矿业固体废物与资源化利用

矿业固体废物与资源化利用第1页/共110页拓展内容2023/4/20固体废弃物的定义和分类1固体废弃物的危害2固体废弃物污染的防治3第2页/共110页1.固体废弃物的定义和分类

定义：人类在生产过程和社会生活中产生的不再需要或“没有利用价值”而被遗弃的固体或半固体物质。2023/4/201.1固废的定义

往往某一过程中的废物是另一过程的原料，所以废物又被称为：放在错误地点的原料。第3页/共110页废纸打印纸第4页/共110页1.固体废弃物的定义和分类2023/4/20两个重要概念：固废的处理：将固体废物转化为适于运输、贮存、利用和处置的过程或操作。固废的处置：将无法回收利用且不打算回收的固体废物长期地保留在环境中所采取的技术措施。第5页/共110页２５３４１物理处理生物处理固化处理热处理化学处理固废处理方法海洋处置深海投弃海上焚烧陆地处置土地耕作工程库贮留池贮存土地填埋深井灌注固废处置方法1.固体废弃物的定义和分类第6页/共110页1.固体废弃物的定义和分类2023/4/201.2固废的分类固废的分类化学性质危害状况形状有机废物无机废物有害废物一般废物固体状废物泥状废物来源矿业废物工业废物城市垃圾农业废物放射性废物第7页/共110页1.固体废弃物的定义和分类2023/4/20固体废物的分类、来源和主要组成物分类来源主要组成物矿业废物矿山、选冶废矿石、尾矿、金属、废木砖瓦、石灰等工业废物冶金、交通、机械金属结构等工业金属、矿渣、砂石、模型、陶瓷、边角料、涂料、管道煤炭煤矸石、木料、金属食品加工肉类、谷类、果类、菜蔬、烟草橡胶、皮革、塑料等工业橡胶皮革、塑料布、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷等工业刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡电器、仪器仪表等工业金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料纺织服装业布头、纤维、橡胶、塑料、金属建筑材料金属、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂石电力工业炉渣、粉煤灰、烟尘城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料商业机关废汽车、废电器、废器具、含有易爆、易燃、腐蚀性市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥农业废弃物农林稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、水产腐烂鱼、虾、贝壳、水产加工污水、污泥放射性废物核工业、核电站、放射性医疗金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具第8页/共110页CompanyLogo我国工业固体废物产生量发展趋势固体废物产生量（亿吨）1985

1990

1995

20001.固体废弃物的定义和分类第9页/共110页CompanyLogo城市生活垃圾增长率发达国家平均为2-4%，中国为9%（自1979年以来）、7%（1990～2000）。城市垃圾的增长速度明显高于人口增长速度；国民经济复苏期，垃圾增长尤其快（美国达5%）。我国1999年城市垃圾年产量约1.44亿吨，年清运量达1.14亿吨。1.固体废弃物的定义和分类第10页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/202.1固废的污染一般途径人类疾病接触呼吸饮用接触浸入食物链固体废物源直接接触大气水体土壤第11页/共110页CompanyLogo

与废水废气不同，固废往往是许多污染成分的终极状态。例如：废气处理中有害气体或飘尘可富集成为废渣；废水处理中有害物质或悬浮物可分离成为污泥或残渣而这些“终态”物质中的有害成分又能转入大气、水体和土壤，成为其污染的“源头”。

基于上述，控制“源头”，处理好“终态物”是固废污染控制的关键。因此固废的污染控制可从两方面入手：一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。

2.固体废弃物的危害2.1固废的污染一般途径第12页/共110页CompanyLogo影响环境卫生２５３４１侵占土地污染水体污染大气固体废物污染危害污染土壤2.固体废弃物的危害2.2固废污染的危害第13页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/202.2固废污染的危害

堆存1万吨煤矸石，要占用0.5亩土地；堆存1万吨尾矿，要占用1.7亩土地；堆存1万吨冶炼渣，要占用2亩土地；堆存1万吨炉渣，要占用2.5亩土地；堆存1万吨其他渣，要占用2.5亩土地。占用土地污染土壤污染水体

固体废物堆置或垃圾填埋处理，经雨水浸淋，其渗出液及沥滤中含有的有害成分会改变土质和土壤结构，影响土壤中的微生物活动，妨碍植物的根系生长，或在植物机体内积蓄，危害食用。

固体废物直接排入地表水或其浸出液流入地表水，会导致固体废物所含的有害成分污染地表水源；固体废物与雨水、地表水接触混合，其中的有害成分随水分渗透进入土壤进入地下，污染地下水源。第14页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/202.2固废污染的危害

固体灰渣中的细粒，粉末受日晒、风吹产生扬尘，污染周围的大气环境，固体废物长期堆放，由于挥发、自然化学反应等会产生有害气体污染空气，例如煤矸石含硫若超过1.5%，长期堆放就会自燃。污染大气影响卫生白色污染

目前我国不仅90%以上粪便、垃圾未经无害化处理，而且医院、传染病院的粪便、垃圾也混入普通粪便、垃圾之中，广泛传播肝炎、肠炎、痢疾以及各种蠕虫病（既寄生虫病）等，成为环境的严重污染源。

我们周围几乎到处可见丢弃的塑料食品袋、包装袋、饮料瓶、快餐盒等，无处不被废旧塑料困扰，就连花、草、树木、农作物也处处可见“白旗”悬挂，无疑这已构成严重的“视觉污染”。第15页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/20占用土地第16页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/20污染土壤第17页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/20污染水体第18页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/20焚烧垃圾污染大气第19页/共110页2.固体废弃物的危害2023/4/20生活垃圾影响环境卫生第20页/共110页CompanyLogo矿渣废酸金属渣废碱粉尘其它污泥污泥其它废碱金属渣废酸矿渣其它污泥矿渣废酸金属渣废碱粉尘1.排放总量（22047万吨）2.资源化利用量（7293万吨）3.最终处置量（3510万吨）固体废物的组成日本工业固体废物的组成3.固体废弃物污染的防治第21页/共110页CompanyLogo

日本生活垃圾的组成及变化趋势3.固体废弃物污染的防治第22页/共110页CompanyLogo3.固体废弃物污染的防治第23页/共110页CompanyLogo《固废法》中首先确立了固废污染防治的“三化”原则基本原则减量化资源化无害化3.固体废弃物污染的防治第24页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20解决固废污染的技术途径减量化

通过改革工艺，如采用无废、少废或清洁工艺，尽量减少废物的产生量。

将废物回收综合利用，将废物再一次转化为二次资源。资源化即无害化处理与处置技术，这是固体废物污染控制的末端环节，即为固体废物解决安全的最终归宿。无害化第25页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/203.1减量化

固体废物的减量化是指在工业生产过程中，通过对原辅材料的选择、调整、工艺的改进、产品的科学设计及管理的完善等途径来达到固体废物产生量的最小化，主要措施有以下五点。

一是选用相比之下较为丰富的资源替代稀有、短缺的自然资源，并尽量减少其用量；二是采用低毒、少害或无害的原材料替代有毒有害的原材料；三是尽量使用再生的二次资源。原辅材料替代工艺设备改革

一是采用完全不同的工艺原理和技术，从根本上改造旧的工艺和设备；二是针对旧工艺其薄弱环节，部分的调整和革新废物产生环节；三是只改变旧工艺条件和参数以达到减少废物的目的；四是使用高效、先进的使废物产生量最小化的生产设备。第26页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/203.1减量化

一是收集流失的产品和原料，将其返回主体流程之中；二是回收废物，将其处理成原料和原料组分，返回原流程中再以利用；三是将回收的废物作为其他流程的原料生产其他产品；四是闭路循环及能量回收。物料循环和综合利用清洁产品强化管理

要求产品从设计开始就应考虑产品的生产、使用和使用后均不应对生态环境和人体健康造成危害。产品应有合理的包装、使用功能和寿命；产品使用后应易于回收、再生、重复使用和易于降解与处置。

清洁生产要求出发，应加强企业内部管理，对各个生产环节进行排污审计，从工艺过程管理入手，建立规章制度和责任制度，加强区域性和厂际间的广泛联系，促进资源有效利用。第27页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/203.2资源化

固体废物的产生有其必然性，在一定的技术水平上实施减量化，也不可避免要排放一定数量的固体废物。固体废物既是环境的污染源，又是宝贵的二次资源，可以预计随着科学技术的不断发展，废物和原料之间的差异、界限将逐渐淡化。作为固体废物的资源化，就是针对已经产生的固体废物进行回收、加工、再生利用。使其直接变成产品和二次资源的综合利用过程。所以固体废物资源化技术涉及预处理技术、综合利用技术、分解技术等。第28页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20预处理技术固废的预处理技术压实是一种通过对废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。一般施加的压力为200-250kg/cm2。使固体.外形尺寸减小，使之便于运输，适宜于分选或综合利用以及有利于提高燃烧、分解效率及压实、均匀稳定填埋等。分选是根据物料的物理、化学性质方面的差异，将其中的不同组分分开，常用的方法有：筛选，重选，磁选等。固化是将有害固体废物固定或包容在惰性无害的固化基材中，使他无害化、稳定化，以便于运输、利用和处置。主要有水泥，石灰，沥青固化等。压实破碎分选固化第29页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20资源化技术

资源化就是将废物（或经过预处理后的废物）引入新的生产—消费系统，使这些废物变为原料或能源得以利用。由于废物种类繁多，性质复杂，所以固体废物资源化技术涉及的内容也非常广泛，大体可将其分为以回收能源为主的热化学分解技术，以获得肥料和原料为主的微生物转化技术和直接作为原辅材料使用的废物利用技术三大类。第30页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20A.热化学分解法

热化学分解是利用高温氧化、分解固体废物，使其转化为有用或无害的物质，并同时回收热能的方法。其主要处理对象是有机物含量较高且难以微生物降解的固体废物，其方法主要有焚烧、热解、湿式氧化法等。焚烧：焚烧是固体废物在高温下分解和深度氧化的过程。焚烧的特点优点:可回收利用固体废物燃烧产生的热能；大幅度减少固体废物的体积；彻底消除有害细菌和病毒；破坏有毒废物。缺点:只能处理含可燃物成分高的固体废物；容易造成二次污染；投资运行费用高。第31页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20热解：在无氧或缺氧条件下，将固体有机物加热分解，并以分解物贮存热量的过程。

分解产物主要有氢、甲烷、碳氢化合物、一氧化碳等可燃气体和甲醇、丙酮、硫酸、乙醛等液态燃料油及以固态碳等物质。这是低污染能源回收的一个高效途径，其优点在于能够回收可贮存和运输的燃料，且尾气排放量和残渣量较少。湿式氧化：在有水存在和适当的温度及压力下将有机物快速氧化，生成二氧化碳、水、无机盐等。湿式氧化能有效处理污泥或高浓度有机废水而不需要预脱水；不产生粉尘和煤烟；灭毒除毒比较彻底；反应时间短。但是限制其广泛运用的主要原因就是设备的投资和运转费用比较高。第32页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20B.微生物转化法利用微生物对有机固体废物的分解作用，使有机固体废物转化为能源、食品、饲料、肥料，是固体废物资源化处理的有效而又经济的方法。

依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，人为地促进有机物向稳定的腐殖质转化的生化过程。堆肥是一种优质、廉价的土壤改良肥料，具有改良土壤结构，提高土壤容水性，减少无机氮流失，促进难容磷肥转化，增大土壤缓冲能力，增进化肥肥效等功效。堆肥化沼气化

在一定的温度、湿度和酸碱度的厌氧条件下，固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机成分经沼气细菌的发酵作用产生一种可燃气体—沼气的过程。沼气的主要成分是甲烷（60~70%）和二氧化碳（30~40%），其次为一氧化碳和硫化氢等气体。第33页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20C.废渣利用

对于矿山的废石、尾矿，冶金、化工、电力等工业的废渣处理，最积极的措施时变废为宝综合利用。由于工矿企业的固体废物种类繁多，成分复杂，所以涉及的综合利用技术也不胜枚举，在此只对矿业和工业废渣利用做简单介绍。第34页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20C.废渣利用废物名称主要用途重金属尾矿制作砖瓦和回填矿坑轻金属尾矿和废石制作建筑材料和水泥多种金属共生矿的废石和尾矿回收有价值的金属SO2大于70%的尾矿作加气混凝土的配料无毒无害废石和尾矿铺路、填坑造地、建筑骨料大部份废石和尾矿作矿层回填材料煤矸石燃料、建筑材料和化工原料矿业废渣的主要用途第35页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20C.废渣利用工业废渣的主要用途名称主要用途高炉渣生产建筑材料，如砌块、矿渣水泥、矿渣棉和保温材料，经水淬后生产硅钙粉，作为肥料钢渣制造矿渣水泥和碎石，作筑路材料和防火材料，生产微晶玻璃及矿渣磷肥铬铁渣生产耐热胶凝材料，制造水泥、肥料、铸石等有色金属渣做水泥、砖瓦、砌块、矿渣棉粉煤灰做筑路材料、肥料、隔音砖、屋面材料，回收稀有金属钼、锗、钪等废石膏做建筑材料第36页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20D.废物交换

我们知道，往往某一企业的固体废物，可能是另一企业的原料，如能建立废物交换系统，借助现代发达的信息网络，便可有计划迅速地将一些工业废物转到其它领域作为原料使用。这样做既可节约原材料和能源，又可减少废物的处置量。第37页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/203.3无害化

无论多么先进的技术，总不可避免产生一些无法利用和处理的固体废物。这些固体废物是多种污染物的终态，将长期存在与环境中，为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，也即为其找到一最大限度地与生物圈隔离的归宿。这就是固体废物的无害化处置技术。第38页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20无害化技术无害化处置方法海洋处置远洋焚烧深海投掷陆地处置卫生填埋安全填埋深井灌注第39页/共110页定义：卫生填埋是利用工程手段将垃圾填埋在地下，同时采取有效技术措施，防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染，并将垃圾压实减容至最小。–优点：土地利用率高；蚊、蝇、鼠无法生存，避免疾病传播；可防止对外界的污染；填埋结束后土地仍可以在利用。–缺点：需要占用大量土地；垃圾渗滤液可能危害地下水；需要长期实施监控和维护；长途运输费用高。3.固体废弃物污染的防治卫生填埋第40页/共110页卫生填埋是一种防止二次污染的填埋方法，由于填埋过程是一层垃圾一层土交替进行，又称夹层填埋法。从横断面看，垃圾和砂土交互掩埋，既可以防止垃圾的飞散和降雨时的流失，又可以防止蚊蝇等还从的孽生，以及臭气火灾的发生，因而称为卫生填埋法。3.固体废弃物污染的防治卫生填埋第41页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20卫生填埋第42页/共110页第43页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20填埋前第44页/共110页3.固体废弃物污染的防治2023/4/20填埋后第45页/共110页深井灌注是把液态危险废物灌入一个深层的、垂直成层的、多孔的、水层盐度高的岩层中的一种处理方法。–是美国境内一种最常见的危险废物处置方法。–同其它处理技术相比，具有污染风险小、处理成本低的特点，可以作为工业、城市处理、储存液体污染物的手段。–但是，由于该项技术并不能完全避免污染风险，仍需加强和完善相关的立法。3.固体废弃物污染的防治深井灌注第46页/共110页3.固体废弃物污染的防治典型深井灌注图第47页/共110页4矿业固体废物的资源化

目前，我国有95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。据不完全统计，全世界每年排出的矿业固体废物在100亿ｔ以上。矿业固体废物的组成矿业固体废物的性质尾矿的资源化废石的资源化第48页/共110页4.1矿业固体废物的组成矿石开采过程中，需剥离围岩，掘进巷道，排出废石；采得的矿石需经选矿，提高品位，排出尾矿。矿业固体废物系采选作业过程中产生的废石和尾矿的总称。

矿物组成：自然元素、硫化物及其类似化合物、含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、卤化物等。量大面广的为含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、硫化物及其类似化合物。它们是决定利用途径的物质基础。第49页/共110页一、含氧盐矿物含氧盐矿物占已知矿物总数的2/3左右，在地壳里的分布极为广泛。

（1）硅酸盐矿物：硅酸盐是组成岩石的最主要成分，已知硅酸盐矿物约800种之多，约占矿物总数的1/4，占地壳总重量的80%。

（2）碳酸盐矿物：碳酸盐矿物在自然界中分布较广，已知矿物约80种之多，占地壳总重量的1.7%。其中以Ca、Mg碳酸盐矿物最多，其次为Fe、Mn等碳酸盐矿物。第50页/共110页

（4）其他含氧盐矿物：其他含氧盐矿物较常见的有磷酸盐、钨酸盐和钼酸盐，其他不常见的有硼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、硝酸盐矿物等。

（3）硫酸盐矿物：硫酸盐矿物在自然界中产出约有260种之多，但仅占地壳总重量的0.1%。其中常见和具工业意义的矿物不多，主要矿物有石膏、重晶石。第51页/共110页二、氧化物和氢氧化物矿物

氧化物和氢氧化物是地壳的重要组成矿物，它们的化合物有200种左右，约为地壳总重量的17%，其中SiO2(石英、石髓、蛋白石)分布最广，约占12.6%，Fe的氧化物和氢氧化物占3.9%，其次是Al、Mn、Ti、Cr的氧化物或氢氧化物。本类矿物是工业上金属矿产的主要来源。第52页/共110页三、硫化物及其类似化合物矿物主要为金属硫化物，亦包括金属与硒、碲、砷、锑等的化合物。总数约350种左右，按重量约占地壳总重量的0.15%，其中以铁的硫化物为主，有色金属铜、铅、锌、锑、汞、镍、钴等也以硫化物为主要来源，故工业上具有重大意义。第53页/共110页4.2矿业固体废物的性质包括物理性质和化学性质表面性质：白度、亮度、疏水性等。4.2.1物理性质光学性质：矿物对光线的吸收、折射和反射所表现的各种性质。力学性质：废物在外力作用下所表现的物理机械性能。磁学性质：矿物的磁性是指矿物被永久磁铁和电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体的性质。电学性质：矿物导电的能力及在外界能量作用下发生带电的现象。第54页/共110页对于透明矿物来说，所有透过光波的颜色就是该矿物的颜色（如自然硫，由于它较多地吸收了透射光中的紫、蓝、绿、橙、红色光波而透过较多的黄色光波而成黄色）。对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面反射光波的颜色（如黄铁矿表面反射出来的是以黄光为主，所以呈现黄色）一、光学性质：包括颜色、光泽、透明度等（1）颜色

它是矿物对不同波长的光波吸收和反射的结果。如果对各种波长的光波普遍而又平均地吸收，则随吸收程度的不同而呈黑色（几乎全部吸收）、灰、白色。如果只吸收某些色光，则呈现出反射光的混合色。第55页/共110页一、光学性质：包括颜色、光泽、透明度等（1）颜色

颜色的命名：

双重命名法：如黄绿、褐红等。

比较法：如深红、浅绿、淡黄等。

比拟法：如乳白、铁黑、樱桃红、橄榄绿、天蓝色等。

比色法：紫色-紫水晶、铜红色-自然铜、蓝色-蓝铜矿、铁黑色-磁铁矿、绿色-孔雀石、黄铜色-黄铜矿、黄色-雌黄、铅灰色-方铅矿、金黄色-自然金、橙色-雄黄、钢灰色-黝铜矿、红色-辰砂。第56页/共110页（2）光泽矿物表面对于投射光线的反射能力称为光泽。反射能力的强弱也就是光泽的强弱，可用反射率R表示，计算公式为：R越大，光泽越强。按R的大小，将光泽由弱至强分成四个等级：第57页/共110页表4-1光泽强弱的四个等级R值，%光泽特点举例2～10玻璃光泽，矿物表面象玻璃一样反光清澈。石英的晶面、萤石、石榴石等。10～19金刚光泽，象金刚石的反光一样光辉灿烂。锡石、闪锌矿、金刚石等。19～25半金属光泽，表面象久经使用的金属制品那样的反光。磁铁矿、黑钨矿、赤铁矿等。25以上金属光泽，象新鲜金属制品的反光一样耀眼。辉锑矿、辉铜矿、黄铜旷、自然金等。提取矿业固体废物中的有价矿物，可借助于它与脉石矿物光泽、颜色的差异进行光电分选。第58页/共110页

（3）透明度：矿物透光的能力

自然界绝对不透明的矿物、绝对透明的矿物都是不存在的。透明度是一个相对的概念。矿物透明与不透明的区分界限，是指矿物磨至0.03mm标准厚度时的透光程度而言。一般将矿物分为：①透明矿物，绝大部分光线能通过，能完全或基本上透见另一物体。如无色水晶、冰洲石、云母等。②半透明矿物，能透过小部分光线，只能模糊透见另一物体，如辰砂、闪锌矿等。③不透明矿物，光几乎完全不能通过，如石墨、磁铁矿等。透明度是鉴定矿业固体废物能否作为光学材料使用的特征之一，也是能否作为填料使用的特征之一。如石英、CaCO3常作为无色透明的填料使用。第59页/共110页二、力学性质：硬度、韧性、比重等性能。（1）硬度指废物抵抗某种外来机械作用的能力，可借助测定矿物硬度的方法来测定。测定矿物硬度的方法很多，但在矿物学中一直沿用的是摩氏硬度计法，目前可用专门测硬度的仪器和显微硬度计精确测定矿物的硬度。图4-5所示为三种方法测定结果对比。第60页/共110页图4-5摩氏硬度、新摩氏硬度和显微硬度等级的对比第61页/共110页废物硬度与废物粉碎关系密切。废物硬度不同，粉碎的难易程度、粉碎所需时间和设备不同。硬度越大，越难粉碎，粉碎时消耗的能量也越大。另外，硬度不同的废物，其应用价值不同。硬度大的废物可作为磨料使用，硬度小的废物可作为填料使用。第62页/共110页（2）韧性

废物受压轧、锤击、弯曲或拉引等力作用时所呈现的抵抗能力。包括：

①脆性：废物容易被打碎或压碎的性质。大多数废物具有脆性。

②挠性：废物在外力作用下趋于弯曲而不发生折断，除去外力后不能恢复原状的性质。如片状石膏、绿泥石、蛭石等矿物。

③弹性：外力作用下趋于变形，但外力解除后又恢复原状的性质。如云母、石棉等矿物。韧性对某些废物原料进行加工具有重要意义。韧性不同的矿业废物，所采用的粉碎流程不同，所选用的粉碎设备也不同。第63页/共110页（3）密度

矿物的比重是矿物在4℃时的重量与同体积的水的重量之比。密度在选择资源化方法时具有重要指导意义。一般将矿物按密度分为三级：①轻密度矿物，密度在2.5以下的矿物；②中等密度矿物，密度在2.5～4之间的矿物；③重密度矿物，密度在4以上的矿物。在矿物学上测密度的方法很多，常见的有比重瓶法、重液法和体积计法三种。第64页/共110页三、电学性质：导电性及荷电性。

（1）导电性矿物对电流的传导能力，可用矿物的导电率γ来表示。导体矿物：γ=102Ω-1·cm-1以上的矿物，如自然金属、大部分硫化物矿物。非导体或绝缘体：γ≤10-12Ω-1·cm-1的矿物，如硅酸盐、碳酸盐类矿物。半导体矿物：γ值介于前两者之间的矿物，如部分硫化物及金属氧化物类矿物。第65页/共110页某些矿物的导电性有重要的实用意义，如金属和石墨是电的良导体可作电极材料，云母是不良导体可作绝缘材料，而半导体则广泛地被应用在无线电工业中。在固体废物资源化利用中，可根据废物中矿物导电率的不同采用静电分离法来分离提纯有用矿物。第66页/共110页（2）矿物的荷电性：在受外力作用，如摩擦、加热、加压影响下，发生带电现象的性能。实质是矿物中的热能或机械能转化为电能的形式。凡具有荷电性的矿物，其导电性均很弱或者根本不具导电性。荷电性按所施外力不同，有以下几种：

①摩擦电性：某些矿物与丝绢或毛皮摩擦时，呈现带电现象。如自然硫、金刚石、琥珀(C10H16O4)等具有这种性质。

②焦电性：某些矿物受热时，在晶体的某些部位产生电荷的现象，即热能转化为电能，如电气石即具有这种性质。第67页/共110页

③压电性：某些矿物在压力或张力影响下，因变形而呈现出电荷的性质。在压缩时发生正电荷的部位，在伸张时就发生负电荷，因此在机械的一压一张的不断作用下，就产生了一个交变电场，这种效应称为电压效应。反过来，具有压电性的矿物晶体，又能借电能产生机械能。即把它放在一个交变电场中，会产生一伸一缩的机械振动，这种效应称为电致伸缩。当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的频率一定时，发生特别强烈的共振现象。压电材料在电子工业中用作各种换能器，如超声波发生器等。石英由于振动频率稳定，质地坚硬和化学性稳定，是最优良的天然压电材料。第68页/共110页四、磁性

矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引或矿物本身能够吸引铁物体的性质。自然界具有磁性的矿物极为普遍，但磁性显著的矿物则不多。矿物磁性的强弱，可用比磁化系数表示，它表示1cm3的矿物在磁场强度为1Oe的外磁场中所产生的磁力。比磁化系数越大，表示矿物被磁化的能力越强。在矿业固体废物资源化中，常根据废物中不同矿物的磁性差异进行分离。第69页/共110页按比磁化系数的不同，矿物分成四类：（1）强磁性矿物

比磁化系数大于3000×10-6cm3/g，在弱磁场（900～1200Oe）就能与其他矿物分离，如磁铁矿、磁黄铁矿等。（2）中磁性矿物比磁化系数介于（600～3000）×10-6cm3/g之间，在磁场强度2000～8000Oe才能与其他矿物分离，如钛铁矿、铬铁矿及含磁铁矿的赤铁矿等。第70页/共110页（3）弱磁性矿物

比磁化系数介于（15～600）×10-6cm3/g之间，在磁场强度10000Oe以上才能与其他矿物分离，如赤铁矿、褐铁矿、黑钨矿、辉铜矿、菱铁矿、黄铁矿等。（4）非磁性矿物

比磁化系数小于15×10-6cm3/g的矿物，无法采用磁选分离法分离回收，如石英、方解石、长石等。对于某些磁性弱的矿物，可通过适当的人工焙烧增强其磁性。如赤铁矿、褐铁矿的还原焙烧，反应式为：第71页/共110页五、矿物的润湿性

矿物表面能否被液滴所润湿的性质，称为润湿性。矿物的润湿性是浮选的理论基础，是浮选上用来判别矿物可浮性好坏的标志。易被水润湿的矿物称为亲水性矿物，如云母、石英、方解石等。不易被水润湿的矿物称为疏水性矿物，如滑石、石墨、辉钼矿、方铅矿、黄铜矿等。矿物的润湿性主要由矿物的内部结构所决定。分子键矿物为疏水性，即难润湿的矿物。原子键矿物为亲水性，即润湿性强的矿物。第72页/共110页各种矿物由于润湿性的不同，在水介质中可能上浮或下沉。一般地，难润湿的矿物（疏水性）易浮，如方铅矿颗粒（比重7.4）在水中与气泡相遇，矿粒表层的水层迅速破裂，矿粒与汽泡紧密结合而上升。润湿性强的矿物（亲水性）难浮，如比重为2.65的石英颗粒，在水介质中，石英表面与水紧密结合，空气不能排除石英表面的水层，则石英颗粒不易附着在气泡上，仍留于水中。因此，矿物在水介质中是上浮还是下沉，起主导作用的是其润湿性，而不是比重。第73页/共110页4.2.2矿物化学性质

当矿物与空气、水等接触时，将发生不同的物理、化学变化，如氧化、水解及水化等。与固体废物资源化有关的化学性质主要包括矿物的可溶性、氧化性。一、可溶性

矿物中有价成分在不同溶剂中的溶出性能，是浸出提取有价元素的重要依据。如在常温常压下，硫酸盐、碳酸盐以及含有氢氧根和水的矿物易溶于水，大部分硫化物、氧化物及硅酸盐类矿物难溶于水。第74页/共110页二、氧化性矿物被氧化后，其成分、结构及矿物表面性质均会发生变化，对废物的资源化利用具有较大影响。如硫化矿物的适当氧化可促进其浮选的进行或酸处理的效果。矿物氧化主要与矿物本身的性质、环境中氧化剂的作用、矿物的共生组合特征等有关。第75页/共110页（1）矿物本身的性质

通常在金属矿物中，那些缺氧的矿物最易受氧化，而多数金属氧化物则很少受到影响，如石英具有抵抗氧化的能力。硫化物是最容易氧化的矿物，但不同金属硫化物的氧化速度并不相同：含有低价离子的矿物比较容易受到氧化，如含低价铁Fe2+离子的磁铁矿Fe3O4易氧化成含高价铁离子Fe3+的赤铁矿Fe2O3，菱锰矿MnCO3氧化成硬锰矿mMnO·MnO2·nH2O等。第76页/共110页（2）环境中氧化剂的作用：水、氧水本身具有偶极性和解离性，能使很多矿物溶解于其中。因此，水是矿物氧化中最活跃的因素。氧是矿物氧化中最强的氧化剂之一。氧的作用可使露天堆存的废矿物中的低价离子变成高价离子，氧化后矿物的性质也随之改变，如硫化物的氧化：第77页/共110页（3）矿物的共生组合特征

凡种类复杂的矿物共生或伴生，其氧化速度较快，反之则较慢。研究表明，当方铅矿、闪锌矿、蓝铜矿在有黄铁矿存在时，其氧化速度要快8～20倍。若是单一的硫化物，则比较难氧化。当溶液中（尤其是在碱性溶液中）存在着某些金属阳离子时，可以大大加快金属硫化物的氧化速度。因此，在提取金属硫化物时，必须注意这些矿物的共生、伴生特点以及某些金属阳离子的存在对矿石氧化的影响。第78页/共110页4.3尾矿的资源化第79页/共110页第80页/共110页第81页/共110页第82页/共110页一、尾矿中有价组分的提取

许多尾矿中含有具回收利用价值的有价组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，充分利用分选技术回收这些有价金属对充分利用资源、延缓矿产资源的枯竭具有重要意义。第83页/共110页（1）铜尾矿美国奥盖奥选矿厂尾矿平均含Cu0.42%，主要有用矿物为黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿。铜尾矿筛分沉淀铜二次尾矿碎铁硫酸浸出筛分磁选浮选二次尾矿铜精矿碎铁黄药、甲基戊醇图4-6铜尾矿回收铜的工艺流程第84页/共110页浮选药剂铅锌浮选尾矿混合浮选绢云母初选Cu、Pb、Zn硫化矿抑制剂、捕收剂绢云母精选绢云母石英石英图4-11铅锌尾矿浮选提取绢云母工艺流程（2）铅锌尾矿中有价组分的提取银山铅锌尾矿中SiO2、Al2O3、K2O占总成分的80%以上。主要矿物为石英和绢云母，其中石英含量为51～54%，绢云母含量为29～34%。且大部分绢云母呈单体形状，粒度较细。绢云母：造纸、保温绝缘材料、建筑陶瓷及磨擦材料等的原料，超细绢云母还广泛应用于油漆、橡胶、防水材料、医药、化妆品、颜料等。第85页/共110页图4-10铅锌尾矿生物-硫脲联合浸出回收Au、Ag工艺流程贫液循环铅锌浮选尾矿细菌浸出培养基、硫酸细菌固液分离pH2.3溶液回收利用硫脲浸出0.5M硫脲、过硫酸氢钾pH1.3残渣贵液活性炭吸附解析活性炭电解提炼Au、Ag固液分离

新墨西哥圣马苟尔地区佩克斯选厂铅锌硫化矿浮选尾矿尾矿主要元素的组成为：Au1.75g/t、Ag22.5g/t、Cu0.44%、Pb0.54%、Zn0.68%、Fe12.6%、S10.2%。第86页/共110页细菌间接浸出：硫脲浸出：Au回收率92%，Ag回收率78%

细菌直接浸出：第87页/共110页（3）蛇纹石尾矿制备MgO蛇纹石尾矿组成复杂，主要含有MgO、SiO2、CaO等成分，还含有Fe、Al、Ni、Cr、Co等氧化物，其中含MgO33%以上。氧化镁产品15%工业纯碱蛇纹石尾矿酸浸过滤滤液除杂31%工业盐酸过滤SiO2沉淀制取水玻璃Fe、Al、Ni、Cr、Co等氢氧化物沉淀碱式碳酸镁制备15%工业纯碱过滤碱式碳酸镁滤液回收750℃煅烧化工产品－水硫酸镁、七水硫酸镁耐火材料－制作炼钢镁球炉底料的主要原料建筑方面－广泛应用于集装箱、防火板、工艺美术、蔬菜大棚、墙体保温板、活动板、石棉瓦等制作。第88页/共110页二、尾矿生产建筑材料尾矿中含有的多种非金属矿物，如硅石或石英、长石及各类粘土或高岭土、白云石或石灰石、蛇纹石等，都是较有价值的非金属矿物资源，可代替天然原料作为生产建筑材料的原料。第89页/共110页（1）生产微晶玻璃

学名玻璃陶瓷，具有玻璃和陶瓷的双重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天然石材和陶瓷，可用於建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。第90页/共110页（1）生产微晶玻璃第91页/共110页（1）生产微晶玻璃尾矿中含有制作微晶玻璃的大多数组分，而且其含量也与微晶玻璃的原料组成相接近。一般无须添加成核剂。生产工艺包括：烧结工艺和熔融工艺。

生产原料普通玻璃原料：SiO2,其次是Na2O、K2O、CaO、MgO和A12O3等。成核剂：比较理想的成核剂有TiO2、Cr2O3、P2O5、ZrO2等。第92页/共110页尾矿粉碎配料熔融水淬晶化磨光切割微晶玻璃烧结工艺：熔融工艺：尾矿配料熔融成型退火晶化磨光切割微晶玻璃第93页/共110页（2）生产硅酸盐水泥作用矿化剂：利用尾矿含铁量高的特点代替水泥配方中的铁粉。一般用量<5%，消耗尾矿的量不大。代替水泥原料：用量大，但一般尾矿成分不会完全符合水泥配方要求，往往需要另外配入一些成分才能符合水泥的要求。尾矿生料磨制回转窑煅烧石灰石铁粉等生料熟料废气磨细石膏硅酸盐水泥图4-18尾矿烧制水泥工艺流程第94页/共110页（3）生产免烧砖

免烧砖作为一种新型建筑材料，是由胶凝材料与含硅、铝原料按一定颗粒级配均匀掺合，压制成型，并进行蒸压或蒸养而成的一种以水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等多种水化产物为一体的建筑制品。生石灰鄂式破碎管磨尾矿搅拌成型高压养护蒸压尾矿砖轮碾图4-19北京铁矿蒸压硅酸盐尾矿砖生产工艺流程。12:885%水8个大气压，150~200ºC第95页/共110页（4）生产烧结砖

钨尾矿烧结砖细磨筛分磨料配料筛分混炼压坯成型烘干烧成稀土尾矿细磨筛分图4-22赣南地区利用尾矿生产烧结砖工艺流程以尾矿为原料，用塑性成型或半干压成型生产烧结砖。65~70%30~35%1100~1130℃第96页/共110页（5）生产加气混凝土水搅拌静置浇注成型出釜拆模切割尾矿、矿渣混合磨细加气混凝土水泥、铝粉、可溶油、水玻璃、碱液蒸压养护图4-23大孤山铁矿尾矿生产蒸压加气混凝土工艺流程一种轻质多孔建筑材料，具有容重轻、保温效能高、吸音好和可加工等优点。第97页/共110页（6）生产耐火材料耐火度在1580oC以上、具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性的无机非金属材料，主要用于热工设备中抵抗高温作用，用作高温容器或部件等。烘干加水搅拌焙烧尾矿、焦宝石、粘土混合耐火