摘要
电解锰渣的无害化处理和资源化利用研究在“推动绿色发展”国家重大战略背景下，已成为矿业工程、岩土工程和环境工程等多学科交叉的热点问题。将电解锰渣作为路基填筑材料等应用于工程建设是目前解决大量库存的有效途径之一，其中电解锰渣的氧化镁(MgO)-微生物修复固化技术既快速提高强度又能降低重金属含量，是一种很有前景的重金属污染土壤修复固化新技术。关于氧化镁-微生物修复固化材料、固化机理和工程力学特性等已有相关研究，但是对修复固化电解锰渣在复杂环境下的耐久性尚未研究。本文对氧化镁-微生物修复固化电解锰渣的抗硫酸盐侵蚀耐久特性和演化机理进行研究，为实际的工程应用奠定基础，具有重要的科学意义和应用前景。主要工作和成果如下： （1）通过长期侵泡作用耐久性试验揭示了硫酸盐长期侵泡作用下修复固化电解锰渣的物理力学特性和重金属修复变化规律以及微观演化机理。随浸泡龄期增加，试样质量和Mn2+浸出浓度先增大后趋于稳定，干密度、强度和浸泡液pH值先减小后趋于稳定；随MgO掺量增大，试样质量、干密度、强度和浸泡液pH值增大，Mn2+浸出浓度峰值减小；MgSO4溶液对试样的影响最明显。微观分析表明，随浸泡龄期增加，高MgO掺量试样的新增固化产物和大孔隙较多，MgSO4溶液对固化产物和孔隙影响更明显；可较好地解释宏观物理力学特性变化规律。 （2）通过固结排水三轴和CT-三轴试验揭示了长期浸泡作用下修复固化电解锰渣的强度、变形特性和三轴剪切过程中的内部细观结构演化特性。试样三轴剪切呈应变软化破坏，体积均先剪缩后剪胀；峰值应力由大到小顺序为：MgSO4、水和Na2SO4溶液；随浸泡龄期增加，破坏偏应力、破坏平均应力、黏聚力和内摩擦角在MgSO4溶液中增大，在Na2SO4和水溶液中减小；MgSO4溶液侵泡试样出现裂缝的时间最晚，损伤变化率更小。 （3）通过干湿循环耐久性试验揭示了干湿循环和硫酸盐共同作用下修复固化电解锰渣的物理力学特性和重金属长期稳定性及其微观演化机理。随干湿循环次数增加，高浓度MgSO4溶液试样干密度先稍增大后减小趋于稳定，Na2SO4、低浓度MgSO4和水溶液试样干密度总体呈下降趋势；浸泡溶液pH值均轻微减小，Mn2+浸出浓度一直处于较低水平；MgSO4溶液试样强度先稍增大后减小趋于稳定，固化产物量先增大后减小，内部孔隙先减少后增多，Na2SO4和水溶液试样强度逐渐降低趋于稳定，固化产物量逐渐减小，内部孔隙逐渐增多。
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