固体废弃物处理及处置-宁平-第七章课件

固体废弃物处理及处置_宁平_第七章课件固体废物综合利用ComprehensiveUtilizationofSolidWaste固体废物综合利用ComprehensiveUtilizat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；本章重点高炉渣的分类及性质；本章重点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高炉矿渣工业固废综合利用冶金矿山废渣矿业固体废物综合利用建筑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Mo>1酸性矿渣Mo<1中性矿渣Mo=1Mo=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)

成分CaOSiO2Al2O3MgOMnOFe2O3TiO2V2O5SF普通渣高钛渣锰钛渣含氟渣38~4923~4628~4735~4562~4220~3521~3722~296~179~1511~246~81~132~102~83~7.80.1~1<15~23.15~.19.15~2.1~1.720~29.1~.60.2~1.5<10.3~37~81工业固体废物综合利用高高炉渣的分类按冶炼生铁的品种铸造生铁1工业固体废物综合利用高炉渣的综合利用高炉渣的加工渣池水淬节水，艺产生渣棉和H2S，淘汰炉前水淬分为为炉前渣池式、水利输送式、旋转滚筒式及脱水仓式等热泼法炉前热泼（国外薄层多层热泼）及渣场热泼法渣场堆存开采法成本低高炉渣水淬处理工艺高炉重矿渣碎石工艺膨珠生产工艺水量少，环境污染小，可抑制H2S气体的产生；比热泼法占地面积小，处理效率高；投资省，成本低1工业固体废物综合利用高渣池水淬节水，艺产生渣棉和H21工业固体废物综合利用高炉渣的综合利用高炉渣的利用矿渣硅酸盐水泥20%~70%石膏矿渣水泥80%矿渣混凝土矿渣砖80%~90%高炉水淬渣作建筑材料矿渣碎石做基建材料膨珠作轻骨料高炉渣其它利用矿渣棉微晶玻璃热铸矿渣矿渣铸石配制碎石混凝土用于地基工程修筑道路用作铁路道渣质轻、面光、自然级配好、吸音隔热性能强的特点。用作混凝土骨料可节省20%左右的水泥，一般用来制作内墙板、楼板等

1工业固体废物综合利用高矿渣硅酸盐水泥20%~高炉水淬渣1工业固体废物综合利用钢渣的综合利用钢渣渣的分类钢渣

15%~20%转炉钢渣/平炉钢渣/电炉钢渣电炉渣——氧化渣、还原渣；平炉渣——初期渣、后期渣碱性渣/酸性渣铁水和废钢中的元素氧化后生成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬及补炉材料等

1工业固体废物综合利用钢渣钢渣渣的分类钢渣转炉钢渣/1工业固体废物综合利用钢渣的综合利用化学及矿物组成钢渣的化学成分主要为铁、钙、硅、镁、铝、锰、磷等元素的氧化物，其中钙、铁、硅的氧化物占绝大部分。钢渣呈黑色，外观像水泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度较大，密度为1.7~2t/m3，其成分组成基本稳定。钢渣的主要矿物组成为橄榄石(2FeO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)硅酸三钙(3CaO·SiO2)、铁酸二钙(2CaO·Fe2O3)、及游离氧化钙fCaO等。

1工业固体废物综合利用钢渣化学及矿物组成钢渣的化1工业固体废物综合利用钢渣的综合利用钢渣的化学性质碱度指钢渣中CaO与SiO2和P2O5的含量比R=CaO/(SiO2+P2O5)。根据碱度的高低，可将钢渣分为低碱度渣(R=0.78~1.8)，中碱度渣(R=1.8~2.5)和高碱度渣(R>2.5)稳定性fCaO、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fCaO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%。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1.8~2.5时，其中的C3S和C2S的含量之和为60%~80%；R>2.5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;细磨，加剂激发活性易磨性

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1工业固体废物综合利用钢渣碱度指钢渣中CaO与SiO2和P21工业固体废物综合利用高炉渣的综合利用高炉渣加工及利用热泼法ISC法水淬法风淬法粉化处理做冶金原料做建筑材料作烧结熔剂40%~50%CaO，<10mm作高炉炼铁熔剂10%~30%铁，2%锰,助熔剂回收废钢铁7%~10%的废钢铁钢渣水泥含大量C2S、C3S；强度高、耐磨筑路及回填材料密度、抗压、稳定、防滑生产建材制品砖瓦及砌块用于农业钢渣磷肥含P2O5>4%,酸性土壤、缺磷碱土硅肥SiO215%，60目，水稻改良土壤钙镁磷及其它微量元素1工业固体废物综合利用高高炉渣加工及利用热泼法ISC法水淬法1工业固体废物综合利用铁合金渣的化学成分成分名称MnO/%SiO2/%Cr2O3/%CaO/%MgO/%Al2O3/%FeOFe2O3①/%V2O5/%TiO2/%高炉锰铁渣5~1025~3033~372~71.4~1.91~2碳素锰铁渣8~1525~3030~424~60.7~10.4~1.2硅锰合金渣5~1035~4020~251.5~61~20.2~2碳素铬铁渣27~3024~32.5~3.526~461.6~1.80.5~1.2硅

铁

渣30~3511~16113~303~7钨

铁

渣20~2535~505~165~153~9钼

铁

渣48~606~72~410~1313~15磷

铁

渣37~4037~4421.2钒浸出渣2~420~280.9~1.71.5~2.80.8~38~10①1.1~1.4钒铁冶炼渣25~2850~555~108~100.35~5金属铬浸出渣Na2CO33.5~75~102~723~3024~303.7~8金属铬冶炼渣NaO3~41.5~2.511~140~11.5~2.572~78钛

铁

渣0.2~0.50~19.5~10.50.2~0.573~750~113~15硼

铁

渣1.134.6317.0965.350.24①1工业固体废物综合利用铁成分名称MnO/%SiO2/%Cr21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30~404~151~52~425~380.2~1<22~30.50.2铅渣20~3014~221~510~2420~400.3.2~.42锌渣12~14330.70.520.030.0041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，年1.6亿吨，主要成分为二氧化硅（40%~60%）、三氧化二铝（17%~35%）、三氧化二铁（2%~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。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。低钙灰的密度一般1.8~2.8t/m3，高钙灰2.5~2.8t/m3。空隙率60%~75%；粒度45μm；比表面积0.2~0.4m2/g;

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。与氢氧化钙在常温下起化学反应生成较稳定的水化硅铝酸钙，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。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

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1~3t,8~12t,0.4亿吨，6.16%急毒性、反应性及腐蚀性金、银、铂等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SiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3质量分数3~70.3~1.58~1123~3620~335~87~11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1.8~3t铬渣，每生产1t金属铬约产生12~13t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，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、石灰石作炼钢添加剂、六价铬脱出率97%，铁的机械、耐磨蚀等性能可改善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1工业固体废物综合利用磷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<0.10.1~0.40.1~0.50.05~0.250.5~60.002~0.010.0004~0.0025磷酸、磷肥工业、烟气脱硫、用硫酸浸蚀钙盐，1t磷酸要产生5t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、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pH1~4.5,改良碱性土壤1工业固体废物综合利用磷石膏及综合利用成分可溶P2O5不溶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350.25铜陵化工总厂55~754~60.2~0.350.015~0.040.4310.06.043~.083吴径化工厂520.240.0540.3115.960.19四川硫酸厂46.736.940.050.5118.50杭州硫酸厂48.830.250.0740.330.72衢州硫酸厂41.990.230.07810.160.0952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%。制作铁系原料硫铁矿烧渣+硫酸反应、沉淀、过滤，得到硫酸亚铁溶液。FeOOH晶种。铁黄颜料。600~700℃铁红颜料。1工业固体废物综合利用硫铁矿烧渣及利用企业Fe2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。

2矿业固体废物综合利用矿业固体废物分类按原矿矿床学分基性岩浆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

如从从锡尾矿中回收锡和铜及一些其它伴生元素；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矿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t。历年积存的煤矸石约为30亿t，占地约10万亩

组成SiO2

Al2O3

CaOMgOFe2O3

R2O烧失量含量40~6515~351~71~42~91~2.52~17粘土类煤矸石一般加热到700~900℃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<5%4190~6285烧石灰渣可作骨料和水泥混合料6285~8380制骨料、代煤、节煤、烧水泥等用小型沸腾炉供热产汽8380~10475烧混合材、制骨料、代煤等用大型沸腾炉供发电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2矿业固体废物综合利用矿业固体废物制结晶氯化铝煤矸石利用煤矸石制砖生产硫酸铵肥料生产轻骨料生产水泥制水玻璃2矿业固体废物综合利用矿业固体废物制结晶氯化铝煤矸石利用煤矸3城市生活垃圾综合利用建筑垃圾的再生利用组成与再生利用占城市垃圾总量的30%~40%，拆毁建筑物组成，混凝土与砂浆片30%～40%，砖瓦35%～45%，陶瓷和玻璃5%～8%，其他10%。在混凝土中，钢筋20%、粗骨料45%～50%。建筑施工垃圾有剩余混凝土、砂浆、碎砖瓦、陶瓷边角料、废木材、废纸等。混凝土与砂浆40%～50%，碎砖瓦、陶瓷占30%～40%，其余占5%～10%。建筑垃圾现场分选或处理厂分选废混凝土砂、粒+水泥再生骨料混凝土砖块回收轻骨料破碎蒸养砖3城市生活垃圾综合利用建筑垃圾的再生利用组成与再生利用占城市3城市生活垃圾综合利用废旧塑料的综合利用直接再生：分选、预处理、熔炼、(造粒)、成型等。据清洁程度分三类。改性：共混和复合的物理改性；交联、接枝及氯化等化学改性。改性剂生产建材产品：软质拼装型地板如废旧聚氯乙烯地板块废旧聚氯乙烯+碳酸钙人造板才麻黄草渣+葵花籽皮+废聚氯乙烯涂料、胶粘剂热解制油：混合烃，蒸馏分离成(柴油、汽油、燃料气、地蜡等)。对裂解原料、催化剂及条件要求高，投资大。焚烧回收热能：33492~37565kJ/kg;高炉喷吹、固形燃料发电和烧水泥。3城市生活垃圾综合利用废旧塑料的综合利用直接再生：分选、预处3城市生活垃圾综合利用废橡胶的再生利用整体利用再生利用热利用再生胶直接加工利用软化剂用量，喷霜和烧焦再生胶与生胶并用PE、PVC+增熔剂、pp用再生胶改性热塑性树脂制发泡材料模压法按来源分：天然橡胶和合成橡胶(丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁基胶、丁晴胶、硅橡胶、氟橡胶等)。按原橡胶制品用途分：外胎类、内胎类、胶管胶带类、胶鞋类、工业杂品类。3城市生活垃圾综合利用废橡胶的再生利用整体利用再生胶直接加工3城市生活垃圾综合利用废纸种类废纸分类包括的废纸种类最终用途白纸边印刷厂和纸类制品厂切余的纸边一般可作漂白浆料使用白色而经轻度印刷的白纸经过轻度印刷的文件、刊物、打过字的白纸、用铅笔或墨水书写过的纸和笔记本、卷烟废纸等。可用漂白浆料使用浅色而全部印刷过的白色或颜色较浅的各种纸印刷的书籍、杂志、文件等废纸用于抄写书刚卫生纸等纸的生产深色重度印刷的深褐颜色或涂料印过的各种印刷品、招贴画、年画、商标纸以及画报等用于抄写书纸、印刷纸及卫生纸等纸的生产旧报纸各种新闻纸和内部参阅的资料用于抄写书纸（尤其是用于再抄新闻纸）、印刷纸及卫生纸等品种瓦楞废纸不含或含少量硬质杂物和非纤维物质的旧纸箱、纸板、纸芯和纸卡等废纸用于再造瓦楞原纸、纸板及油毡原纸等皮纸混合废纸未经选别分类的各种杂项废纸、部分垃圾废纸和包装纸等抄造低级包装纸或壁纸板、油毡原纸和白纸板的中间3城市生活垃圾综合利用废废纸分类包括的废纸种类最终用途白纸边3城市生活垃圾综合利用废纸种类及利用废纸分类制浆方法成浆类型最终用途混合生活废纸基本的碎浆和筛选粗糙、中等洁净瓦楞原纸商业废纸按纸种选别优质纸浆、取决于原来纸浆印刷和书写纸，特种包装纸板旧报纸(ONP)碎浆、筛选、脱墨、漂白洁净、中等白度新闻纸和低档印刷纸旧瓦楞箱纸板(OCC)碎浆和筛选高强度、本色瓦楞原纸和箱纸板全化浆废纸充分加工和漂白强度、白度和洁净度均较高高档纸3城市生活垃圾综合利用废纸种类废纸分类制浆方法成浆类型最终用3城市生活垃圾综合利用废纸再生其它应用制作模制产品用于园艺及改善农牧业生产废纸的再生生产土木建材模压成型，包装缓冲填料；蛋托、水果托盘等包括废纸碎解——筛选——除渣——洗涤和浓缩——分散和揉搓——浮选——漂白——脱墨等几个阶段胶合硬纸板蜂窝板中密度纤维板沥青瓦楞板等3城市生活垃圾综合利用废纸再生制作模制产品用于园艺及改善农牧3城市生活垃圾综合利用废纤维物的种类大类亚类种类举例天然纤维植物纤维种子纤维棉花、木棉韧皮纤维亚麻、大麻、黄麻动物纤维毛发纤维绵羊毛、山羊毛、马海毛、兔毛泌腺纤维桑蚕丝、柞蚕丝化学纤维再生纤维再生纤维素纤维黏胶、铜铵、醋酯、富强再生蛋白质纤维大豆、花生合成纤维聚酰胺纤维绵纶聚酯纤维涤纶聚丙烯腈纤维腈纶聚乙烯醇纤维维纶聚氯乙烯纤维氯纶聚丙烯纤维丙纶聚乙烯纤维乙纶聚氨酯纤维氨纶3城市生活垃圾综合利用废纤维物的种类大类亚类种类举例天植物纤3城市生活垃圾综合利用制造纤维素衍生物废蛋白质纤维制泡沫剂植物纤维作造纸原料废蛋白质纤维再生毛毯纤维织物的加工和利用废化学纤维解聚回收化工原料[C6H7O2(ONO2)3]n

[C6H7O2(OCOCH3)3]n等3城市生活垃圾综合利用制造纤维素衍生物废蛋白质纤维制泡沫剂植4农林固废的综合利用农林废物成分据统计，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NPKCaMgMnSi水稻0.600.091.000.140.120.027.99小麦0.500.030.730.140.020.0033.65大豆1.930.031.550.840.07油菜0.520.030.650.420.050.0040.184农林固废的综合利用农林废物成分据统计，我国年农作物秸秆约74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，无机矿物；

存在着大量由坚固细胞壁构成的植物纤维，细胞内脏和细胞之间有大量的微细孔隙

干燥后具较好的可燃性，并能产生一定的热量，热值一般为(1.2～1.6)×104kJ/kg，虽较煤低，但因含硫量极少，燃烧清洁，灰分用途广泛。

普遍具有表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯