第十三章化工固废的处理及资源化

第13章化工固废的处理与资源化冯艳文目录第一节 化工固废概述一、化工固废的来源、分类、特点和治理原则二、化工固废对生态环境的危害第二节工业固废的破碎与分选一、工业固废的破碎二、工业固废的分选第四节典型固体废物的处理与利用一、粉煤灰的处理与利用二、铬渣的处理与利用三、赤泥的处理与利用简介定义：固体废物（简称固废）是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状贮存的物质。固体废物的来源大体上可分为两类：一是生产过程中所产生的废物（不包括废气和废水），称为生产废物。另一类是在产品进入市场后在流动过程中或使用消费后产生的固体废物，称生活废物。第一节化工固废概述一、化工固废的来源、分类、特点和治理原则1.化工固废的来源化学工业固体废弃物简称化工固废，是指化工生产过程中，产生的固体、半固体或浆状废弃物。其来源包括化工生产过程中进行化合、分解、合成等化学反应产生的不合格产品（含中间产品）、副产物、失效催化剂、废添加剂、未反应的原料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，设备检修和事故泄漏产生的固体废弃物及报废的旧设备，化学品容器和工业垃圾等。第一节化工固废概述一、化工固废的来源、分类、特点和治理原则1.化工固废的来源化工废渣中的主要成分为硅、铝、镁、铁、钙等化合物，同时还含有一些钾、钠、磷、硫等化合物，对于一些特定的化工废渣，如铬渣、汞渣、砷渣等则含有铬、汞、砷等有毒物质。国家经贸委发布的《资源综合利用目录》(2003年修订)介绍的化工固废包括：硫铁矿渣、硫铁矿煅烧渣、硫酸渣、硫石膏、磷石膏、磷矿煅烧渣、含氰废渣、电石渣、磷肥渣、硫磺渣、碱渣、含钡废渣、铬渣、盐泥、总溶剂渣、黄磷渣、柠檬酸渣、制糖废渣、脱硫石膏、氟石膏、废石膏模等。第一节化工固废概述2.化工固废的分类行业名称产品生产工艺固体废物类型产生量（t废物/t产品）1.无机盐工业重铬酸钾氧化焙烧法铬渣1.8-3氰化钠氨钠法氰渣0.057黄磷电炉法电炉炉渣富磷泥8-120.1-0.152.氯碱工业烧碱水银法隔膜法含汞盐泥盐泥0.04-0.050.04-0.05聚氯乙烯电石乙炔法电石渣1-23.磷肥工业黄磷电炉法电炉炉渣8-12磷酸湿法磷石膏3-44.氨肥工业合成氨煤制气炉渣0.7-0.95.纯碱工业纯碱氨碱法蒸馏残液9-11m36.硫酸工业硫酸硫铁矿制酸硫铁矿烧渣0.7-17.有机原料及合成材料工业季戊四醇低温缩合法高浓度废母液2-3环氧乙烷乙烯氧化（钙法）皂化废渣3聚甲醛聚合法稀醛液3-4聚四氟乙烯高温裂解法蒸馏高沸残液0.1-0.15氯丁橡胶电石乙炔法电石渣3.2钛白粉硫酸法硫酸亚铁3.88.染料工业还原艳绿FFB苯绕蒽酮缩合法废硫酸14.5双倍硫化氢二硝基氯苯法氧化滤液3.5-4.5第一节化工固废概述3.化工固废特点（1）化工固废产生量大，一般每生产1t产品产生1～3t固废，有的产品甚至可高达8～12t固废。（2）危险废物种类多，有毒物质含量高，对人体健康和环境危害大。化工固废中有相当一部分具有急性毒性、反应性、腐蚀性等特点，而且废物中有毒物质含量高，对人体健康和环境会构成较大威胁。（3）再资源化潜力大。化工固废中有相当一部分是反应原料和反应副产物，如硫铁矿烧渣、废胶片、废催化剂等，通过加工就可将有价值的物质从废物中回收利用，能取得较好的经济和环境双重效益。化工危险固废对人体与环境的危害废渣主要成分及其含量危害特征铬渣Cr6+，0.3-2.9%对人体消化道和皮肤具有强烈刺激和腐蚀作用，对呼吸道造成损伤，有致癌作用。可在水生生物体内蓄积并导致死亡。影响小麦、玉米等作物生长。无机盐废渣CN-，14%引起头痛、头晕、心悸、甲状腺肿大，急性中毒时，可导致呼吸衰竭，对人体和生物危害极大。含汞0.2-0.3%无机汞对消化道黏膜有强烈腐蚀作用，吸入较高浓度的汞蒸气可引起急性中毒，神经功能障碍。烷基汞能在人体内长期滞留，对鸟类、水生脊椎动物会造成危害效应。Zn2+，7-25%Pb2+，0.3-2%Cd2+，100-500mg/kgAs3+,40-400mg/kg铅镉对人体神经系统、造血系统、消化系统、肝、肾、骨骼等都会引起中毒伤害。砷化物具有致癌作用，锌盐对皮肤和黏膜有刺激腐蚀作用。重金属对动植物、微生物有明显危害作用。蒸馏釜残液苯、苯酚、硝基苯、芳香胺、有机磷农药等对人体中枢神经、肝、肾、胃、皮肤等造成障碍和损害。芳香胺类、亚硝胺类有致癌作用，对水生生物也有致毒作用。酸渣和碱渣无机酸、无机碱以及金属离子和盐类对人体皮肤、眼睛和黏膜有强烈刺激作用，导致皮肤和内部器官损伤、腐蚀，对水生生物如鱼类有严重影响。第一节化工固废概述4.化工固废治理技术原则（1）化工固废治理应从改革工艺路线入手，尽可能采用无毒、无害或低毒、低害的原料和能源，采用不产生或少产生固体废物的新技术、新工艺、新设备，最大限度地提高资源和能源的利用率，将废物消除在生产过程中。（2）对于生产过程中不得不排出的废物，应根据其性质采取回收或综合利用措施就地处理。但要注意的是，在利用化工固废回收产品、加工建筑材料或其它制品的过程中，须防止二次污染。（3）无法或暂时无法加以综合利用的化工固废，必须采取无害化或焚烧、填埋等手段进行妥善的处理处置。第一节化工固废概述二、化工固废对生态环境的危害（1）侵占土地：固体废弃物不加利用就需占地堆放，堆积量越大，占地越多。据估算，每堆积一万吨，约需占地一亩。我国仅煤矸石一项存积量就达10亿吨，侵占农田5万亩。第一节化工固废概述二、化工固废对生态环境的危害（2）污染土壤：

工业固体废物，特别是有害固体废物，经过风化、雨淋，产生高温、毒水或其他反应，能杀伤土壤中的微生物和动物，改变土壤的成分和结构阻碍植物根系的发育和生长，我国受工业废渣污染的农田已达25万亩。锌污染第一节化工固废概述二、化工固废对生态环境的危害（3）污染水体：随天然降水径流，造成地表水污染；随渗沥水渗到土壤中，造成地下水污染；我国因固体废物，20世纪80年代水面较50年代减少约2000万亩。富营养化、有机毒物复合型污染重金属、有机毒物复合污染第一节化工固废概述二、化工固废对生态环境的危害（4）污染大气：释放有害气体；粉尘污染——粉煤灰堆遇到四级以上风力，可被剥离1～1.5厘米，灰尘飞扬可高达20～50米；自燃污染——煤矸石，产生大量的二氧化硫焚烧处理污染——二恶英重金属飘尘第二节工业固废的破碎与分选一、工业固废的破碎1.破碎的理论基础破碎：用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程；磨碎：使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。（1）破碎的目的使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中的某种成分。使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。对破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备。第二节工业固废的破碎与分选（2）固体废物的机械强度固体废物的机械强度是指固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。其中抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度较小，抗拉强度最小。一般以固体废物的抗压强度为标准来衡量。抗压强度大于50MPa者为坚硬固体废物；40—25MPa者为中硬固体废物；小于25MPa者为软固体废物。固体废物的机械强度与废物颗粒的粒度有关，粒度小的废物颗粒，其宏观和微观裂缝比大粒度颗粒要少，因而机械强度较高。

第二节工业固废的破碎与分选硬度在实际工程中，固体废物的硬度在一定程度上反映被破碎的难易程度，因而可以用废物的硬度表示其可碎性。矿物的硬度可按莫式硬度分为十级，其硬度从小到大排列如下：(1)滑膏：(2)石膏：(3)方解石；(4)萤石；(5)灰石；(6)长石：(7)石英：(8)黄玉石；(9)刚玉；(10)金刚石。各种固体废物的硬度可通过与这些矿物相比较来确定。各种硬度物料的分类（3）破碎方法分类：按破碎固体物所用的外力，即消耗能量的形式可分为机械能破碎和非机械能破碎两类方法。机械能破碎：利用破碎工具(如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等)对固体废物施力而将其破碎的。非机械能破碎（物理法）利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。目前广泛应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。

破碎方法的选择选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬物采用挤压破碎和冲击破碎十分有效；对脆性废物则采用劈碎、冲击破碎为宜。一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。（3）破碎方法第二节工业固废的破碎与分选一、工业固废的破碎2.破碎机固体废物的破碎多采用机械方法进行破碎，而且通常采用两种或两种以上的设备联合使用。颚式破碎机锤式破碎机冲击式破碎机剪切式破碎机辊式破碎机球磨机等（1）简单摆动颚式破碎机

简单摆动颚式破碎机主要由机架、工作机构、传动机构、保险装置等部分组成。工作原理：皮带轮带动偏心轴旋转时，偏心顶点牵动连杆上下运动，也就牵动前后推力板作舒张及收缩运动。从而使颚时而靠近固定颚，时而又离开固定颚。动领靠近固定额时京对破碎腔内的物料进行压碎、劈碎及折断。破碎后的物料在动颚后退时靠自重从破碎腔内落下。

颚式破碎机(2)复杂摆动颚式破碎机复杂摆动颚式破碎机从构造上看，复杂摆动颚式破碎机与简单摆动颚式破碎机的区别是少了一根动颚悬挂的心轴，动颚与连杆合为一个部件，没有垂直连杆，肘板也只有一块。可见，复杂摆动领式破碎机构造简单。但动颚的运动却较简单摆动颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆动，同时在垂直方向也有运动，是一种复杂运动，不失为称复杂摆动颚式破碎机。复杂摆动颚式破碎机的优点破碎产品较细，破碎比大(一般可达4—8、简摆型只能达3—6)。规格相同时，复摆型比简摆型破碎能力高20—30％。

颚式破碎机(3)颚式破碎机的特点及应用

颚式破碎机具有结构简单、坚固、维护方便、高度小、工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中，主要用破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。例如，煤矸石作为沸腾炉燃料，制砖和水泥原料时的破碎等。既可用于粗碎，也可用于中、细碎。

颚式破碎机锤式破碎机锤式破碎机工作原理利用冲击摩擦和剪切作用将固体废物粉碎。主要构件：转子+重锤+破碎板锤式破碎机分类：单转子锤式破碎机(只有一个转子)；单转子破碎机根据转子的旋转方向，又可分为：可逆式(转子可两个方向转动)不可逆式(转子只能一个方向转动)双转子破碎机(它有两个作相对回转的转子)。锤式破碎机锤式破碎机优点：适用于大体积、硬质物质的破碎，破碎颗粒均匀。锤式破碎机缺点：噪声大，安装需要防震和隔音措施。耐腐蚀性较弱，破碎中等硬度且腐蚀性弱的物质。典型机型：BJD型普通锤式破碎机家具电器等BJD型破碎金属切屑锤式破碎机金属团块HammerMills型锤式破碎机汽车等大型固废Novorotor型锤式破碎机有磨碎装置，破碎比>30剪切式破碎机工作原理：剪切式破碎机是通过固定刀和可动刀(往复式刀或旋转式刀)之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂适宜的形状和尺寸。适用范畴：特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。类型根据刀刃的运动方式：往复式+回转式典型机型：冯.罗尔（VonRoll）型往复剪切破碎机：7片固定刀+6片活动刀林德曼（Lindemann）型剪切破碎机：预压机+剪切机旋转剪切破碎机：不适用于破碎硬大的废物球磨机简介：磨碎在固体废物处理与利用中占有重要地位。对于矿业废物和工业废物尤其是这样。适用于物料的深加工。例如，在煤矸石生产水泥、砖瓦、矸石棉、化肥和得取化工原料等；在硫铁矿烧渣炼铁制造球团，回收有色金属、制造铁粉和化工原料、生产铸石等；电石渣生产水泥、砖瓦、回收化工原料等；钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂等等过程都离不开球磨机对固体废物的磨碎。主要构件组成圆柱筒体、端盖、中空轴颈、轴承、传动大齿圈工作原理依靠钢球和物料的冲击和研磨作用，将物料磨碎。（三）非机械能破碎低温破碎技术对于常温下难以破碎的固体废物如汽车轮胎、包覆电线、家用电器等，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎。亦可利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓。低温破碎介质液氮液氮具有致冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。但制备液氮需耗用大量能源，故低温破碎的对象仅限于常温难破碎的废物，如橡胶和塑料。低温破碎超声波破碎空化效应由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体中产生撕裂的力，并形成真空的气泡。当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小，但加速度却非常大，局部压力可达几千个大气压，这就是所谓的空化效应。利用空化效应形成的剪切力进行破碎。第二节工业固废的破碎与分选二、工业固废的分选1.筛分筛分是利用筛子将粒度范围较宽的颗粒群分成窄级别的作业。该分离过程可看作是由物料分层和细粒透过筛子两个阶段组成的。物料分层是完成分离的条件，细粒透过筛子是分离的目的。常见的筛分设备有：固定筛、筒形筛和振动筛等。固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装。固定筛由于构造简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便，在固体废物处理中广泛应用。筒形筛：筒形筛是一个倾斜的圆筒，置于若干滚子上，圆筒的侧壁上开有许多筛孔。圆筒以很慢的速度转动（10-15r/min），因此不需要很大动力，这种筛的优点是不会堵塞。筒形筛筛分时，固体废物在筛中不断滚翻，较小的物料颗粒最终通过筛孔筛出。振动筛：振动筛由于筛面强烈振动，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛分，可用于粗、中细粒的筛分，还可以用于振动和脱泥筛分。固定筛圆筒筛振动筛第二节工业固废的破碎与分选二、工业固废的分选2.重力分选（1）重介质分选重介质有重液和重悬浮液两大类。可以将铝从较重的物料中分离出来，或应用在选煤中。（2）跳汰分选跳汰分选是在垂直脉冲介质中颗粒群反复交替地膨胀收缩，按密度分选固体废物的一种方法。供料在水介质中受到脉冲力作用，于是整个筛面上的物料层不断地被冲起又落下，颗粒之间频繁接触，逐渐形成一按密度分层的床层。（3）风力分选（气流分选）风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来一种方法。（4）摇床分选摇床分选是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。第二节工业固废的破碎与分选二、工业固废的分选3.磁力分选磁力分选简称磁选。磁选有两种类型：一种是传统的磁选法，另一种是磁流体分选法，后者是近二十年发展起来的一种新的分选方法。磁选过程示意图第二节工业固废的破碎与分选二、工业固废的分选4.电力分选废物颗粒的电选分离过程，废料由给料斗均匀给入辊筒上，随着辊筒的旋转，废物颗粒进入电晕电场区，由于空间带有电荷，使导体和非导体颗粒都获得负电荷（与电晕电极相反）。导体颗粒一面带电，一面又把电荷传给辊筒，其放电速度快，因此，当废物颗粒随着辊筒的旋转离开电晕电场区而进入静电场区时，导体颗粒的剩余电荷少。第二节工业固废的破碎与分选二、工业固废的分选5.浮选浮选是利用废水中的颗粒的疏水性，通过在气浮池中向废水中通入一定尺寸的气泡，使废水中的污染物吸附在气泡上，随气泡的上浮，污染物也随之浮到水面上而形成由气泡、水和污染物形成的三相泡沫层，收集泡沫层即可把污染物与水分离。第三节工业固废的焚烧与热解一、化工固废的焚烧1、焚烧法焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物和气体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常用焚烧来处理。第三节工业固废的焚烧与热解一、化工固废的焚烧2、焚烧系统一座大型垃圾焚烧厂通常包括下述八个系统：(1)贮存及进料系统(2)焚烧炉(3)废热回收系统(4)发电系统(5)给水处理系统(6)废气处理系统(7)废水处理系统(8)灰渣收集及处理系统图13-1典型垃圾焚烧工艺系统示意图

3、焚烧炉（1）机械炉排焚烧炉机械炉排焚烧炉的心脏是机械炉排及燃烧室。炉排的主要作用是运送固体废物和炉渣通过炉体，还可以不断地搅动固体废物，并在搅动的同时使从炉排下方吹入的空气穿过固体燃烧层，使燃烧反应进行得更加充分。图13-2机械炉排焚烧炉结构示意图

图炉排焚烧炉的燃烧示意概念图

（2）回转窑式焚烧炉回转窑式焚烧炉因其独特的炉身构造而具有以下特点：进料适应性广，能焚烧不同物态（固体、液体、污泥）及形状（粉末、颗粒、块状）的废物，可在熔融态下工作；工作连续，且可通过调节转速来控制停留时间；结构简单，故障少，维修费用低；过剩空气系数大，故热效率偏低（35%-40%）；球形废物已滚出回转窑，不易完全燃烧。图13-4逆流回转焚烧炉

（3）流化床焚烧炉流化床焚烧炉特点：气固混合强烈，过剩空气系数较小，燃烧效率高；传热均匀，床温易于控制；构造简单，造价低，故障率亦低；大块物料需预破碎，废气中粉尘含量高；动力消耗很大。图13-5流化床焚烧炉1-污泥供料管；2-泡罩；3-热电偶；4-分配板；5-补助燃烧喷嘴；6-耐火材料；7-燃烧室

（4）特殊焚烧炉——多段炉多段炉的特点：废物在炉内停留时间长，能挥发较多水分，特别适合处理含水多、热值低的污泥，目前世界70%的污泥焚烧都使用多段炉。但其结构复杂，移动零件多，易出故障，维修费用高。图13-6立式多段焚烧炉

二、工业固废的热解1.热解概念热解(pyrolysis)在工业上也称为干馏。固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。2.影响有机固体废弃物热解产物的因素影响有机固体废弃物热解产物的因素有很多，如物料特性、热解终温、炉型、堆积特性、加热方式、各组分的停留时间等，而且这些因素都是互相耦合的，形成非线性的关系。各种影响因素的关联度大小为：热解终温>物料特性>加热速率>物料的填实度>物料粒径。热解终温的关联度数值最大，这说明热解终温是最重要的参数之一。3.典型固体废物的热解（1）废塑料的热解主要产物为C1~C44的燃料油和燃料气以及固体残渣。在通常情况下，产生的燃料气基本上在系统内全部消耗掉，燃料油也部分消耗。聚烯烃在热作用下可以发生裂解，产生低分子量化合物，有气体、液体、固体，其中气体可作燃气，液体作汽油、柴油等，固体作铺路材料。有催化剂存在时会改变裂解机理或裂解速度，使产物组分发生改变。聚烯烃在催化剂存在下分解，其分解速度大大增加，如PE（聚乙烯）在熔融盐分解炉中有沸石催化剂存在时，在420-580℃分解，其分解速度提高2-7倍。废旧PE（聚乙烯）和PP（聚丙烯）聚合物在高温下可以发生裂解，随温度不同，裂解产物有所变化。裂解温度在800℃时，热分解产物大部分是乙烯、丙烯和甲烷；在中等温度400-500℃之间，热分解产物有液体、气体、固体残留物，其中气体占20％-40％，液体35％-70％，残留物10％-30％；在较低温度下裂解产生较多的是高沸点化合物。随温度提高，低分子量物质含量会提高，在常温下为气体。3.典型固体废物的热解（2）橡胶的热解处理废轮胎高温热解靠外部加热使化学链打开，有机物得以分解或液化、汽化。热解温度在250℃-500℃范围内，当温度高于250℃时，破碎轮胎分解出的液态油和气体会随温度升高而增加。400℃以上时依采用的方法不同，液态油和固态炭黑的产量随气体产量的增加而减少。4%NaOH溶液是最常用的废轮胎热解催化剂，它能加速高分子链的断裂，在相同的温度下可以增加液态油的产量，同时提高产品的质量。轮胎橡胶的热稳定性可以用三个温度区域表示：<200℃，200℃-300℃及300℃以上。在200℃以下无氧存在时，橡胶较稳定。在200℃-300℃，橡胶特性粘数迅速改变，低分子量的物质被“热馏”出来，残余物成为不溶性干性物。此时橡胶中的高分子链有些还未断裂，有些断裂成为较大分子量的化学物质，因此产生的油黑而且粘，分子量大，碳黑生成很不完全。当温度高于300℃时，橡胶分解加快，断裂出来的化学物质分子量较小，产生的油流动性较好，而且透明。第四节典型固体废物的处理与利用一、粉煤灰的处理与利用1.粉煤灰简介粉煤灰是燃煤电厂排出的主要污染物。粉煤灰实际上是煤的非挥发物残渣。它是煤粉进入1300℃-1500℃的炉膛，在悬浮燃烧后产生的3种固体产物的总和，包括：①漂灰，它是从烟囱中漂出来的细灰；②粉煤灰，又称飞灰，它是烟道气体中收集的细灰；③炉底灰，是从炉底中排出的炉渣中的细灰。一般烟煤的灰分含量都小于25%，而褐煤、低品级烟煤以及石煤灰分含量较高，有的高达50%以上。我国煤的平均粉煤灰产出量是25-30kg/t。每一万千瓦发电机组排灰渣量约19-110万吨。2.粉煤灰结构在普通光学显微镜下呈球形,泛贝壳状光泽,很象粒粒晶莹珍珠的微珠；在扫描电镜下观察,会发现这些微珠并不像在显微镜下看到的中空亮球,而是微珠的外表有许多不规则的突起,壳壁上可见气孔,而且大颗粒里面包裹了大量的玻璃微珠,象石榴一样,粒径约为6μm,壁厚。这就是通常所称的子母珠或复珠。粉煤灰结构：显微照片3.粉煤灰的物理性质粉煤灰是固体物质的细分散相，颜色由灰白色至黑色。粉煤灰颗粒大部分为空心微珠；微珠表面凹凸不平，极不均匀，微孔较小；一部分因在溶融状态下互相碰撞而连接，成为粗糙表面，棱角较多的蜂窝状粒子，颗粒粒径集中在10-1000μm之间，约占85%以上。比重——211-214g/cm3容重——15-110g/cm3比表面积——2000-4000cm2/g粉煤灰吸附气态水的能力和吸水的能力与土壤大致相同，最大吸水量在417-1038g/kg间，不同粉煤灰之间的差异较大。4.粉煤灰的活性（1）物理活性物理活性是指粉煤灰在硅酸盐材料中的颗粒形态效应和微集料效应的总和。它能促进硅酸盐制品的胶凝活性和改善制品的性能(如强度、抗渗性、耐磨性等)，是早期活性的主要来源。（2）化学活性粉煤灰的化学活性来源于熔融后被迅速冷却而形成的玻璃态颗粒(多孔玻璃体和玻璃珠)中可溶性的SiO2、Al2O3等活性组分。活性SiO2、Al2O3在有水存在时，可以与Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅酸铝(A-S-H)。这一性质成为粉煤灰在水泥和棍凝土中以及粉煤灰建材制品中应用的基础。5.粉煤灰用途（1）粉煤灰在建筑材料中的应用电厂排放的粉煤灰可直接用作建筑材料，如可用粉煤灰制作空心砖、砌块和水泥的填料。粉煤灰中含有少量炭，可节省燃料，降低能耗。粉煤灰砖比粘土砖轻10-20%，可减轻建筑物自重和建筑工人劳动强度。以粉煤灰为主要原料制成的粉煤灰砌块，具有重量轻、导热系数小、成型方便、工艺简单等特点，可取代粘土砖，广泛用于建筑行业。（2）粉煤灰在建筑工程中的应用粉煤灰在建筑工程中可用于制作砂浆粉和混凝土的掺料。粉煤灰砂浆粉是以粉煤灰为主要原料，按一定比例加入水泥、石灰、石膏等制成。用固化剂固化粉煤灰作建筑材料，其性能优于粘性土料，达到并超过用10%的水泥固化粉煤灰的性能。5.粉煤灰用途（3）粉煤灰在道路工程中的应用利用粉煤灰代替传统的砂、土或其他填筑材料，不仅可做道路基层混合料，还是路堤填方的好材料，其原因为：渗透性好、密度较小、粒径适中、稳定性好、压缩系数小。粉煤灰在道路工程中的应用比较广泛，不仅用于路堤填筑、铁路路基，而且可以用于路面基层和底基层的混合料中以及机场场道基层中。我国粉煤灰路堤应用举例：第一条试验公路是在云南324国道上，高7.6m；第一条高速公路试验路堤是在1985年修筑的沪嘉高速公路上；第一条加筋粉煤灰挡墙高速路堤是在1991年青平一级公路上，最高达8.75m。在1993年竣工的济青高速公路上粉煤灰路堤试验段长3625m，消化湿排粉煤灰近40万t，节约土地300余亩，解决了高填土路基填料不足的困难。5.粉煤灰用途（4）粉煤灰在农业上的应用①利用粉煤灰改良盐碱地施加粉煤灰的盐碱地土壤变松散，返盐返碱程度轻，可防止或减少由于表土盐分过高而盐害幼苗的现象。②利用粉煤灰作堆肥粉煤灰堆肥发酵比纯用城市垃圾堆肥慢，不过发酵后热量散失也慢，雨水不易渗下去，对防止肥效流失有利。粉煤灰比垃圾干净，无杂质、无虫卵与病菌，有利于田间操作及减净，无杂质、无虫卵与病菌，有利于田间操作及减少作物病虫害的传播。③粉煤灰肥料由于粉煤灰含有锌、铜、硼、钼、铁等微量元素，可将其加工成高效复合肥料，比如制成硅、钙肥。。④用于水稻育秧粉煤灰可代替马粪等做水稻秧田的覆盖物，而且育出的秧苗具有苗壮、根系发达等特点，效果良好。5.粉煤灰用途（5）粉煤灰在环保与化工方面的应用①物理吸咐粉煤灰比表面不大，但粒径很小，有众多微孔和次微孔，合适的孔结构为废水中污染物提供了极好的通道与被吸咐孔穴。物理吸咐主要特征是吸附时粉煤灰颗粒表面能降低、放热，故在低温下可自发进行；吸咐无选择性，对各种污染物都有一定的吸附去除能力。②化学吸咐粉煤灰分子结构中存在大量Al-O和Si-O活性基团，能与吸咐质化学键或离子发生结合，从而产生吸咐。其特点是选择性强，通常为不可逆。③中和反应粉煤灰组分中含有CaCO3、MgO、K2O等碱性物质，可用来中和气体中的酸性成分，净化含酸性污染物的废水和气体。5.粉煤灰用途（5）粉煤灰在环保与化工方面的应用④制备混凝剂在粉煤灰中加入少量硫铁矿烧渣和适量氯化钠，在一定温度下用盐酸浸提，即制得集物理吸咐和化学混凝为一体的粉煤灰混凝剂。这种混凝剂可用于造纸、制药、印染、制革等工业废水处理。⑤深度处理焦化废水采用粉煤灰净化生化出口水，可使污染物含量达到国家限值要求，同时有较好的脱色除臭效果。⑥制备烟气脱硫吸收剂粉煤灰与氢氧化钠反应能够生成沸石，沸石分子筛对二氧化硫吸咐作用很强。合成沸石还可用于处理垃圾焚烧烟道气，以去除汞和二恶英等异物。二、铬渣的处理与利用1.铬渣简介铬渣是金属铬和铬盐生产过程中排放的废渣。通常，每生产1t铬盐可排放3~5t铬渣。含铬固体废渣是危险的固体废弃物，它会对周围生态环境造成持续性的污染。铬渣中的有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子。2.铬渣中的主要化学成分铬渣为有毒废渣，具有致癌性，其外观有黄、黑、赭等颜色，铬渣的组成随原料和生产工艺的不同而改变。铬渣中常含有镁、钙、铝等氧化物、三氧化二铬、水溶性铬酸钠（Na2CrO3）、酸溶性铬酸钙（CaCrO4）等。组成Cr2O3CaOMgOAl2O3质量分数/％2.5~429~3620~335~8组成Fe2O3SiO2水溶性Cr6+酸溶性Cr6+质量分数/％7~118~110.28~1.340.9~1.49表13-7铬渣组成

3.铬渣的危害和对环境的影响铬渣对环境的影响主要表现在：﹙1﹚对大气环境影响。铬渣对大气的影响主要表现在大风使铬渣扬尘，全国每年排放含铬粉尘约2400t，其中大部分为生产过程排放，少部分为铬渣扬尘。﹙2﹚对土壤和水环境影响。如果铬渣堆场没有可靠的防渗漏设施，遇雨水冲刷，含铬污水四处溢流、下渗，造成对周围土壤、地下水、河道的污染。如锦州铁合金厂周围土壤和地下水污染范围长达12.5km，宽1km，有9个自然村、千眼井受六价铬不同程度的污染。（3）对农作物影响。食物中含铬在0.175×10-6~0.47×10-6，饲料中含铬在2×10-6以下，一般认为是允许的。4.铬渣的综合利用（1）铬渣用于炼铁工业用铬渣代替白云石、石灰石作为生铁冶炼过程的添加剂，在高炉冶炼过程中六价铬可完全被还原，同时还原后的金属铬进入生铁中使其机械性能、硬度等都有所提高。（2）铬渣生产钙镁磷肥铬渣中含MgO27~31%，SiO24~30%，因此适当调整配料比例，可用铬渣作熔剂生产钙镁磷肥。将磷矿石、白云石、硅石、铬渣及焦碳按一定比例投入高炉，经高温熔融，水淬骤冷，使晶态磷酸三钙转变为松脆的无定形、易被植物吸收的钙镁磷肥。同时在高温还原状态下，铬渣中有毒的六价铬离子被转化成稳定性强、没有毒性的三价铬氧化物存在于玻璃体中，铬渣得到解毒和综合利用。4.铬渣的综合利用（3）铬渣用于水泥生产铬渣外观与铁粉相似，但晒干后为黄白色颗粒，主要矿物组成为硅酸二钙、铁铝酸钙和方镁石（三者含量达70%），与水泥熟料矿物组成相似，这为铬渣用于水泥生产提供了依据。（4）利用铬渣烧制彩釉玻化砖将铬渣与陶瓷原料制得的基料按比例充分混合，喷入雾化水，混匀，造粒、用压机成型，干燥后素烧，然后上釉再干燥，最后入窑烧成。（5）铬渣制造微晶玻璃建筑装饰板微晶玻璃是一定组成的配合料经熔融成型后，通过特定温度的受控结晶，在均质玻璃体中形成数量大而尺寸细小的晶粒。以铬渣为主要原料制备微晶玻璃，铬渣中的Cr2O3正是理想的成核剂。三、赤泥的处理与利用1.赤泥简介赤泥是氧化铝工业生产的废料，化学成分极其复杂，一般每生产一吨氧化铝大约产出1.0ｔ-1.3ｔ赤泥。赤泥的产生量与氧化铝的生产方法及矿石品位有关，一般每生产1t氧化铝产出1.5t左右赤泥。据不完全统计，1997年我国排放赤泥约163.5万t，历年累计堆存量为2164万t，堆存占地面积为137.8万m2。赤泥的排放占用了大量土地，严重污染了环境。2.赤泥的化学成份（1）赤泥的矿物组成赤泥的主要矿物组成为文石和方解石，含量为60%-65%，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿物、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。其矿物组成复杂，且不符合天然土的矿物组合。组成β-C2SFe2O3·nH2OC3A﹢C3ASх﹙6-2n﹚H2O质量分数/％50-604-75-10组成NAS2·nH2OCaCO3CaOTi