利用電解錳廢渣代替石膏作為調(diào)凝劑的研究
0 前言
電解錳行業(yè)每年向周邊環(huán)境排放數(shù)以萬噸計的工業(yè)廢渣，加上歷年來的積存電解錳廢渣，存量高達上千萬噸。如何綜合利用電解錳廢渣，變廢為寶，實現(xiàn)廢棄資源的循環(huán)利用,確實是有利于國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一件好事。
對電解錳廢渣在水泥工業(yè)中的利用，我們進行了大量試驗。結果證明，電解錳廢渣經(jīng)適當高溫處理后，改善其活性和降低含水量及燒失量，其中所含SO3 完全可以代替石膏生產(chǎn)水泥，無論是水泥的實物質量和其它品質要求均能達到有關國家標準的要求。
現(xiàn)將利用電解錳廢渣代替石膏作為水泥調(diào)凝劑的試驗情況報告如下。
1 電解錳廢渣分析
電解錳廢渣為黑色微細顆粒黏聚而成的糊狀物質，含水量高達30%左右；顯中性或偏酸性，一般PH=5.88～6.54；干粉料堆積密度為0.781t/m3 左右。從現(xiàn)場取樣進行分析可知，電解錳廢渣的理化性能呈現(xiàn)如下特點：（1） 電解錳廢渣SO3 含量高（見表1）；（2）燒失量高和含水量高（見表2）；（3）顆粒非常細小，30Nm 以下顆粒占80%左右。電解錳廢渣表現(xiàn)出較好的粘性、塑性，由于顆粒細小，廢渣在水分高達31.79%時表現(xiàn)出良好的黏聚性、可塑性。（4）該廢渣脫水困難，脫水速度慢，未經(jīng)處理時，無水化活性，無凝膠性能；但經(jīng)高溫處理后表現(xiàn)出較好水化活性和膠凝性，且有一定強度。
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2 石膏的緩凝機理
一般來說，硅酸鹽水泥熟料未加石膏磨成細粉與水相遇會很快凝結，導致施工困難。在磨制水泥時，一般摻加少量石膏以調(diào)節(jié)水泥的凝結時間，會改變水泥水化產(chǎn)物的種類、水化產(chǎn)物的相對量及硬化水泥混凝土的結構，從而改變水泥混凝土的需水量、凝結時間、和易性、強度發(fā)揮、徐變等性能，有利于現(xiàn)場施工。同時，還會提高混凝土的早期強度、降低干縮變形，改變混凝土的耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性等一系列性能。水泥工業(yè)利用石膏調(diào)節(jié)水泥的凝結時間，主要就是利用其中的SO3 與水泥中的C3A 生成Aft 相（三硫型水化硫鋁酸鈣）。在高堿性體系中，Aft 相與C-S-H 凝膠（水化硅酸鈣）一起，在水泥顆粒周圍形成緊密的覆蓋層，阻止水泥中的C3A 快速水化，加上三硫型水化硫鋁酸鈣Aft 相與水化硅酸鈣C-S-H 凝膠復合形成的混凝土結構致密，因此，在磨制水泥時加入少量石膏，可以調(diào)節(jié)水泥凝結時間和提高水泥混凝土強度。
工業(yè)分析得知，電解錳廢渣中所含SO3 量接近天然二水石膏的SO3 含量，稍微對電解錳廢渣進行適當高溫處理，完全可以替代天然二水石膏生產(chǎn)水泥，并且水泥行業(yè)對石膏的用量大，因此利用電解錳廢渣的SO3 代替石膏作為水泥調(diào)凝劑應該是該種廢渣的一種比較理想的綜合利用途徑。
3 實驗情況
在實驗室利用水泥熟料、二水石膏與經(jīng)過不同溫度處理的電解錳廢渣A、B 進行對比實驗，各種物料化學組成分析見表3；廢渣代替二水石膏小磨試驗配比見表4；試驗結果見表5。
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經(jīng)過大量的實驗室替代實驗可知，水泥物理性能均達到利用天然二水石膏的水泥國家標準所規(guī)定的性能要求。
4 結論
（1）實驗證明，電解錳廢渣含有大量的石膏成分，可以達到天然二水石膏的作用，完全可以替代石膏作為水泥的調(diào)凝劑使用，滿足水泥國家標準規(guī)定的各項技術要求，不會對水泥的實物質量帶來不利影響。
（2）在水泥工業(yè)生產(chǎn)中利用電解錳廢渣代替石膏作為水泥調(diào)凝劑，當水泥熟料中C3A 含量大于8%時，應適當搭配部分天然二水石膏。
（3）利用電解錳廢渣作為水泥調(diào)凝劑，變廢為寶，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和環(huán)境效益。
（4）電解錳廢渣在水泥企業(yè)的大量使用，可以利用真空壓濾脫水裝置實現(xiàn)電解錳廢渣的脫水，解決該類廢渣含水量高的問題。
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