收稿日期: 2024-03-17
网络出版日期: 2024-11-27
基金资助
公路交通环境保护技术交通运输行业重点实验室开放课题资助项目(2020-8805)
Study on sulfate activation performance of electrolytic manganese residue in hydrated lime-slag system
Received date: 2024-03-17
Online published: 2024-11-27
电解锰渣（EMR）作为一种工业固体废弃物，含有大量重金属、氨氮及硫酸盐，对环境与人体健康造成巨大危害。为解决这一问题，利用EMR富含硫酸盐的特点，将其作为硫酸盐激发剂，研究了EMR对熟石灰-矿渣体系硫酸盐激发效果、水化机理、微观结构与污染物固化机理的影响。抗压强度、XRD及SEM-EDS测试研究表明，EMR对熟石灰-矿渣体系的激发效果较好，其最佳配比为：质量分数为50%的EMR、质量分数为46%的矿渣、质量分数为4%熟石灰，3、7、28 d抗压强度分别为15.55、27.44、44.52 MPa，相比未加EMR的熟石灰-矿渣体系，3、7、28 d抗压强度分别提升了1.65、1.80、1.97倍。在EMR激发下，熟石灰-矿渣体系的水化产物包括AFt（钙矾石）、C-（A）-S-H（水化硅铝酸钙），并且这些水化产物之间相互交织形成致密网络结构；而熟石灰-矿渣体系的主要水化产物是C-（A）-S-H，且其界面区域缝隙较大。EMR-熟石灰-矿渣体系水化过程中释放的OH-及形成的水化产物AFt、AFM（单硫型水化硫铝酸钙）、C-（A）-S-H能够对EMR中的重金属、氨氮进行离子置换、吸附、封裹与沉淀，最终使该体系浸出毒性满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的排放标准。
倪栋 , 唐亮 , 何兆益 , 王健 , 裴姗姗 , 夏磊 . 电解锰渣对熟石灰-矿渣体系硫酸盐激发性能研究[J]. 无机盐工业, 2024 , 56(11) : 151 -157 . DOI: 10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0153
Electrolytic manganese residue（EMR），as an industrial solid waste，contains a large amount of heavy metals，ammonia nitrogen，and sulfates，posing great harm to the environment and human health.To address this issue，this study utilized the sulfate rich nature of EMR as a sulfate activator to investigate the sulfate activation effect，hydration mechanism，microstructure，and pollutant solidification mechanism of EMR in the hydrated lime-slag system.The results from compressive strength，XRD，and SEM-EDS testing showed that EMR had a positive effect on the sulfate activation of the limestone-slag system，with the optimal ratio of 50% EMR，46% slag，and 4% quicklime.The compressive strengths at 3 d，7 d，and 28 d were 15.55，27.44 and 44.52 MPa，respectively，which were 1.65，1.80 and 1.97 times higher compared to the limestone-slag system without EMR at the corresponding ages.Under EMR activation，the hydration products of the hydrated lime-slag system were AFt（ettringite） and C-（A）-S-H （calcium silicate hydrate），interwoven to form a dense network structure.Whereas the main hydration products of the hydrated lime-slag system were C-（A）-S-H with larger pores in the transition interface zone.The released OH- and the formation of hydrated products including AFt，AFM and C-（A）-S-H and
in the EMR-hydrated lime-slag system facilitated ion exchange，adsorption，encapsulation，and precipitation of heavy metals and ammonia nitrogen in EMR，ultimately meeting the leaching toxicity requirements of GB 8978—1996 emission standards.
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