固体废物处理与资源化：第八章 工业固体废物的处理与资源化

1、第八章 工业固体废物的处理与资源化第一节 概述 第二节 矿业固体废物的处理与资源化 第三节 煤矸石的处理与资源化第四节 粉煤灰的处理与资源化 第五节 化学工业固体废物的处理与资源化第六节 钢铁工业固体废物的处理与资源化第七节 石化工业固体废物的处理与资源化 第一节 概 述一、概况工业固体废物：工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、 碎屑、污泥等废物。按行业主要包括：冶金废渣（如钢渣、高炉渣、赤泥）；矿业废物（如煤矸石、尾矿）；能源灰渣（如粉煤灰、炉渣、烟道灰）；化工废物（如磷石膏、硫铁矿渣、铬渣）；石化废物（如酸碱渣、废催化剂、废溶剂）；轻工业排出的下脚料、污泥、渣糟等废物。二、工业固体废物的

2、处理原则资源化、减量化和无害化的“三化”原则。 工业固体废物“从摇篮到坟墓”的管理控制体系 通过物理、化学和生物手段，将废物中对人体或环境有害的物质分解为无害成分或转化为毒性较小的、适于运输、贮存、资源化利用和最终处置的一种过程。常规处理技术1化学处理 适用：无机废物，如酸、碱、重金属废液、氰化物、乳化油等。 处理方法：焚烧、溶剂浸出、化学中和、氧化还原。2物理处理 重选、磁选、浮选、拣选、摩擦和弹跳分选等各种相分离及固化技术。 固化工艺适用：飞灰、不适于焚烧处理或无机处理的废弃物； 特别适用：重金属废渣、工业粉尘、有机污泥以及多氯联苯等污染物。三、工业固体废物的处理与处置3生物处理 堆肥法和

3、厌氧发酵法：有机废物； 细菌冶金法：提炼铜、铀等金属； 活性污泥法：有机废液；生物修复被污染的土壤。工业废物的处置 通过焚烧、填埋或其它改变废物的物理、化学、生物特性等方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成分的活动，并将其置于与环境相对隔绝的场所、避免其中的有害物质危害人体健康或污染环境的过程。当前处理和处置固体废物的主要技术 焚烧、堆肥、卫生填埋、回收利用等。 “对于具体的废物：没有最好的，只有最适宜的”主要资源化途径（1）生产建材 耗渣量大、投资少、见效快、产品质量高，市场前景好； 能耗低、节省原材料、不产生二次污染； 可生产的产品种类多、性能好。（2）

4、回收或利用其中的有用组分，开发新产品，取代某些工业原料 如煤矸石沸腾炉发电、洗矸泥炼焦作工业或民用燃料、钢渣作冶炼熔剂、硫铁矿烧渣炼铁、赤泥塑料、开发新型聚合物基、陶瓷基与金属基的废弃物复合材料，从烟尘和赤泥中提取镓、钪等。（3）筑路、筑坝与回填 投资少、用量大、技术成熟、易推广。（4）生产农肥和土壤改良 许多工业固体废物含有较高的硅、钙以及各种微量元素，有些还含磷和其它有用组分。四、工业固体废物的资源化利用第二节 矿业固体废物的处理与资源化 在采矿、选矿、冶炼和矿物加工过程中，产生的固体状或泥状废物，主要包括选矿尾矿、采矿废石、赤泥、冶炼渣、粉煤灰、炉渣、浸出渣、浮渣、电炉渣、尘泥等。 矿业

5、废物种类多、产量大、伴生成分多、毒性小，大多数废物可作为二次资源加以利用。 综合回收有价物质； 作为一种复合的矿物材料，用于制取建筑材料、土壤改良剂、微量元素肥料； 作为工程填料回填矿井采空区或塌陷区等。二、矿山废石与尾矿的处理与资源化1.回收有价金属 尾矿中含铜、铅、锌、铁、硫、钨、锡等，以及钪、镓、钼等稀有元素及金、银等贵金属。茶陵县凯利再生金属回收有限责任公司尾矿库 2.生产建材（1）尾矿制砖（2）生产水泥和混凝土（3）生产玻璃（4）用作其它建筑材料陶瓷、石英砂、微晶玻璃等。尾矿免烧砌块机 利用矿山尾矿制造微晶玻璃板材的工艺技术是基于玻璃微晶结构的理论研究而成。在以尾矿原料硅酸盐矿物为主

6、体的配方中，伴有或添加少量晶核素，采用专门的热工技术与设备的玻璃生产工艺，用微晶化技术处理烧结而成。 熔化水淬板材晶化研磨切割3.用作农肥 用作土壤改良剂或微量元素肥料，有效改善土壤的团粒结构，提高土壤的孔隙、透气性、透水性，促进作物增产。4.采空区回填、覆土造田 耗资少、操作简单，防止地面沉降塌陷与开裂，减少地质灾害的发生。第三节煤矸石的处理与资源化一、概况煤矸石是煤炭开采、洗选及加工过程中排放的废物，为多种矿岩的混合体，约占煤炭产量的15%左右。 2010年我国耗煤量32亿吨。二、煤矸石的综合利用1.生产建材原料（1）生产水泥 （2）用煤矸石制砖（3）煤矸石制砌块（4）煤矸石制轻集料 2.

7、生产化工产品（1）制备铝系产品条件：煤矸石Al2O3含量达到35%。产品：铝盐系列化工产品，如硫酸 铝、结晶氯化铝、聚合氯化 铝、氢氧化铝、铝铵矾、聚 合氯化铝铁等。（2）制备硅系产品条件：煤矸石SiO2含量达到50%。产品：水玻璃、白炭黑、聚硅酸铝等。水玻璃:硅酸钠 粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，耐碱性和耐水性差。分析试剂、防火剂、黏合剂。 水玻璃橡胶制品白炭黑用在彩色橡胶制品中以替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂及耐热抗老化性能，所以在黑色橡胶制品中亦可替代部分炭黑，以获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎、子午胎等。 农业化学制品

8、在农业化学制品中，如农药、高效喷施肥料等，使用白炭黑作载体或稀释剂，能保持持久效力，因为它具有高吸附力，易于悬浮，有良好的亲和性及化学稳定性。即使在雨水、冲洗和炎热条件下，仍能长期保持不变。 日用化工制品用白炭黑作填料和磨蚀剂的透明彩色及不透明牙膏，这类牙膏具有良好的柔韧性、分散性，膏体光滑、柔软、磨蚀性好，不磨蚀牙膏管体；它能使药物牙膏保持药性的稳定。特别是与氮化物具有良好的配伍性，可避免钙盐作磨料产生难溶盐的弊端。 胶结剂用在天然橡胶或合成橡胶制成的胶粘剂中，提供了触变性和补强性，同时由于其伸展性还可以提高粘着力，质高价廉。 抗结块剂白炭黑可用在一些产品中来提高自由流动性，如草地肥料、杀真

9、菌剂、磨轮研磨剂、洗衣漂白剂、酚醛注塑乌洛托品、酚和尿素的塑料制品、制造橡胶硫磺及抗结块混合物。 造纸填料用白炭黑做纸张填料可提高纸张抗油墨透过性能及机械强度，增加白度，减少单位重量。能有效实现纸张轻量化、降低生产成本、提高纸张使用性能。 橡胶制品 彩色橡胶制品 补强农业化学制品 农药、高效喷施肥料稀释剂日用化工制品 透明彩色及不透明牙膏胶结剂 天然橡胶或合成橡胶抗结块剂 草地肥料、杀真菌剂、磨轮研磨剂、洗衣漂白剂造纸填料 提高纸张抗油墨透过性能及机械强度，增加白度白炭黑条件：煤矸石TiO2含量达到7.2%。方法：将生产白炭黑或水玻璃的残渣（含TiO232%39%）加入盛有硫 酸的反应釜中，用

10、压缩空气鼓泡搅拌、加热后冷却，抽滤洗涤 后，将滤液浓缩，放入水解反应器内，在搅拌条件下加入总Ti量 10%的晶种，以蒸气加热至沸，进行水解生成偏钛酸，然后冷却 过滤，滤饼用10%硫酸和热水洗至检不出Fe2为止，再进行漂白 过滤，洗涤得纯净偏钛酸，送入回转炉进行脱水转化煅烧，经粉 碎即得钛白粉。（3）煤矸石制备钛白粉钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用。 钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。由于钛白粉无毒，远比铅白优越，各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。 3.煤矸石的农业利用（1）煤矸石有机复合肥 （2）煤矸石微生物肥料 （3）煤矸石改良土壤 4煤矸石供热发电 热值大于

11、4180kJ/kg简易洗选，热值大于6270kJ/kg不经过洗选可就近用作流化床锅炉燃料，产生的热量可供发电、采暖供热，也可制煤气。 作用：缓解矿区的能源紧张，炉渣可制建材，节约能源、减少污染。第四节 粉煤灰的处理与资源化 一、 粉煤灰的的来源与特性 Q 将磨成100m以下的煤粉，用预热空气喷入炉膛，在13001500炉膛呈悬浮状态燃烧，绝大部分可燃物质在炉内烧尽；大量不燃物（主要是灰分）混杂在高温烟气中，因受到高温作用而部分熔融，同时由于表面张力作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷，呈玻璃态，从而具

12、有较高的活性。在引风机将烟气排入大气之前，这些细小的球形颗粒，经过除尘器的作用，被分离、收集，即成为粉煤灰。 我国粉煤灰的主要综合利用途径 建材原料：水泥或混凝土掺料、制砖、空心砌块、硅钙板、陶 粒等； 工程填筑：路面路基、低洼地或荒地填充、废矿井或塌陷区充填等； 农业：复合肥、磁化肥、土壤改良剂等； 环境保护：废水处理、脱硫、吸声等； 生产功能性新型材料：复合混凝剂、沸石分子筛、填料载体等； 回收有用物质：空心微珠、工业原料、稀有金属等。二、粉煤灰的资源化保温、防水材料粉煤灰具有良好的热工特性，其导热系数与蓄热系数比达到1:17，具有良好的隔热性。利用其生产保温材料，可降低建筑材料的导热系数

13、，提高材料的保温隔热性能。以粉煤灰、废旧聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为主要原料，普通硅酸盐水泥、生石灰为胶凝材料，添加少量防水剂、憎水剂、激发剂，可制得屋面保温防水材料。粉煤灰泡沫陶瓷主要原料：粉煤灰、亲和性很强的火山灰和无定型结晶碳粉（如石墨）。合成过程：粉磨制料，压坯后再烧结。粉煤灰泡沫陶瓷气孔连续，具有良好的抗散裂性和比电阻特性，是一种高强度、吸音隔热、耐热冲击好的泡沫材料。可用于生产轻质砖、轻质隔墙板等制品。 粉煤灰泡沫玻璃 70粉煤灰、30硅质粘土材料以及发泡剂等混配后，经二次烧成工艺即制得。具有耐燃、防水、保温、隔热、吸音和隔音等优良性能，可广泛应用于建筑、石油、化工、造船、食品和国防等工

14、业部门的隔热、保温、吸声和装饰等工程中。 新型保温吸音板等建材 70干灰和湿灰加粘结剂、石灰、粘土制成直径80100 mm料球，高温炉内熔化成玻璃液态，经过离心喷吹制成粉煤灰纤维棉，再深加工。粉煤灰微珠经不同的表面改性剂改性后，可应用于制造改性尼龙中。加入改性微珠的尼龙冲击强度有明显的提高。第五节 化学工业固体废物的处理与资源化 化工固体废物：化工生产过程中产生的固体、半固体或浆状废物，包括： 生产过程中产生的不合格产品、副产物、失效催化剂、废添加剂及原料中夹带的杂质等； 直接从反应装置排出的或在产品精制、分离、洗涤时由相应装置排出的工艺废物； 空气污染控制设施排出的粉尘，废水处理产生的污泥，

15、设备检修和事故泄漏产生的固体废物及报废的旧设备、化学品容器和工业垃圾等。 特点： 产量大； 危险废物种类多，成分复杂，主要有硫铁矿烧渣、铬渣、磷石膏、汞渣、电石渣等，其有毒物质含量高，对人体健康和环境会构成较大威胁； 废物资源化潜力大，相当一部分是反应的原料和副产物，可回收利用。 二、硫铁矿渣的处理与资源化 硫铁矿渣：硫铁矿在沸腾炉中经高温焙烧产生的废物。 主要化学成分：Fe2O3和SiO2，还有S、Mn、Cu、Ca、Al、Pb等。 含有大量铁及少量铝、铜等金属，有的还含有金、银、铂等贵金属，可利用其制取铁精矿、铁粉、海绵铁等，还可回收其它金属。 含铁较低或含硫较高的硫铁矿烧渣，可用于生产化工

16、产品，如作净水剂、颜料、磁性铁的原料。 经活化处理后的海绵铁除氧剂，为海绵状多空隙的铁粒，为水中的溶解氧提供了与活性铁进行反应的机遇，加速氧化还原反应。 三、铬渣的处理与资源化 铬渣既是有害废渣，又是可利用的二次资源。 铬渣中可溶性的Cr6具有强毒性，为致癌物质，易被人体吸收而在体内蓄积。 我国铬资源缺乏，可综合利用铬渣中各种形态的铬：铬渣制砖、生产钙镁磷肥、用作玻璃着色剂、制彩色水泥、制矿渣棉制品及铸石制品等。 将六价铬转化为三价铬第六节 钢铁工业固体废物的处理与资源化 包括开采废石、选矿尾矿、高炉渣、钢渣、铁合金渣、含铁尘泥等。一、高炉渣的处理与资源化 冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。

17、主要化学成分：CaO、Al2O3、SiO2、MgO、MnO、FeO和S等组成的硅酸盐和铝酸盐。此外有些矿渣还含有微量的TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3等。 （CaO Al2O3 MgO SiO2等）四种成分90%以上。主要处理利用途径 三、钢渣的处理与资源化 根据炼钢炉型的不同，钢渣分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。转炉渣和平炉渣一般为深灰、深褐色；电炉渣多为白色。 钢渣的形成温度为15001700，在高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状或粉状。钢渣主要由CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、FeO、P2O5等氧化物组成，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。 钢渣的主要利用途

18、径是在钢铁公司内部自行循环使用，代替石灰作熔剂，返回高炉或烧结炉内作为炼铁原料，也可以用于路基、水泥原料、改良土壤等。 第七节 石化工业固体废物的处理与资源化 主要包括废催化剂、含油污泥、废白土渣、底泥、废活性炭、废树脂、生化污泥、浮渣、废溶剂或废产品、酸碱渣等。 石化工业废物的处理处置流程 二、含油污泥的处理与资源化 含油污泥是一种富含矿物油的固体废物，主要来自石油勘探开发和石油化工生产过程中产生的油泥、油砂，具有产生量大、含油量高、重质油组分高、综合利用方式少、处理难度大等特点。1.焦化法处理含油污泥 利用重质矿物油焦化反应的特点，使油泥中的矿物油得到深度的裂解，最终生成化学性质稳定的石油焦和多馏份的轻质油，实现资源回收和保护环境的最终目的。2.生物法处理含油污泥 使用地耕方法使废渣中的石油类污染物被微生物降解，能彻底解决含油废渣污染问题。三、废催化剂的处理与资源化 失活的催化剂多采用填埋法处理，操作不当时，其中一些有害重金属如镍、铬、铅等就会渗入周围土