电解锰渣复合胶凝材料及其应用的研究

论文摘要

电解锰渣（Electrolytic Manganese Residue, EMR）是由锰矿（通常为碳酸锰矿）采用电解法生产金属锰过程中产生的一种硫酸盐含量高、细度细、含水率大、重金属含量超标的一种工业废渣,其对电解锰企业附近环境造成了极大的污染。近年来,有关学者虽对其进行了一定的研究,但其资源化利用一直未有大的突破。本文拟利用电解锰渣高硫含量的特点,将其作为火山灰质材料的硫酸盐激发剂进行研究。本文首先从电解锰渣建筑材料资源化利用角度对其基本性质进行了初步分析,重点对电解锰渣中存在的硫进行了探讨。在此基础上充分发挥其富含硫酸盐的优势,将其用于火山灰质材料的硫酸盐激发剂,本文以粉煤灰作为火山灰质材料的代表,研究电解锰渣对粉煤灰火山灰活性激发的效果,进一步研究电解锰渣复合胶凝材料及其应用,为其在建筑材料方面的应用提供参考是十分必要的。研究结果表明:①电解锰渣是一种SO3含量高达18%-28%、材料粒径在80μm以下的颗粒所占比例比较高和含水率高达30%-40%的惰性黑色黏土类物质,硫的存在形态除了以二水石膏形态外,可溶性硫酸盐可达总硫酸盐含量的25%以上;②对电解锰渣进行预处理不但改变了电解锰渣的粘稠状态,便于对其进行资源化利用,而且通过预处理获得碱性环境,固化电解锰渣中残留的Mn2+离子,同时消除电解锰渣在使用过程中NH4+的释放对环境造成不良影响;③电解锰渣中的硫酸盐对粉煤灰、石灰体系有硫酸盐激发作用,30%电解锰渣经7%预处理剂预处理对粉煤灰、石灰系统的激发效果最好;电解锰渣复合胶凝体系中,水泥掺量对复合胶凝材料的力学性能影响较大,养护条件以恒温温度60℃湿热养护对复合胶凝材料强度的发展较有利;胶凝体系在中性环境和弱酸性环境中均无毒害作用;胶凝体系的水化产物主要是水化硅酸钙凝胶（C-S-H ）、钙矾石（AFt）;④利用电解锰渣复合胶凝材料,能够生产出性能优良的电解锰渣免烧砖和各性能满足农村公路低交通量要求的路用混凝土。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 电解锰的生产过程及电解锰渣的来源
• 1.2 电解锰渣的危害
• 1.3 电解锰渣的基本性质研究及其资源化利用现状
• 1.4 电解锰渣可能的建材资源化途径分析
• 1.4.1 硫酸盐-石灰-粉煤灰系统的研究现状
• 1.4.2 电解锰渣用于胶凝材料及其制品制备的可行性分析
• 1.5 论文研究的目的及意义
• 1.5.1 论文研究的目的
• 1.5.2 论文研究的意义
• 1.6 论文研究的基本内容
• 2 实验原料和方法
• 2.1 试验原料
• 2.1.1 电解锰渣
• 2.1.2 硅锰合金渣
• 2.1.3 粉煤灰
• 2.1.4 预处理剂
• 2.1.5 水泥
• 2.1.6 砂
• 2.1.7 其他化学试剂
• 2.1.8 水
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 基本物化性质分析
• 2.2.2 微观分析
• 2.2.3 试件制备
• 2.2.4 养护制度
• 3 电解锰渣建材资源化的性质及预处理
• 3.1 电解锰渣建材资源化的性质
• 3.1.1 物理性能
• 3.1.2 矿物组成
• 3.1.3 化学组成
• 3.1.4 环境特性
• 3.2 电解锰渣的预处理
• 3.2.1 预处理对基本形态的影响
• 3.2.2 预处理对酸碱度及浸出毒性的影响
• 3.2.3 预处理对硫酸盐形态的影响
• 3.3 本章小结
• 4 电解锰渣复合胶凝材料的研究
• 4.1 电解锰渣对硅锰合金渣火山灰活性的硫酸盐激发
• 4.1.1 硅锰合金渣的潜在火山灰活性
• 4.1.2 电解锰渣掺量对硅锰合金渣火山灰活性的激发
• 4.2 电解锰渣对粉煤灰火山灰活性的硫酸盐激发
• 4.2.1 电解锰渣掺量对粉煤灰活性激发的效果
• 4.2.2 电解锰渣中硫酸盐形态对粉煤灰活性激发的影响
• 4.3 电解锰渣复合胶凝材料的研究
• 4.3.1 水泥掺量对复合胶凝材料强度的影响
• 4.3.2 水胶比对复合胶凝材料强度的影响
• 4.3.3 养护条件对复合胶凝材料强度的影响
• 4.3.4 电解锰渣复合胶凝材料的性能
• 4.4 电解锰渣复合胶凝体系强度形成机理探讨
• 4.5 本章小结
• 5 电解锰渣复合胶凝材料的应用
• 5.1 墙体材料的研制
• 5.1.1 电解锰渣免烧砖配方及工艺
• 5.1.2 电解锰渣免烧砖的性能
• 5.1.3 电解锰渣免烧砖强度形成机理分析
• 5.2 路用材料的研制
• 5.2.1 电解锰渣混凝土配合比
• 5.2.2 电解锰渣混凝土工作性能及路用性能的研究
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录