固体废物处理与资源化-工矿业固废的资源化

工矿业固体废物的资源化主要内容（工业、矿业）一、资源化的概念二、国内外现状三、资源化的原则四、资源化的基本途径五、资源化系统（综合处理系统）第1、2节要点1.掌握高炉渣、硫铁矿烧渣和粉煤灰的来源、分类、组成、加工利用的形式和综合利用的途径。2.了解钢渣、铬渣和碱渣的来源、组成及综合利用途径。第一节工业固体废物的资源化第一节工业固体废物的资源化工业固体废物：在工业、交通等生产活动中产生的固体废物。冶金：高炉渣和钢渣；电力：粉煤灰；化学：硫铁矿烧渣、铬渣和碱渣。一、高炉渣的资源化（一）概述1.来源：冶炼生铁时从高炉中排出的废物。铁矿石、焦炭和助熔剂（1400~1600℃）熔融铁水→生铁脉石、灰分、助熔剂和杂质→高炉渣（硅酸盐和铝酸盐）2.分类（1）按照冶炼生铁的品种分类铸造生铁矿渣；炼钢生铁矿渣；特种生铁矿渣。（2）按照矿渣的碱度分碱性矿渣；中性矿渣；酸性矿渣。高炉渣的碱度或碱性率，M0=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)碱性氧化物酸性氧化物3.组成主要化学成分：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等。其中，SiO2、Al2O3、CaO占90%以上。我国高炉渣大部分属于中性矿渣，M0=0.99~1.08。属于硅酸盐材料，适于加工制作水泥、碎石、骨料等建筑材料4.目前利用率：85%左右。（二）高炉渣的加工和处理1.高炉渣水淬处理工艺将热熔态的高炉渣置于水中急速冷却。（1）渣池水淬熔渣直接倒入水池（2）炉前水淬利用高压水使高炉渣在炉前冲渣沟内淬冷成粒并输送到沉渣池形成水渣。根据过滤方式分为炉前渣池式、水力输送渣池式、搅拌槽泵送法等。2.矿渣碎石工艺高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后，再经过挖掘、破碎、磁选和筛分而得到的一种碎石材料。（1）热泼法将熔渣分层浇泼在坑内或渣场上→喷洒适量水使热渣冷却和破裂→采掘、破碎、磁选、筛分加工。（2）堤式法用渣罐车将热熔矿渣运至堆渣场，沿铁路两侧分层倾倒，待形成渣山后，再进行开采——制成各种粒级的重矿渣。3.膨胀矿渣或膨胀矿渣珠生产工艺膨胀矿渣是用适量冷却水急冷高炉熔渣形成的一种多孔轻质矿渣。（1）喷射法（2）喷雾器堑沟法（3）滚筒法（4）膨珠的生产工艺（三）高炉渣的综合利用1.水渣作建材（1）矿渣硅酸盐水泥（2）石膏矿渣水泥（3）石灰矿渣水泥（4）矿渣砖（5）矿渣混凝土2.矿渣碎石的利用（1）配制矿渣碎石混凝土（2）在地基工程中的应用（3）在道路工程中的应用（4）在铁路道碴上的应用3.膨珠作轻骨料4.其他应用（1）生产矿渣棉（2）生产微晶玻璃二、钢渣的资源化（一）概述1.来源炼钢过程中排出的废渣。铁水与废钢中所含元素氧化→氧化物；金属炉料带入的杂质；加入的造渣剂；氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉体材料等。2.组成由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物组成，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇灰石、铁酸二钙、RO（MgO、FeO、MnO形成的固熔体）、游离石灰等。3.性质碱度：R=CaO/(SiO2+P2O5)，低、中、高。活性：具有水硬胶凝性，随碱度而变化。稳定性：只有fCaO、MgO基本消解完后才会稳定。耐磨性：与矿物组成和结构有关。耐磨指数为1.43，比高炉渣耐磨。目前利用率61%以上。1.3~1.8

1.8~2.5

>2.5（二）钢渣的处理工艺1.冷弃法倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃。（逐渐被淘汰）2.热泼法熔渣渣罐热泼车间泼至渣床喷水冷却推土机推渣集渣坑破碎机筛分料仓磁选废钢3.盘泼水冷法在钢渣车间设置高架泼渣盘，用吊车将罐内熔渣泼在渣盘内→喷淋适量的水使钢渣急冷碎裂→装车载至池边喷水降温→倒入水池内进一步降温冷却→磁选、破碎、筛分、精加工。4.钢渣水淬法高温液态钢渣在流出、下降过程中，被压力水分割、击碎，再加上高温熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，同时进行了热交换，使熔渣在水幕中进行粒化。（三）钢渣的综合利用1.用作冶金原料（1）作烧结熔剂钢渣含40%~50%CaO，代替部分石灰石。（2）作高炉或化铁炉熔剂含有10%~30%的Fe、40~60%的CaO、MgO和2%±的Mn。（3）作炼钢返回渣（4）回收废钢铁一般含有7~10%的废钢及钢粒。2.用于建筑材料（1）生产水泥含有和水泥相类似的硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性物质，具有水硬胶凝性，∴可成为生产无熟料或少熟料水泥的原料，也可作为水泥掺和料。我国目前生产的钢渣水泥主要有：以石膏作激发剂的无熟料钢渣矿渣水泥以水泥熟料为激发剂的钢渣水泥（2）作筑路与回填工程材料做工程材料有基本要求3.用于农业（1）作钢渣磷肥是一种以钙、硅为主含多种养分的具有速效又有后劲的复合矿质肥料。施用时注意：宜做基肥不做追肥使用；宜与有机肥混拌后再施用；不宜与氮素化肥混合施用；注意与土壤的酸碱性相结合。（2）做硅肥水稻（3）做酸性土壤改良剂三、粉煤灰的资源化（一）概述1.来源粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。2.组成化学组成与粘土质相似，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭，其余为少量K、P、S、Mg等化合物和As、Cu、Zn等微量元素。矿物组成十分复杂，主要有无定形相和结晶相两大类。3.性质（1）物理性质：灰色或灰白色粉状物；具有较大内表面积的多孔结构，多半呈玻璃状。P102.（2）活性：指粉煤灰在和石灰、水混合后所显示的凝结硬化性能。较多活性氧化物，分别与氢氧化钙反应→较稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙。我国利用率约30%。（二）逝粉煤灰建的综合察利用1.在水首泥工业和肾混凝土工脆程中的应呜用（1）代箩替粘土原闪料生产水训泥硅酸盐水冬泥熟料+搜粉煤灰+脱适量石膏掉→粉煤灰松水泥。（2）救做水泥披的混合狼材（3）生趴产低温合坊成水泥（4）制裳作无熟料漠水泥（5）作毫砂浆或混岁凝土的掺皂合料2.在建席筑制品中绸的应用（1）蒸锋制粉煤灰似砖（2）蜻烧结粉浊煤灰砖（3）脉蒸压生野产泡沫都粉煤灰较保温砖（4）粉骡煤灰硅酸撑盐砌块（5）晨粉煤灰房诚加气混辩凝土（6）直粉煤灰忘陶粒（7）盼粉煤灰看轻质耐牢热保温缺砖3.作王农业肥累料和土零壤改良刘剂（1）租作土壤扇改良剂主要作极用机理稳：改善职土壤的颗可耕性抹；改善治酸性土挥和盐碱恭土；提娘高土壤视温度；杀提高土如壤保水闲能力；介增加土邮壤的有购效成分备，提高伯土壤肥出力。（2）赤作农业爆肥料含有大泛量枸溶赠性硅、腹钙、镁邪、磷等先农作柜物所必约需的营昌养元素把。可作硅钙臣肥、钙镁须肥、各种蹲复合肥、侵钙镁磷肥艘等。4.回收促工业原料（1）回减收煤炭资顾源一般含锣碳5~清7%，材含碳大侧于10川%的占烤30%刺。浮选法苏和干灰币静电分仿选。（2）回血收金属物已质含有氧化拜铁、氧化带铝和大量什稀有金属咸。磁选回蛾收。（3）分倡选空心微哑珠由51顺~60塑%SiO2、26亏.2~挥39.锯9%A融l2O3、2.2惠~8.7科%Fe2O3及少量钾泥、铁、钙疏、镁、钠哗、硫的氧说化物组成抬的熔融法估结晶体，鸽在140采0~20祖00℃温券度下或接刷近超流态安时，受到CO2的扩散停、冷却谜固化与系外部压刃力作用幅而形成番的。5.作难环保材医料（1）利环保材疗料开发可制造裕分子筛绣、絮凝廉剂和吸花附材料局等。（2）饲用于业废水处夸理可用于访处理含吊氟废水博、电镀点废水与菠含重金鸦属离子念废水和瘦含油废蛙水。四、硫贝铁矿烧产渣的资陆源化（一）香概述1.来喝源生产硫械酸时焙稳烧硫铁孔矿产生初的废渣2.组成主要是Fe2O3、Fe3O4、金属的招硫酸盐算、硅酸闲盐和氧走化物以盆及少量浙的铜、跟铅、锌核、金、蚊银等有花色金属舒。3.危害不大，嘱有害组具分含量勿微小，词且大多借不溶。（二）综皂合利用1.制旅矿渣砖消石灰荷粉（或吩水泥）枪+烧渣扛→混合雨→成型委→自然予养护→熄矿渣砖仪。2.磁订选铁精木矿矿渣→储皆料斗→圆乌盘给料机欢→球磨机击→缓冲槽莫→磁选机游→冲泥沉虹淀池→成挤品。3.重选黑铁精矿将一定尊浓度的算硫铁矿勿渣浆暑，经溜辣槽重选寸得含铁民量在5选5~6双0%的贯铁精矿旱。4.高温趟氯化法回吨收有色金穿属将废渣治与氯化鉴钙均匀储混合制度成球团演，在高临温下焙月烧，废传渣中的飞有色金波属生成掉金属氯贡化物，么以蒸汽美形式随辉烟气排赤出，用鸟水吸收台，回收居有色金原属氯化牙物，剩死余的烧临渣可作川为炼铁语原料。筋回收率腰90%氧左右。5.作乓水泥配祝料磁选和重葱选后，含寇铁30%坑左右，可奏作水泥的东辅助配料烧渣可代狮替铁矿粉弟作为水泥惭烧成的助在熔剂，铜降低烧成火温度，提牺高水泥的语强度和抗思侵蚀性能托。6国外烧渣育利用法1）磁化焙能烧—磁选—球团法2）中温保氯化­—浸出­—烧结法3）氯化势挥发—沸腾炉法4）还原脏挥发—金属球团农法（三）处严理实例山东乳卡山县化枣工厂用呜氰化法单从硫铁尿矿烧渣撇中提取暂金、银动、铁实鸭例。原理：卧金、银众在有氧蜂存在的落氰化溶点液中与胸氰化物池反应，政生成金谨氰配离叶子进入依溶液，堆经液固派分离后岭用锌置饶换，再倒经冶炼拜得到成脑品金、郑银，利弓用弱磁疾场将烧居渣磁选惩得铁精演矿。五、铬慕渣的资饱源化（一）荣概述1.来剥源与组盈成铬渣是冶筒金和化工荷行业在生霉产重铬酸终钠、金属比铬过程中洪排出的废铸渣。黄、技黑、赭。化学成分菌：Cr2O3、Ca器O、M般gO、坑Al2O3、Fe2O3、Si汽O2、水溶性Cr6+、酸溶性Cr6+。物相组成训：方镁石品、硅酸二撑钙、铁铝虎酸钙、亚木铬酸钙和乖铬尖晶石卧、铬酸钙浴、四水铬钻酸钠、铬们铝酸钙、桑碱式铬酸催铁、碳酸抗钙、水合存铝酸钙、茂氢氧化铝诉。对铬渣挨解毒处理警与综合利雨用有决定概性的影响初。2.危害有害成分羡主要是可贵溶性铬酸胸钠、酸溶程性铬酸钙眯等六价铬悉离子。铬渣扬尘翼和含铬粉满尘→污染刻大气；铬渣堆保场→对秋土壤和发水影响惹；对农作风物的影泡响；对人身航体健康休的毒害研很大，梁对人体祥的消化青道、呼耀吸道、袖皮肤、偿黏膜、披内脏都感有危害裂。有致猎癌作用惩。（二）综创合利用1.作低玻璃着迎色剂代替铬铁饮矿作绿色亩玻璃的着假色剂。Cr6+与酸性氧贷化物、二像氧化硅作姑用→Cr3+分散在挨玻璃体蔑中。铬射渣中的类氧化镁崖、氧化啄钙代替疑玻璃配昆料中的议白云石笔和石灰但石原料王。2.制蔬钙镁磷遮肥铬渣与磷伟矿石、硅返石、焦粉在或无烟煤鸡在高温下乎熔融→钙谊镁磷肥。皂铬渣代替墙蛇纹石作摇熔剂。3.干桶法解毒将铬渣牵与无烟贫煤按适施当比例克混合，剩在80酬0~9虫00℃术焙烧，逢使六价腹铬还原灾成三价泪铬。4.铬闪渣炼铁铬渣代替丢白云石、崇石灰石作歉为生铁冶满炼过程的呜添加剂，袄在高炉冶附炼过程中奇，六价铬渐可完全还肠原，脱除皱率达97猾%以上，拖还原后的帜金属进入提生铁中，岗使铁中铬舰含量增加掠，使机械枣性能、硬渐度、耐磨继性、耐腐核蚀性能提梅高。5.制钙稿铁粉铬渣经守风化筛邀分后进舱行打浆订、湿磨顶磨细到霉一定粒珠度，经猾水洗、算过滤、烂烘干、某粉碎而辆成产品镰钙铁粉座，一种CT防锈颜挽料。6.制宋铸石铬渣、硅瞎砂、烟道杂灰和轧钢廊铁皮混合港粉碎，于厅1450诊~155蛙0℃的平逗炉中熔融滨，在13验00℃钓下浇铸成糟型，结晶疲、退火后殿自然降温达→铸石。7.生产蛮铬渣棉六、碱冷渣的资保源化（一）来退源与组成纯碱生产遣的主要方焰法是氨碱麻法，食盐秘、石灰石笔和氨为原尖料，盐水叠吸氨、碳伶酸化→碳迫酸氢钠和氧氯化铵母庆液→过滤最、洗涤、金煅烧→纯另碱。母液德与石灰乳坏混合，蒸抹馏→氨和淹废渣。组分：氯爷化钙、氯毕化钠、碳辆酸钙、氧独化钙、氢形氧化镁、灯硫酸钙等斑。是一种砌水分和氯佣化物含量狸都较高的芝白色膏状芦物质。（二）苗综合利掉用1.制雨水泥碱渣、堤石灰石、途硅质材料啦及铁质材温料按比例柏混合制成蔽料浆→机膏械脱水→海生料浆→滥回转窑煅唇烧→熟料丹→冷却、慌破碎→加周入石膏、睁混合料→蔑研磨到一汪定粒度→连水泥。2.制鄙建筑胶越凝材料妨（工艺厦控制条辉件：p12霉4）控制煅烧凑温度，使难碱渣中的挡氯化物与罩生料中的伟相关组分画形成稳定悲结构的矿纽奉相组分，妹再经复配能、球磨而排成碱渣建墨筑胶凝材吧料。3.制钙两镁肥氨碱废例渣和盐自泥→钙笔镁磷肥工艺控制彻条件：p12完4钙镁磷掘肥代替匀石灰石维施于酸盘性或微精酸性土君壤，可疮起到改墙良土壤添、增加配肥源和懂提高地屯力的作济用。第二节稀矿恒业固体身废物资筐源化掌握煤它矸石的堆来源、驳组成和从综合利挂用的途舱径。一、概皇述矿业固配体废物怪：矿山银开采和盈矿石冶圣炼过程邮中产生俯的废物昏。矿山开采矩废班石（包括嫌煤矸石）尾矿尾矿处理洗利用率不疲到32%浮，煤矸石俘的利用率虚仅38.锯5%。二、煤杆矸石的石资源化（一）秆概述1.来源采煤过程子和洗煤过厨程中排出掩的固体废尊物，是一围种在成煤炕过程中与蚂煤层伴生抬的一种含荣碳量较低摇、比煤坚蕉硬的黑灰拨色岩石。2.组型成主要成达分是SiO2和Al2O3，还含有雄数量不等脉的Fe2O3、CaO、MgO丑、Na声O、K2O以及P2O5、SO3和微量的免稀有金属身元素。一般主要窝由高岭土鄙、石英、避蒙脱石、冰长石、伊籍利石、吊石灰石、坦硫化铁、貌氧化铝等艘组成。（二）综垮合利用1.代替味燃料∵含有设一定量播的固定呼炭和挥侮发分，疲一般烧酷失量在联10~黑30%细，发热侵量在4足.19包~12求.6MJ/惭Kg，画∴可用来耳代替燃窄料。可用于化误铁、烧锅个炉、烧石党灰、回收草煤炭等2.生雕产水泥煤矸石中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含法量一般妇在80宗%以上阻，是一拼种天然鼠粘土质赚原料，破可以代旁替粘土歼配料烧乐制水泥和。（1）生幼产普通硅评酸盐水泥（2）生贺产特种水探泥（3）兄生产无籍熟料水宫泥3.生产便建筑材