典型固体废物的处理与利用

1、31 赤泥(red mud)赤泥的来源与性质赤泥的利用赤泥的防治（1）来源与性质 来源赤泥是从铝土矿（一种含水铝石Alt?出0的矿石，一般氧化铝 的含量要求大于40%）提炼氧化铝后排弃的泥浆，因其呈红色， 故称为赤泥。每生产It氧化铝约排出l-2t赤泥（取决于铝土矿的 品位）。利用率较低，属有害固体废物。 性质主要有两个特点a.含水率高，一般固液比为1： 34;b强碱性：pH=10-12 物质组成粒度细：0. 08025mm。主要矿物组分为硅酸二钙和硅酸三钙，其中，硅酸二钙的含量一 般达50%以上，故有综合利用价值。(2) 赤泥的利用 牛产水泥回收有价金属生产水泥代替粘土生产普通硅酸盐水泥赤泥

2、+石灰石+砂岩+铁粉，烧制水泥熟料，再+15%的高炉矿渣 +15%石膏混磨，可生产高标号水泥，最高可达500号，赤泥的用量 可达350400kg / t水泥。代替粘土烧制油井水泥油井水泥用于油井井壁和套管间的环隙固定工程，要求水泥凝结 缓慢，流动性好。石灰石+赤泥十砂岩= 78： 15： 7,配料后入窑烧制。硫酸盐水泥赤泥烘干（500600C）,配料，烧制，强度可达400550号。回收有价金属赤泥中的氧化铁、氧化钛以及飢、鎔、猛等可以综合回收。赤泥f还原焙烧(700800C)-Fe304-磁选一铁精矿一炼铁I非磁性一加纯碱或石灰烧结一浸出铝酸盐一(pH=10)f酸浸(50%硫酸)一硫酸钛溶液一

3、水解一氧化钛I酸处理一懒烧一水解一飢、銘、镭等氧化物(3)赤泥污染的防治脱碱：将赤泥的碱降至1.5%以下，赤泥 在水泥中的掺量可从25-30%提高到50%。放射性元素评价：放射性元素超标不能 用手建*才。赤泥堆场的防渗处理:可以采用有机 薄膜防渗层或固化赤泥防渗层将赤泥与 环境隔离。固化赤泥防渗层是采用石灰 或石灰石膏作固化剂，经济适用。3.2高分子固体废物(polymeric solid waste)废塑料(waste plastics) 废橡胶(waste rubber)321 废塑料(waste plastics)概述国外废塑料的再生利用我国废塑料的再生利用问题(1)概述当今石油工业突飞

4、猛进的发展促进了塑料产品的生产，由 于塑料具有质轻、防水、强度高、耐腐蚀等优良性能，其用途已渗透到国民经济各部门及人们生活的各个方面； 我国每年塑料树脂产量已超过1000万吨，塑料制品更是超 过1100万吨。中国已是世界第三位塑料大国。在塑料制品与日俱增的今天，塑料废弃物的量也越来越多, 每年总量已超过6000万吨。据环保部门统计，我国一般城市垃圾中废塑料占17%左右， 依此推算,仅北京市每年可回收3万吨左右的废塑料。由于 塑料在生产、生活上的利用面广而废塑料的再生利用跟不 上，以致形成严重污染：作填埋处理时长期不分解，如农用 膜残留土中使土壤结构变坏;焚烧时含氯废塑料又造成氯 化氢和二噁英污

5、染；特别是一次性包装材料,包括快餐盒、 垃圾袋、食品包装袋等废弃物，给环境带来严重污染，被称 之头J “白色污染”,废塑料的处理与再生已成为当前一大棘手的环境问题。(2)国外废塑料的再生利用作为塑料原料和代木材料经化工处理后作为能源利用 作为燃料利用a.作为塑料原料和代木材料分类回收直接标注：德国宝马公司已作到每台车有50余种共15 k g废塑料部 件进行了标注，直接回收再生利用分类收集：德国依法由100家有关包装容器的工商业户合资组成德国 回收系统有限公司（简称D S D公司），负责废塑料和各种包装容器的 单独收集，并由360个分选点将废塑料分为聚苯乙烯泡沫塑料、瓶子、 杯子、薄膜和混合废塑

6、料5大类,如1998年回收的总量达60万吨，前4 类占38%,分别作原料利用o代木材料德国曾建成4000吨/年用废洗净液瓶制高速公路隔音板等仿木制品；加拿大协德技术公司开发成功的仿木技术，可用废塑料袋、瓶、膜等 垃圾，经粉碎、搅拌、加工后直接生产出比木板强度高，不怕风吹日 晒,不怕腐蚀虫蛀的板材，适于作露天桌凳、吊板、屋顶、高速公路 隔首械、路边立柱、卜来道升盖和右失路枕木；日本爱因工程有限公司则开发成功利用废塑料和木屑各约1/2制成的 超级复合木材，性能比前者更好，用途更广。Eb.经化工处理后作为能源利用德国伯若特普公司用废料加氢液化为合成油年处理约10万吨；德国的巴斯夫化工公司用废塑料热分

7、解成石油化工中间产品；德国用废塑料经气化后制再经合成生产甲醇燃料；主要是将这种 甲醇燃料喷入高炉替代油、焦炭、煤粉作为燃料及矿石的还原剂;日本的钢铁联盟（NKK）于1998年发展了农用薄膜的喷吹并新 建年产3万吨造粒装,1999年又在福山厂新建含氯废塑料的脱氯 和造粒装置既可保证高炉烟气二噁英达标（不莱梅钢厂控制含氯废 塑料2%则达标日本含氯废塑料多需单独处理）又可将氯以盐酸 回收作冷加工厂酸洗用。U作为燃料利用发达国家一般禁止将废塑料直接作为燃料利用。美国和日本开发的燃用废塑料的新技术：制成垃圾固形燃料(RDF)后燃用。由美国开发。以混合废塑料为主，掺入果壳、木屑、纤维和下水污泥等可 燃垃圾

8、，并加入少量石灰后混合压制为平均发热量为45005000 k c a 1 /k g和粒度整齐的RDF,这样既稀释了燃料中的含氯量/又便于保存、 运输和燃烧，有助于焚烧发电站的规模化,美国垃圾焚烧发电站171处中烧 RD F的即达37处/发电效率在30%以上，比直烧垃圾的高50%左右。日 本学习美国经验995年后大力发展R D F,现用于制RD F的废塑料约8 万吨/制品多用于烧锅炉，亦有用于烧水泥的不仅代替了煤,而且灰分亦变 成水泥的有用组分。直接燃用不含氯的废塑料粒替代煤。日本德山公司水泥厂在水泥回转窑烧废轮胎的基础上，于1996年从窑头喷 煤孔上方开孔喷废塑料粒，在高温下很快燃烧由于6种塑

9、料不含氯，环保和 产品质量达标操作正常，每k g废塑料可代煤1.3 k 同种塑料以粒度小 者效果较好。(3) 我国废塑料的再生利用单种废塑料作为塑料原料利用利用混合废塑料制造代制品 废塑料油化a.单种塑料作为塑料原料利用通过科技攻关，不仅塑料加工厂的边角余料基本得到利用，从市场 上回收的废塑料，利用工资低的优势，亦通过人工分拣后得到合理 利用。据日刊“废弃物”报道,我国从美国进口废聚酯塑料瓶供制聚酯纤 维原料。另据“塑料时代”报道，1995年我国从德国进口24万吨混合废塑 料经分捡后作原料利用。我国的废塑料市场亦很活跃。如北京市南200公里处的顺平县废塑料市场，年经营数量达10万吨，共 100

10、余个品和，从业入员约万人。 1998年北京市为消除白色污染，按2元/k呂回收一次性泡沫塑料餐 盒供原生产厂作原料再用，亦收到较好效果。我国除分捡技术落后外，原料用废塑料的再生利用已达产业化水平。ItL专b f# JIdifb.利用混合塑料制造代制品海南科技实业公司开发成功的混塑板材项目，可利用混合废塑料和 破布烂麻等纤维垃圾，不分选、不清洗，利用特有的技术装备，形成“泥石流效应”（加热流化），经初级混炼、混熔造粒、混合配方、 混熔挤出、压延、冷却加工为各种厚度和宽度的改性混塑板材，代 替木材用于机床、设备等用包装箱板，并符合包装通用的技术条件, 现已达年产1000吨规模；天津中欣再生资源开发有

11、限公司引进日本爱因工程有限公司开发 的利用废塑料和废木材各半制造的超级复合木材，具有超过一般木 材的优点：比胶合板强度大，具有和铝板般的尺寸稳定性； 120C下不软化，耐热性好，对螺钉保持力为胶合板的47倍；耐水性好，吸水少,可自由涂装和连接；通过表面研磨可露出木纹,可供家具和汽车内装饰用。C.废塑料油化北京宏基有机化工厂，已形成年产3000吨和6000吨各1套 生产装置，如果在低价和无偿收集废塑料条件下略有盈 利，但受废塑料不能稳定供应的影响，生产还不够正常。江西丰城日青石油制品有限公司采用国内领先专利技 术，年处理废塑料8000吨，产液化气和各种无铅油品5600 吨，总投资500万元油品产

12、值1120万元，按0.7元/kg收购 废塑料，利润（按免税计）为307万元投资利润率高达60%, 不仅环保效益好，经济效益亦是国内外先进水平。(4) 存在的问题化学工艺过程不易控制在塑料裂解过程中由于各种原因如塑料受热产生高粘度熔化物 难以输送;塑料的导热性差，达到热分解温度的时间较长等，造成能 耗高、易发生炭化管道、工艺不易控制、处理时间长。因此 研究开发效果良好的化学工艺过程是非常必要的。塑料焚烧的二次污染严重随着塑料品种、焚烧条件的变化，会产生多环芳香炷化合物、酸 性化合物、一氧化碳和重金属化合物等有害物质。Hawle片 Fedder等用色谱法分析了PE、PS和PVC在模拟焚烧炉条件下(

13、燃 烧温度800950C)的燃烧产物检测出多种芳香桂和脂肪桂化合 物，并发现燃烧产物对燃烧温度有很大的依赖性。分析结果表 明:PE燃烧产物中多环芳香炷类化合物的含量随燃烧温度升高而 增加，而PS则与之相反/旦PS燃烧产物中多环芳香坯类化合物的含 量一般高于PE,PVC在900C燃烧时多环芳香桂类化合物的含量最 少。3.2.2 废橡胶(waste rubber)直接利用再生禾il用再生技术(1)概述橡胶是产量仅次于塑料的高分子化合物，广泛应用于各个行业中, 尤其是交通行业，其中汽车、飞机等轮胎的橡胶用量已经达到全 部橡胶产量的一半以上。成为继塑料“白色污染”之后的另一个 高分子污染“黑色污染”,

14、特别是废旧轮胎。橡胶合成过程所加入的配料如稳定剂、阻燃剂、染色剂和增塑剂 等小分子添加剂，会从轮胎内部渗滤到表面并转移到环境中，会 杀灭土壤中的有益细菌并对土壤造成生态破坏；目前，全世界废旧橡胶年产生量约2000万吨，我国废旧橡胶的年 产生量估计已达到200万吨。其中轮胎全世界报废量在10亿条以 上，1998年已经达到900万t,而中国报废的轮胎数量也已经达到 5000-6000万条。(2)直接利用废旧橡胶以原有形状或近似原形使用。以轮胎为例，废轮胎可直接用作护弦材料、渔礁材料、保土 材料、浮灯浮架、游戏用具，或用作公路的防护栏或水土保 护栏，也可用于制作地表保护膜、隔音消音材料等。翻新利用旧

15、轮胎也可通过翻新(经过局部修补、加工、重新贴覆胎面 胶以后，进行硫化，恢复其使用价值)而重新使用。轮胎翻 新不仅节约资源、延长轮胎使用寿命，而且减少了对环境的 污染。在轮胎生产成本中，胎体约占75%,在使用保养良好 的情况下，一条轮胎可多次翻修，总的翻胎寿命为新胎的 倍,而所耗原材料进为新胎的15%-30%0(3)再生利用(recycle and reuse) 再生胶 (regenerative rubber)再生胶是指将硫化过程中形成的硫交联键切断，但仍保留其原有成 分的橡胶。在橡胶制品中掺入少量再生胶有利于橡胶的混炼加工；胶粉（胶粉是指将废旧橡胶通过粉碎的方法而得到的橡胶粉末。按照粒度划分

16、，工业生产的胶粉可分为粗胶粉、细胶粉、精细胶粉和超细胶 粉。胶粉可广泛应用于橡胶工业、塑料工业、建筑材料工业、铺装 材料工业和新型材料工业中。不同种类的胶粉适应不同的工业用途, 如：铺地材料主要使用粗胶粉，沥青改性主要使用细胶粉，塑料、 橡胶主要使用精细胶粉，涂料则使用超细胶粉。热解主要是废旧轮胎的热分解。气体的热值与天然气相当，衍生油可做 燃料，也可做催化裂化原料，生产高质量的汽油。碳黑可用于制备 橡胶/沥青混合物，用于铺路时较一般沥青铺路效果好。从碳黑中还 可制备活性炭，用于水净化处理。燃料轮胎中的有机物超过90%,它的热值大约是32.6 mJ/kg,而大多数 煤的热值一般为18.6-27

17、.9 mJ/kg3,因而废轮胎被认为是一种有吸 引力的潜在能源。(4)再生技术脱硫技木粉碎技术a.脱硫技术微波脱硫超声波脱硫牛物脱硫微波脱硫微波技术利用一定频率范围和一定剂量的微波能量打开橡胶高分 子中使碳一碳键。这种方法不用使橡胶分子发生降解作用，就能将橡胶转化为可重 新复合和硫化的、与原生硫化橡胶性质相当的产品。微波脱硫装置产生超过260C的热能并传递至挤压机，在挤压机 中，橡胶在90-125C的温度下受到挤压，压岀物可用作复合胶料 等。另一个废橡胶回收处理工艺是微波辐射，该工艺首先将废橡胶浸 入香精油中，然后在减压条件下用微波辐射废橡胶。微波技术处 理的废橡胶分子必须是极性的，以保证微波

18、能产生必需的热能。超声波脱硫超声波脱硫工艺要求提供很咼的能量使碳一硫键和硫一硫键断开。 Isayev等人在模拟试验中发现超声波处理可同时发生碳一硫键和 硫一硫键的断裂。 1987年，Okuda and Hatano申请了用超声波脱硫对硫化天然橡胶(NR)进行处理的专利：将NR在50 kHz的超声波中照射20分钟 以达到对橡胶的脱硫，之后重新硫化得到的橡胶其性能与原生橡 胶的性能相似。 Isayev和它的合作者们在不同的温度(121 C、149C和176C)、 不同流量和不同的超声波频率范围下，利用超声波反应器对丁苯 橡胶(SBR)的脱硫进行了研究，发现橡胶的交联度经过超声波 处理后都有所降低，

19、且处理时间越长，降得越多。生物脱硫该技术是利用矿质化学营养菌作用于粉末橡胶的表面, 使这些粉末橡胶在与原生橡胶混合后，更有利于可溶 性的聚合链的扩散，并且在硫化过程中使交联变为可 能。 Straube等人发明了一种生物脱硫的工艺：将粉碎后的废橡胶置于含有矿质化学营养微生物的细菌悬浮液中进行脱硫，并通入空气直到单质硫或硫酸被分离出来。通过该工艺可分别回收橡胶和硫。b.粉碎技术常温粉碎-日本废轮胎连续粉碎法-德国的挤出粉碎法-俄罗斯的高压粉碎法-我国的常温浸混粉碎法低温粉碎日本废轮胎连续粉碎法该工艺采用两段粗碎和两段细碎：第一段粗碎用于破碎经过处理的废橡胶，第二段粗碎进一步破碎成 50mm左右大小

20、的胶块。第一台细碎机其壳体内有两个相互啮合、形状特殊的转子，通过旋 转，对废橡胶起剪切作用，粉碎后的物料经粉碎机下的筛网分离后, 符合粒径要求的物料从底部排出，不符合的物料在粉碎机内循环粉 碎；排出后的胶粉经两台磁选机分离出铁金属杂质，由旋风输送器 送入第二台细碎机粉碎，粉碎后的胶粉送入振动分级筛分机，按 1mm以下，l3mm 35mm和5mm以上分成四个等级，5mm以 上的胶粉经过分旋装置除去所含的粗纤维后返回继续粉碎，5mm以 下的胶粉送入密度分离机中，根据不同的粒径施以不同的震动与风 力作用，以除去细纤维，并且还要再经过条型磁选机和纤维分离器 进一步处理，方可获得符合标准要求的胶粉产品。

21、德国的挤岀粉碎法该技术利用一种正旋转、严密啮合的螺杆挤出机生产胶粉。先将 废旧轮胎分离出胎面胶、钢丝或帘布，再将胎面胶切成形状为 100mm*50mm*30mm的胶块,然后送入挤岀机中。在挤出机的螺旋压力呂内，胶块受到020.7MPa的压力，然后进 入剪切区，在剪切区受到0.250MPa的压缩力以及0.035N/mm啲 剪切力共同作用。同时根据材料的不同，在螺旋压缩区加热到 80250C,然后在剪切区冷却到15-60C,最后挤出的胶粉粒径 范围在50500pni。挤出粉碎法并非单纯的机械粉碎过程，而且还伴有化学反应（如 氧化、裂解、二次结构化反应）的出现，是一种集粉碎和改性于 一体的粉碎工艺。

22、俄罗斯高压粉碎法高压粉碎是通过压力和逐步推进来完成的，是一种节能的废橡胶 粉碎方法。将废橡胶置于专门设计的刃具内，对废橡胶施加高压而对它产生 强制作用使之通过刃具的孔洞，橡胶、帘线和一部分钢丝被轧碎, 以细小粉粒的形式离开刃具。排出的钢丝渣落入收集器中，而含 有橡胶、金属和纤维的粉末则输送到螺杆输送机中，然后送到传 送带并由它运载进入旋转筛，直径在05mm的粒子在这里借助于 重力作用直接进入磁选器。而留在旋转筛中的粒子通过斜槽进入 破碎机进一步破碎成小粒子，直至所有粒子的粒径达到5mm以下 的要求为止。筛选后的胶粉在磁选器中磁选岀金属钢丝，金属钢丝送收集箱， 而剩余胶粉输送进入分级筛选系统，分

23、选岀各种规格的胶粉，再 由管道进入橡胶纤维分选机，分选岀纤维织物，得到较纯净的胶 粉。中国常温浸混粉碎法该法从废旧橡胶的物理、化学性能入手，采用剪切、加压、研磨、 拉扯合用的方法粉碎废旧橡胶，在不同的阶段采用不同的方法， 并在粉碎过程中的细碎以前辅以化学方法，添加少量的混合助剂 使胶粉变性，然后进行细碎，使胶粉既易粉碎又实现了改性，得 到高质量、低成本的精细胶粉。江苏石油化工学院开发岀了一种生产超细胶粉的常温粉碎工艺， 在对其中3个关键因素（橡胶颗粒输送、橡胶颗粒剪切撕裂和超 细胶粉的分级与收集）进行严格控制的条件下，可生产岀超细胶 粉。低温粉碎法低温粉碎法是在橡胶的玻璃化温度之下使之脆化而采

24、用机械进行粉碎的 一彳申方法。该法可比常温粉碎法制得粒径更小的胶粉。因为在低温之下橡胶分子发 生脆化，而易于粉碎；目前，工业上用于胶粉生产的制冷剂主要是液氮，在液氮中能够破碎包 括金属在内的很套物质。另外一种制冷方法是空气膨胀制冷，即空气在空压机中被压缩到具有一 定压力，经分离干燥后，进入膨胀机同轴压气机二次压缩，随后通过热 交换设备进行冷热交换、降低温度，达到-120C以下。低温粉碎法主要分为两个工艺：低温粉碎工艺、常温和低温并用的粉碎 工艺。低温粉碎是利用液氮冷冻，使废橡胶制品冷至玻璃化温度以下， 然后用锤式粉碎机或车昆筒粉碎机粉碎；常温和低温并用的粉碎工艺是首 先在常温下，将废橡胶制品粉

25、碎到一定程度的粒径，然后运送到低温粉 碎机中进行低温粉碎。(5) 问题-再生胶的生产、废旧橡胶的热分解和燃烧利用过程都 容易产生二次污染，且生产再生胶耗能较大，在制造 轮胎过程中使用，其优势已经被廉价的充油丁苯橡胶 所取代。10.4.3 电子废物(Electronic waste) fiM立法与延伸生产者责任原则主要回收技术(1)概述来源及种类 危害来源及种类电子废物俗称电子垃圾，包括各种废旧电脑(junkie computer),通讯设备，电视机，电 冰箱等废旧电器，淘汰的精密电子仪器仪表。随着电子工业的发展，电子废物的种类将不断增加。特征有害物质多，可利用物质也多电子废物中包含有1000种

26、以上的物质，其中部分物质是有毒有害的，在处理 过程中会造成严重污染。计算机芯片和主板中含有多种稀有贵重金属。根据丹麦技术大学的研究结果, 1吨随意收集的电子板卡中含有大约272kg塑料，130kg铜，0.45kg黄金， 18.614kg铁，29kg锡，18kg镰，10kg锂。产生速度惊人由于电子技术发展飞速，与其他消费类商品相比，电子产品淘汰和过时非常 快，因而产生更大量的废弃物。以电脑为例，平均使用寿命已经由45年缩到2年。由于更新换代周期短，淘 汰率高，大量废弃的电脑设备成为电子应物的主要种类之一。欧洲研究人员估计，电子废物正以每年3%-5%的速度增长，比一般的城市废 物增长速度快3倍。发

27、达国家因生产电子产品对贵重金属的消耗量在大量增加，同时报废的电子 产品也随着增加。危害有害物质多以废旧电脑为例说明。生产一台个人电脑需要约700种化学原料，这 些原料大约有一半对人体有害。废旧电脑中含有多种有害物质，女山 线路板中含有铅和镉；显示器阴极射线管中含有氧化铅和镉；开关 和液晶显示器含有汞；计算机电池中含有镉；在老式电容中含有多 氯联苯；在印刷线路板，机箱塑料板，电缆和聚氯乙烯绝缘护套中 含有澳化阻燃剂（当通过燃烧来提取电缆中的铜时，会产生二噁 英）。处理过程二次污染严重当电子废物被填埋时或焚烧时，会产生严重的污染问题，填埋渗滤 液会污染地下水，焚烧则排放大气污染物。处理过程存在职业

28、安全问题电子废物再生利用企业常常负担不起环境和工人健康保护措施费用。(2)立法与延伸生产者责任延伸生产者责任立法美国法律规定大企业，研究机构和政府淘汰的废旧电脑等属于危险废物，不得将 废旧电子物质通过垃圾填埋场来处置，但家庭和小企业可以合法的将废旧电 脑等丢入垃圾桶，随后进入垃圾填埋场或焚烧炉。到目前为止，只有加利福 尼亚和马萨诸塞州通过法律禁止废旧电脑等进入垃圾填埋场。目前，美国的 废旧电脑等主要以再生利用的名义出口到亚洲国家包括中国等，在这些国家 造成了严重的环境问题。日本-自2001年4月起，日本开始实施的“资源有效利用促进法”规定：生产厂家 有义务回收废旧电脑或将其进行再生资源化处理，

29、并且在开发电脑时就要考 虑到对环境的影响。日本电子工业振兴协会，于2001年3月30日发表了2005 年度废旧电脑和废旧显示器回收公司应达到的平均再利用目标是：再利用的 零件类和再资源化的材料类合计应达到回收质量的60% o中国 2000年2月，国家环境保护局发布文件“关于进口第七类废物有关问题的通 知”，规定：从2000年2月1日起，国家环保局同意进口的第七类废物不包括 计算机，显示器，阴极射线管，电视机等废旧电器。2002年7月，我国公布 禁止进口货物名录（第五批），对电子废物的进口进行了限制。延彳申生产者责任 (expend producer responsibility) 2001年5月，欧盟议会通过了 “延伸生产者责任”制度。经济责任。生产者需要承担其