠度用水量逐渐增加，凝结时间先缩短后延长。强度先升高后降低，兼顾早期和后期强度，取代量在3%左右时，增强作用最佳;体积变化率略有增加，重金属浸出浓度均低于Ⅴ类地表水限值。