《固体废物处理与处置》第七章固体废物的综合利用课件

1、固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 第七章 固体废物综合利用 Chapter 7 Comprehensive Utilization of Solid Waste第1页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 高炉渣的分类及性质； 钢渣的分类和性质； 粉煤灰的性质； 废石膏的性质及综合利用； 煤矸石的性质及综合利用； 废塑料、废纸、废橡胶及废纤维的综合利用； 农林废物的性质及综合利用； 城市污水处理厂污泥性质及综合利用； 建筑垃圾的性质及综合利用 重点第2页，共73页。

2、固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 高炉矿渣 钢渣 铁合金渣 粉煤灰 有色金属渣 铬渣 废石膏 硫铁矿烧渣工业固废综合利用冶金矿山废渣 煤矸石矿业固体废物综合利用建筑垃圾 废塑料 废橡胶 废纸 废纤维城市生活垃圾综合利用秸秆农林固废综合利用污泥污泥综合利用12345第3页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用高 炉渣 的综合利用高炉渣的分类 及性质按冶炼生铁的品种铸造生铁矿渣 炼钢生铁矿渣按矿渣的碱度分碱性矿渣 Mo1 酸性矿渣 Mo1 中性矿

3、渣 Mo=1Mo=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) 成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO Fe2O3 TiO2 V2O5 S F 普通渣 高钛渣 锰钛渣 含氟渣 3849 2346 2847 3545 6242 2035 2137 2229 617 915 1124 68 113 210 28 37.8 0.11 1 523 .15.19 .152.11.7 2029 .1.6 0.21.5 2.5) 稳定性 CaO、MgO、C2S、C3S等不稳定组分在一定条件下都具有体积不稳定性如CaO水化消解为Ca(OH)2，体积成倍增大；MgO消解为Mg(OH)2，体积膨胀77

4、%。 活性 C3S、C2S等具有水硬胶凝性活性矿物的含量。当钢渣碱度R为1.82.5时，其中的C3S和C2S的含量之和为60%80%；R2.5时，钢渣中的主要矿物为C3S。活性矿物的水硬性需很长时间才能表现出来;通过细磨，外加剂激发 易磨性 钢渣结构致密，含铁量高，因此较耐磨。所以宜作路面材料。易磨性可用相对易磨系数表示，将物料与标准砂在相同条件下粉磨，所得比表面积之比即为相对易磨系数 第14页，共73页。碱 度主体矿物相 碱 度 主体矿物相0.91.4钙镁橄榄石 1.62.4 硅酸二钙1.41.6镁辉石2.4 硅酸三钙不同碱度钢渣的主体矿物相 不同物料的易磨性比较 物料指标钢 渣 水 渣旋窑

5、熟料立窑熟料标准砂比表面积/（cm2/g） 3150 432042705170 4500相对易磨系数 0.70 0.96 0.95 1.15 1.00固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste Mg(OH)2MgSiO3 CaOMgOSiO2第15页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用钢 的综合利用钢渣加工及利用热泼法ISC法水淬法风淬法粉化处理1、热泼法是将热熔钢渣分层泼倒在热泼车间的渣床上(或渣坑内)、喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂。2、盘泼水

6、冷（ISC）法是将热熔钢渣泼在钢渣车间的泼渣盘内，然后喷适量的水促使急冷破裂。3、水淬法是指热熔钢渣被压力水分割、击碎，再加上熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣粒化。4、风淬法是指熔渣被压力空气吹散，破碎成微粒。5、粉化处理是指利用钢渣中未化合的CaO（游离氧化钙）在加压水蒸气的作用下生成Ca(OH)2，而使钢渣碎裂。该工艺在钢渣矿物组成基本不变的情况下，消除了CaO，提高了钢渣的稳定性，同时可减少钢渣破碎加工量和设备磨损。第16页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用钢 的综合利用钢渣加工及利

7、用用作烧结剂时是利用钢渣中的CaO，取代部分石灰石。用作高炉炼铁熔剂，不仅可以回收钢渣中的铁，其中的CaO、MgO等作为助熔剂，可以节省大量的白云石、石灰石。使增产第17页，共73页。冶炼铁合金过程中排出的废渣。第18页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用有色金属渣分类成分熔融矿渣湿法残渣烟尘污泥按工艺分重金属渣轻金属渣稀有金属渣矿物性质分成分 种类 SiO2/% CaO/% MgO/% Al2O3/% Fe/% Cu/% Pb/% Zn/% Ag/% Sb/% As/% Ge/% 铜渣 3040 4

8、15 15 24 2538 0.21 2 23 0.5 0.2 铅渣 2030 1422 15 1024 2040 0.3 24 2 锌渣 1214 33 0.7 0.5 2 0.03 0.004 冶炼有色金属过程中排出的废渣。第19页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用粉煤灰的资源化物理及化学性质 经高温燃烧后形成的一种类似火山灰质的混合材料，是冶炼、化工、燃煤电厂等企业排出的固体废物 ，每年1.6亿吨，主要成分（与黏土类似）为二氧化硅（40%60%）、三氧化二铝（17% 35%）、三氧化二铁（2%

9、15%）、氧化钙（1% 10%）和未燃炭。其余为少量K、P、S、Mg等的化合物和As、Cu、Zn等微量元素。 粉煤灰的矿物组成非常复杂，主要有无定形相和结晶相两大类。无定性相主要为玻璃体，约占粉煤灰总量的50%80%，此外，未燃尽的炭粒也属于无定形相。结晶相主要有石英、莫来石、云母、长石、赤铁矿等。第20页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用粉煤灰的资源化化学及矿物组成 外观灰色或灰白色的粉状物，含炭量大时呈灰黑色。颗粒多半呈玻璃状态，部分呈球形，表面光滑，微孔较小。小部分表面粗糙，棱角较多的组合颗粒

10、。低钙灰的密度一般1.82.8t/m3，高钙灰2.52.8t/m3。空隙率60%75%；粒度45m；比表面积0.20.4m2/g; 粉煤灰活性指粉煤灰与石灰、水混合后显示的凝结硬化性能。含有较多的活性氧化物，如二氧化硅、三氧化二铝等，与石灰、水泥熟料等碱性物质混合加水拌合后，能凝结、硬化并具有一定的强度。高温熔融并经过骤冷的粉煤灰，含大量的表面光滑的玻璃微珠，具有较高的化学内能，是粉煤灰活性的主要来源。其中的SiO2和Al2O3含量越高，粉煤灰的活性越高。第21页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用粉

11、煤灰加工方法 湿法粉煤灰的脱水工艺主要有自然沉降法、自然沉降-真空脱水法、浓缩真空过滤脱水法等，可将其的含水率降至3540%。 干排粉煤灰是将除尘器收集下来的粉煤灰，通过气力直接输送至储灰仓。 对粉煤灰的分选，主要是将粒度不同的粉煤灰，按要求分成不同的粒级，以提高粉煤灰的活性和产品的强度。常用的分选设备为旋风式粗细分离器。 对粉煤灰的活化处理一般采用两条途径：一是增钙处理，即在电厂磨煤时专门掺入一定量的石灰或石灰岩，在燃烧过程中与煤灰中的氧化硅、氧化铝反应，生成具有水硬性的硅酸钙、铝硅酸钙；二是将粉煤灰用球磨机进一步磨细，使其在细度增加的同时产生具有活性的新表面。若在磨细的同时，再掺入一部分化

12、学活化剂，则活化效果更好，该工艺被称为物理-化学联合活化。第22页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用粉煤灰加工方法1-脱水箱，2、11-胶带运输机，3-耙式浓缩机，4-灰浆池， 5-砂泵，6-搅拌机，7-真空过滤机，8-空压机， 9-自动排液装置，10-水环式真空泵 图 浓缩真空过滤脱水工艺流程第23页，共73页。1-粉煤灰库，2-锁气器，3、11、17、19、25、27、32-管式螺旋输送机，4-粉煤灰缓冲仓，5-自卸汽车，6-受料斗，7-颚式破碎机，8、24-斗式提升机9-激发材料仓，10、14

13、、15-电振给料机，12-激发材料缓冲仓，13-袋式除尘器，16-外加剂料仓，18-给料机，20-摆式磨粉机，21-旋风收尘器，22-循环风机，23-混合机，26、28、31-成品仓，29-卸料器，30-散装水泥车，33-包装机，34-胶带输送机，35-叉车 图 粉煤灰物理-化学联合活化工艺流程固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 第24页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用粉煤灰综合利用方法做建筑材料筑路回填农业生产回收工业原料环保材料水泥

14、混凝土 砖 陶粒筑路 回填作土壤改良剂 作农业肥料回收煤炭 回收金属 分选空心微珠吸附剂 絮凝剂利用粉煤灰活性取代一部分水泥熟料。不仅利用粉煤灰的活性，还充当骨料取代沙石。 土壤加入粉煤灰后，容重降低，空隙率增加，通水透气性能得到明显改善，团粒结构得到改善，并具有抑制盐碱作用。第25页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用化学工业废渣化学工业废渣种类行业和工艺过程分 ： 无机盐工业废物（铬渣、氰渣、磷泥等） 氯碱工业废物（盐泥、电石渣等） 氮肥工业废物（主要是炉渣） 硫酸工业废物（主要是硫铁矿烧渣） 纯

15、碱工业废物等。 按废物主要组成分： 废催化剂、硫铁矿烧渣、铬渣、氰渣、盐泥、炉渣、各类炉渣、碱渣等 第26页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用化学工业废渣化学工业废渣的特性产生量大危险废物种类多资源化潜力大急毒性、反应性及腐蚀性每生产1吨化工产品，产生13吨固体废物，甚至812吨，全国化工企业每年产生约0.4亿吨固体废物，占全国工业固体废物产生量的6.16。化工废渣中相当一部分是反应的原料和反应副产品，部分废物中还含有金、银、铂等贵重金属。第27页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment

16、and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用铬渣及综合利用化学组成 Cr2O3 六价铬 SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe2O3 质量分数 37 0.31.5 811 2336 2033 58 711 铬浸出渣为浅黄绿色的粉状固体，呈碱性。每生产1t重铬酸钠约产生1.83t铬渣，每生产1t金属铬约产生1213t铬渣 作玻璃着色剂 六价铬转化为三价铬；氧化镁、氧化钙代替玻璃配料中白云石和石灰石原料 制钙镁磷肥 与磷矿石、白云石、焦炭、蛇纹石等加入电炉或高炉，高温熔融还原，铬六价铬还原成三价铬，以Cr2O3形式进入磷肥半成品玻璃体中固定下来；其余六价铬被还

17、原成金属铬元素进入副产品磷铁中 炼铁 代替白云石、石灰石作炼铁添加剂、六价铬脱出率97%，铁的机械、耐磨蚀等性能可改善三价铬离子分散在玻璃中，达到解毒和对玻璃着色的目的第28页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用废石膏及综合利用成分 可溶P2O5 不溶P2O5 氟化物 Al2O3 Fe2O3 SiO2 Na2O 有机碳 含量 0.25 0.1 0.10.4 0.10.5 0.050.25 0.56 0.0020.01 0.00040.0025 纸面石膏板 提纯的磷石膏+护面纸及适量纤维、胶粘剂、促凝剂

18、、缓凝剂等；经过料浆培植、成型、切割、烘干等工艺流程即可制得纸面石膏板 水泥 提纯后的磷石膏+水泥熟料+混合材，经水泥磨粉磨改良土壤 pH 14.5,改良碱性土壤 工业废石膏主要包括磷酸、磷肥工业中产生的废磷石膏，烟气脱硫过程中产生的二水石膏，其他无机化学部门用硫酸浸蚀各类钙盐所产生的废石膏。我国以磷石膏为主，每生产1 t磷酸要产生5 t废磷石膏。废石膏主要杂质成分 第29页，共73页。1-正面用纸，2-石膏料仓，3-配料称量，4-添加剂，5-水，6-混合器，7-胶料，8-背面用纸，9-成型站，10-皮带机，11-切割，12-翻板台，13-烘干入口，14-烘干机，15-烘干入口，16-刨边机，

19、17-堆垛台 图 纸面石膏板生产工艺流程固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 第30页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1工业固体废物综合利用硫铁矿烧渣及利用 企 业 Fe / % FeO / % Cu / % Pb / % S / % SiO2/ % Zn / % 大化公司化肥厂 35 0.25 铜陵化工总厂 5575 46 0.20.35 0.0150.04 0.43 10.06 0.430.83 吴径化工厂 52 0.24 0.054 0.31 15.96

20、0.19 四川硫酸厂 46.73 6.94 0.05 0.51 18.50 杭州硫酸厂 48.83 0.25 0.074 0.33 0.72 衢州硫酸厂 41.99 0.23 0.0781 0.16 0.0952 硫铁矿烧渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣，硫铁矿是我国生产硫酸的主要原料。第31页，共73页。磁选铁精矿 磁选后的成品铁精矿中含铁量约为55% 60%，硫铁矿烧渣铁回收率大于60%。 制作铁系颜料 硫铁矿烧渣+硫酸反应、沉淀、过滤，得到硫酸亚铁溶液。FeOOH晶种。铁黄颜料。600700铁红颜料。 工业固体废物综合利用1硫铁矿烧渣及利用固体废物处理与处置 Treatment and

21、 Disposal of Solid Waste 制矿渣砖 石灰粉(或水泥)与硫铁矿烧渣(约占84%)混合，经过成型和养护,可制成矿渣砖。分为蒸养制砖和自然养护制砖两种 铁含量比较低，硅、铝含量较高。第32页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 1-反应桶，2-过滤，3-结晶，4-干燥，5-粉碎，6-包装图 硫铁矿烧渣制铁系颜料工艺流程第33页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 2矿业固体废物综合利用矿业固体废物分类 及性质按原矿矿床学分基性岩浆岩 自变

22、质花岗岩 金伯利岩 玄武-安山岩等 28个基本类型 按选矿工艺分手选、重选、磁选、电选及光电选、浮选、化学选矿等矿业废渣 按主要矿物成分石英为主高硅型 长石及石英为主的高硅型 以方解石为主的富钙型 成分复杂矿业废渣 主要元素是O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P等。 矿业固体废物指的是在矿石开采和选矿过程中产生的围岩、废石和尾矿等。不同类型的矿业废渣中，含量差别很大，且有不同的结晶化学行为，形成不同的物相。第34页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 尾矿中回收有价元素 矿山废石的利用 2矿业固体废物综合利用

23、矿业固体废物冶金矿山固废综合利用尾矿做建筑材料 其它利用 从锡尾矿中回收锡和铜及其它伴生元素；从铅锌尾矿中回收铅、锌、钨、银等元素； 以石英为主的尾矿：蒸压硅酸盐矿砖 玻璃、碳化硅等的原料 以方解石石灰石为主：水泥原料 氧化铝为主：做耐火材料 如铺路、筑尾矿坝、填露天采场、筑挡墙等，每年可消耗废石总量的20%30% 覆土造田 矿山生活污水浇灌尾矿库 井下回填 直接回填和加工后回填 第35页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 2矿业固体废物综合利用矿业固体废物煤矸石性质及利用煤矸石的产量约占原煤产量的15%，每年至少新增2亿

24、t。历年积存的煤矸石约为30亿t，占地约10万亩 组成 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 R2O 烧失量 含量 4065 1535 17 14 29 12.5 217 粘土类煤矸石一般加热到700900时，结晶相分解破坏，变成无定形非晶体，使煤矸石具有活性。我国煤矸石的发热量多在6300kJ/kg以下。 热值/（kJ/kg） 合 理 用 途 说 明 2095 回填、筑路、造地、制骨料 制骨料以砂岩类未燃煤矸石为宜 2095-4190 烧内燃砖 CaO含量CuPbHg。 3城市污泥的综合利用第65页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of

25、 Solid Waste 3城市污泥的综合利用污泥的综合利用 生产复合肥 生产堆肥 调理剂，膨胀剂生产沼气 焚烧回收热量 低温热解污泥制砖 生产水泥 制生化纤维板 生产陶粒农田林地利用回收能源建材利用第66页，共73页。堆肥产品回流结构调理剂回流堆肥调理剂底料补充结构调理剂前处理一次发酵二次发酵后处理图 堆肥工艺一般流程图固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 第67页，共73页。不同污泥的燃烧热值污 泥 种 类热值/（kJ/kg干）污 泥 种 类热值/（kJ/kg干）初次沉淀污泥初沉污泥与腐殖质污泥混合新鲜的1582618190新鲜的1

26、4900经消化7200经消化67408120新鲜活性污泥1490015210初沉污泥与活性污泥混合新鲜的16950经消化7450固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 第68页，共73页。脱水污泥干燥部分燃烧粉碎/混炼造粒烧结冷却轻质陶粒排气处理设备除尘排气燃烧除尘固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 图 污泥制轻质陶粒工艺流程第69页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 4农林固废的综合利用农林废物成分据统计，

27、我国年农作物秸秆约7亿t，稻草2.3亿t，稻壳3030万t，玉米秆202亿t，豆类和秋杂粮作物秸秆1.0亿t，花生和薯类藤蔓、甜菜叶等1.0亿t，废糖蜜402万t，酒糟1583万t，禽粪7300万t。这些物质目前多作为农家燃料、畜禽饲料、田间堆肥等初级用途，仅少量用于造纸、草编等深加工。 种类 N P K Ca Mg Mn Si 水稻 0.60 0.09 1.00 0.14 0.12 0.02 7.99 小麦 0.50 0.03 0.73 0.14 0.02 0.003 3.65 大豆 1.93 0.03 1.55 0.84 0.07 油菜 0.52 0.03 0.65 0.42 0.05 0.004 0.18 第70页，共73页。固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 4农林固废的综合利用农林废物性质组成元素组成化合物构造形式物理性质热性能C、O、H占70%-90%，N、P、K、S、Si等多种微量元素。纤维素、木质素、淀粉、蛋白质 、戊聚糖、生物碱、植物甾醇、单宁质、胶质或蜡质、酚基和醛基化合物等生物有机体，无机矿