利用电解锰废渣代替石膏作为调凝剂的研究
0 前言
电解锰行业每年向周边环境排放数以万吨计的工业废渣，加上历年来的积存电解锰废渣，存量高达上千万吨。如何综合利用电解锰废渣，变废为宝，实现废弃资源的循环利用,确实是有利于国民经济可持续发展的一件好事。
对电解锰废渣在水泥工业中的利用，我们进行了大量试验。结果证明，电解锰废渣经适当高温处理后，改善其活性和降低含水量及烧失量，其中所含SO3 完全可以代替石膏生产水泥，无论是水泥的实物质量和其它品质要求均能达到有关国家标准的要求。
现将利用电解锰废渣代替石膏作为水泥调凝剂的试验情况报告如下。
1 电解锰废渣分析
电解锰废渣为黑色微细颗粒黏聚而成的糊状物质，含水量高达30%左右；显中性或偏酸性，一般PH=5.88～6.54；干粉料堆积密度为0.781t/m3 左右。从现场取样进行分析可知，电解锰废渣的理化性能呈现如下特点：（1） 电解锰废渣SO3 含量高（见表1）；（2）烧失量高和含水量高（见表2）；（3）颗粒非常细小，30Nm 以下颗粒占80%左右。电解锰废渣表现出较好的粘性、塑性，由于颗粒细小，废渣在水分高达31.79%时表现出良好的黏聚性、可塑性。（4）该废渣脱水困难，脱水速度慢，未经处理时，无水化活性，无凝胶性能；但经高温处理后表现出较好水化活性和胶凝性，且有一定强度。
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2 石膏的缓凝机理
一般来说，硅酸盐水泥熟料未加石膏磨成细粉与水相遇会很快凝结，导致施工困难。在磨制水泥时，一般掺加少量石膏以调节水泥的凝结时间，会改变水泥水化产物的种类、水化产物的相对量及硬化水泥混凝土的结构，从而改变水泥混凝土的需水量、凝结时间、和易性、强度发挥、徐变等性能，有利于现场施工。同时，还会提高混凝土的早期强度、降低干缩变形，改变混凝土的耐蚀性、抗冻性、抗渗性等一系列性能。水泥工业利用石膏调节水泥的凝结时间，主要就是利用其中的SO3 与水泥中的C3A 生成Aft 相（三硫型水化硫铝酸钙）。在高碱性体系中，Aft 相与C-S-H 凝胶（水化硅酸钙）一起，在水泥颗粒周围形成紧密的覆盖层，阻止水泥中的C3A 快速水化，加上三硫型水化硫铝酸钙Aft 相与水化硅酸钙C-S-H 凝胶复合形成的混凝土结构致密，因此，在磨制水泥时加入少量石膏，可以调节水泥凝结时间和提高水泥混凝土强度。
工业分析得知，电解锰废渣中所含SO3 量接近天然二水石膏的SO3 含量，稍微对电解锰废渣进行适当高温处理，完全可以替代天然二水石膏生产水泥，并且水泥行业对石膏的用量大，因此利用电解锰废渣的SO3 代替石膏作为水泥调凝剂应该是该种废渣的一种比较理想的综合利用途径。
3 实验情况
在实验室利用水泥熟料、二水石膏与经过不同温度处理的电解锰废渣A、B 进行对比实验，各种物料化学组成分析见表3；废渣代替二水石膏小磨试验配比见表4；试验结果见表5。
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经过大量的实验室替代实验可知，水泥物理性能均达到利用天然二水石膏的水泥国家标准所规定的性能要求。
4 结论
（1）实验证明，电解锰废渣含有大量的石膏成分，可以达到天然二水石膏的作用，完全可以替代石膏作为水泥的调凝剂使用，满足水泥国家标准规定的各项技术要求，不会对水泥的实物质量带来不利影响。
（2）在水泥工业生产中利用电解锰废渣代替石膏作为水泥调凝剂，当水泥熟料中C3A 含量大于8%时，应适当搭配部分天然二水石膏。
（3）利用电解锰废渣作为水泥调凝剂，变废为宝，实现资源的循环利用和环境效益。
（4）电解锰废渣在水泥企业的大量使用，可以利用真空压滤脱水装置实现电解锰废渣的脱水，解决该类废渣含水量高的问题。
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