固体废物处理与资源化-第七章-第一节工业固体废物资源化课件

1、第七章 固体废物的资源化与综合利用本章重点高炉渣的分类、性质及综合利用钢渣的分类和性质及综合利用粉煤灰的性质及综合利用煤矸石的性质及综合利用城市污水处理厂污泥性质及综合利用第七章 固体废物的资源化与综合利用7.1 工业固体废物的综合利用7.2 矿业固体废物的综合利用7.3 城市生活垃圾的综合利用7.4 电子垃圾的综合利用7.5 农林固体废物的综合利用7.6 城市污泥的综合利用7.1 工业固体废物的综合利用7.1.1 冶金及电力工业废渣的利用7.1.2 化学工业废渣的处理与利用7.1.1 冶金及电力工业废渣的利用7.1.1.1 高炉矿渣7.1.1.2 钢渣7.1.1.3 铁合金渣7.1.1.4

2、有色金属渣7.1.1.5 粉煤灰7.1.1.1高炉矿渣什么是高炉矿渣？是指冶炼生铁时从高炉排出的废物。7.1.1.1高炉矿渣中性矿渣分类按照炼铁的品种分按照碱渣的碱度分炼钢生铁矿渣7.1.1.1高炉矿渣CaOSiO2Al2O3MgOMnO普通渣384926426171130.11高钛渣234620359152101锰钛渣28472137112428523含氟渣354522296837.80.150.19Fe2O3TiO2V2O5SF普通渣0.152-0.21.5-高钛渣-20290.10.61-锰钛渣0.11.7-0.33-含氟渣-78化学成分易7.1.1.1高炉矿渣综合利用水淬矿渣作建筑材料

3、矿渣碎石用作基建材料膨珠作轻骨料生产水泥、混凝土和矿渣砖作骨料和路材高炉矿渣的其它应用矿渣棉、微晶玻璃、热铸矿渣、矿渣铸石7.1.1.2 钢渣什么是？是炼钢过程中排出的废渣，主要由铁水和废钢中的元素氧化后生成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬和补炉材料组成。7.1.1.2 钢渣主要化学成分有：CaO，、SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、Y2O5、TiO2等；不同种类的钢渣，各组分的含量变化较大钢渣中FeO和Fe2O3含量(约20)明显高于高炉矿渣和水泥熟料中的含量(约2.4硅酸三钙不同碱度的钢渣矿物相7.1.1.2 钢渣综合利用用

4、作冶金原料用作建筑材料用作烧结料、高炉炼铁熔剂、回收废钢生产钢渣水泥、作筑路及回填材料、生产建材制品用于农业生产钢渣磷肥、硅肥、作为土壤改良剂 （1）生产钢渣水泥将钢渣破碎后与高炉水淬渣、少量水泥熟料、石膏一起混合磨细后即可制得钢渣水泥，这是钢渣最主要的用途。用作水泥原料的钢渣，碱度不得小于1.8，金属含量应小于1%，游离CaO量应小于5%，并经水浸或蒸汽处理，以降低游离氧化钙的量。钢渣水泥具有微膨胀性，因而抗渗性好。它的早期强度低，但后期强度高，耐磨性、抗冻性能好，并具有较好的抗腐蚀性。由于上述特性，钢渣水泥可用于浇灌大坝等大体积混凝土，也适于海港工程。（2）作骨料和路材（3）生产建材制品：

5、制砖、瓦等建筑材料（4）用作农肥含磷生铁炼钢时产生的钢渣含有一定量的磷及钠、镁、硅、锰等元素，可以直接加工成钢渣磷肥。例如中国马鞍山钢铁公司的钢渣含磷可达4%20%（以P2O5计），生产出的磷肥含P2O5 量最高可达16%以上。 （5）用于钢铁生产钢渣可用于作烧结配料，在烧结矿原料中加入钢渣，不仅利用了钢渣中残存的钢粒，氧化铁、CaO、MgO、MnO等有用成分，而且提高了烧结矿的强度及产量。7.1.1.3 铁合金渣什么是铁合金渣？是指冶炼铁合金过程中排出的废渣。7.1.1.3 铁合金渣分类按冶炼工艺分锰系铁合金渣按铁合金品种分火法冶炼废渣浸出渣铬铁渣硅铁渣钨铁渣钼铁渣磷铁渣7.1.1.4 有色

6、金属渣什么是有色金属渣？是指冶炼有色金属过程中产生的废渣。7.1.1.4 有色金属渣分类按生产工艺分冶炼过程排出的烟尘和污泥按金属矿物的性质分火法冶炼形成的熔融矿渣湿法冶炼生成的残渣重金属渣轻金属渣稀有金属渣7.1.1.5 粉煤灰什么是粉煤灰？粉煤灰是以煤为燃料的火力发电厂、冶金、化工等企业排出的废弃物。电厂烟气经除尘器收集的细灰称为粉煤灰或飞灰。由炉底排出的废渣称为炉渣或熔渣。粉煤灰是一种火山灰质材料，具有火山灰活性。7.1.1.5 粉煤灰粉煤灰的化学成分类似于粘土,主要有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和未燃尽炭，以SiO2和A12O3为主要成分。CaO：根据CaO的含量分为高钙粉

7、煤灰和低钙粉煤灰SiO2+A12O3+Fe2O3：粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的含量直接关系到它们作为建筑材料原料的优劣。用于水泥和混凝土的低钙粉煤灰，要求SiO2+A12O3+Fe2O370。SO3：粉煤灰中的MgO和SO3对水泥和混凝土是有害成分，必须加以控制。7.1.1.5 粉煤灰粉煤灰的矿物成分很复杂。主要分为无定形相和结晶相两大类。无定形相(amorphous phase)：主要是Si-A1质玻璃体，约占5080，和少量未燃烬的碳粒。结晶相(crystallization phase)：主要有石英、莫来石、长石、云母、赤铁矿、金属铁、硅化铁、磁铁矿；在高钙粉煤灰中还含有一

8、些水泥熟料矿物如C2S，铝酸钙、钙长石、方镁石、石灰等。7.1.1.5 粉煤灰粉煤灰的形貌较复杂,由大小不同的球粒，多孔颗粒和碎屑颗粒构成。玻璃微珠（漂珠、沉珠、复珠）富铁微铁碳粒多孔玻璃体7.1.1.5 粉煤灰粉煤灰的物理性能，主要包括密度、孔隙率、比表面积等。7.1.1.5 粉煤灰粉煤灰的活性是指粉煤灰与石灰、水混合后显示的凝结硬化性能。粉煤灰含有较多的活性氧化物（氧化铝、二氧化硅等），他们分别与Ca(OH)2发生反应,生成一系列水化硅酸钙C-S-H ，铝酸钙C-A-H凝胶，在空气或水中都能产生明显的强度.。粉煤灰的活性影响因素：化学成分、矿物相、结构特征、粒度、比表面积。7.1.1.5

9、粉煤灰综合利用用作建筑材料筑路回填粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰制砖、粉煤灰陶粒筑路、回填用于农业生产作为土壤改良剂、农业肥料回收工业原料回收煤炭、金属物质、分选空心微珠用作环保材料环保材料开发、用物废水处理7.1.2 化学工业废渣的处理与利用分类按行业和工艺过程分氮肥工业废物按废物主要组成分无机盐工业废渣氯碱工业废物废催化剂硫铁矿烧渣盐泥硫酸工业废物纯碱工业废物铬渣氰渣各类炉渣碱渣7.1.2 化学工业废渣的处理与利用特性再生资源化潜力大：含有金、银、铂等固体废物产生量大：一般生产1吨产品，产生1-3吨废物危险废物种类多：急毒性，反应性、腐蚀性7.1.2 化学工业废渣的处理与利用7.1.2.

10、1 铬渣7.1.2.2 工业废石膏7.1.2.3 硫铁矿烧渣7.1.2.1 铬渣什么是铬渣？是指冶金和化工企业在金属铬和铬盐生产过程中，由浸滤工序滤出的不溶于水的固体废弃物。7.1.2.1 铬渣铬渣的主要化学成分有Cr2O3、CaO、MgO、SiO2 Al2O3、Fe2O3。铬渣的主要矿物成分有：方镁石(MgO)，-C2S，C4AF，-亚铬酸钙（-Ca(CrO2)2），铬酸钙（CaCrO4），铬尖晶石(MgFe)(CrO2)2，四水铬酸钠Na2CrO44H2O，铬铝酸钙，碱式铬酸铁Fe(CrO4)(OH)，碳酸钙，水合铝酸钙C3AH6。7.1.2.1 铬渣铬渣的毒性：六价铬的毒性最强，需解毒处

11、理解毒方法：煤粉还原法、硫化钠还原法7.1.2.1 铬渣用还原剂（煤粉、含碳固体废物，如废活性炭，纸浆废液，锯木屑，谷壳等作为还原剂）和铬渣按15：100重量比均匀混合后，在回转窑中经550650高温焙烧还原。还原后的铬渣需放置45天以上，曝晒56.5小时后，检测Cr6+的含量应5mgkg。煤粉还原法7.1.2.1 铬渣该法用Na2S、硫氢化钠、硫酸亚铁、亚硫酸钠等作还原剂。解毒工艺是：然后加酸调节pH78，再加20FeSO4，最后堆放，处理后得到的料液呈无色透明，含Cr6+0.5PPm，滤渣含Cr6+1.8PPm。硫化钠还原法7.1.2.1 铬渣综合利用用于炼铁用作玻璃着色剂制钙镁磷肥铬渣的

12、处理和综合利用铬渣是冶金和化工部门在生产金属铬盐时所排出的废渣，主要由CaO、MgO、Al2O3、 Fe2O3、SiO2及少量六价铬的化合物组成。每生产1t 金属铬约排出铬渣1.5t，每生产1t重铬酸钠要排出铬渣3t 。虽然目前中国铬渣的年排放量并不高（十几万吨），但由于铬渣中所含的六价铬毒性较大，如长期堆放不加处理就会污染水源和土壤，对人类和其他生物造成严重的损害。因此对铬渣的处理和利用必须将毒性大的六价铬还原为毒性小的三价铬，并使其生成不溶性化合物，在此基础上再加以综合利用。目前中国对铬渣的处理和利用主要有以下几个方面。（1）铬渣作玻璃着色剂在制玻璃的配料中，可用铬渣代替铬铁矿作着色剂制绿

13、色玻璃。在玻璃窑炉高温还原气氛下，铬渣中的Cr6+被还原成Cr3+而进入玻璃熔融体中，急冷固化后即可制得绿色玻璃。同时铬也被封固在玻璃中，达到了除毒的目的。用铬渣代替铬铁矿作着色剂，可消除污染，而且铬渣中含有MgO、CaO，可以代替玻璃配料中的白云石和石灰石，降低生产成本。生产出来的玻璃色泽鲜艳，质量有所提高。用铬渣代替铬矿粉作着色剂时，适宜的加入量为2%6%，加入量过高，则会产生Cr2O3失透现象。目前，天津、沈阳、青岛、北京、重庆等地玻璃厂都采用铬渣作玻璃着色剂，国内用于这方面的铬渣量已达4104ta-1左右。 （2）铬渣作助熔剂制钙镁磷肥在钙镁磷肥的生产过程中，为了降低磷矿石的熔点，需加

14、入蛇纹石、白云石及硅石作助熔剂。铬渣与蛇纹石、白云石相比，在主要成分上十分相近，因此可以作助熔剂使用。在炉内高温状态下（8001500），煅烧产生的大量CO和H2，以及存在的固定碳，可将铬渣中的六价铬还原为三价铬和金属铬，分别进入磷肥及富集在铬镍铁中。用铬渣作助熔剂生产钙镁磷肥可使铬渣彻底解毒并资源化，每生产1t钙镁磷肥可消耗铬渣150400kg。（3）铬渣作炼铁烧结熔剂铬渣中含有大量的CaO、MgO、Fe2O3（三者之和大于60%），与炼铁烧结熔剂料（白云石、石灰石）成分类似，且具有自熔性和半自熔性，其物理特性（粒度、猫度）也适于作烧结矿熔剂，因此可代替石灰石等作炼铁辅料。试验结果表明，铬渣

15、作为烧结炼铁的熔料使用工艺上完全可行，且使固体燃料消耗下降，烧结矿质量上升，六价铬还原解毒彻底，烧结过程中六价铬还原率达99.98%以上，残留的微量六价铬还可在高炉冶炼中进一步被还原。7.1.2.2 工业废石膏来源脱硫石膏磷石膏氟石膏7.1.2.2 工业废石膏磷石膏：磷矿石与硫酸反应制取磷酸的副产品，主要成分为CaSO42H2O，含量在80以上，相当于天然石膏，但含有酸性物、色质和20左右的水分以及放射性物质。每生产lt磷酸约产生5t磷石膏。氟石膏：萤石与硫酸制取氢氟酸的副产品，主要成分为CaSO4，含量也在80以上，相当于天然硬石膏，但氟含量较高(3)，且大多为水溶性的。每生产1t氢氟酸约产生3.6t氟石膏。脱硫石膏：燃煤或燃重油过程中排放的SO2废气经脱硫装置处理所得的副产品，主要成分为CaSO42H2O，含量可达90以上。7.1.2.2 工业废石膏磷石膏的提纯处理 先用水洗涤提取出磷石膏中的可溶杂质，然后通过湿法过筛清除其中的大颗粒，再通过旋风分离法和过筛清除磷石膏中的细粉，然后经过分解、活化得到可以应用的熟石膏。7.1.2.2 工业废石膏综合利用用于改良土壤用于生产纸面石膏板用于生产水泥7.1