固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用课件

固体废物处理与处置

TreatmentandDisposalofSolidWaste

第七章固体废物的资源化与综合利用固体废物处理与处置TreatmentandDisp固体废物处理与处置

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【了解】固体废物资源化现状；煤矸石的来源和组成；高炉渣、钢渣、硫铁矿和碱渣的综合利用。常见几种城市垃圾的综合利用。【掌握】固体废物资源化原则和基本途径；城市垃圾构成的影响因素；城市垃圾处理方式及特点；铬渣的危害与综合利用；粉煤灰的综合利用；煤矸石的危害与综合利用。本章要点固体废物处理与处置TreatmentandDisp冶金工业高炉矿渣钢渣铁合金渣电力工业

粉煤灰

化学工业

铬渣

废石膏硫铁矿烧渣工业固废综合利用矿山开采和矿石冶炼废石煤矸石尾矿矿业固体废物综合利用构成特点处理方式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畜禽粪便农业固废综合利用污泥污泥综合利用12345固体废物处理与处置

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冶金工业工业固废综合利用矿山开采和矿石冶炼矿业固体废物综合利

在国外，垃圾资源化处理企业常被称作“静脉产业”，即垃圾产业就像人体通过静脉回收陈旧血液并再造新鲜血液一样，将固体废物转换为再生资源。国际有关专家预测未来30年的“十大新兴技术”中，固体废物处理新技术将位居第二，垃圾回收和再利用将是21世纪最有发展前途的产业之一。（放错了地方的财富）

“变废为宝”的事早就有人做。曾受到联合国有关机构嘉奖的太原炼钢厂工人、冶渣英雄李双良就是其中一员。他率领一班工人对堆放在厂区内上百年的废渣堆进行处理，将废钢检出回炉炼钢，将粉煤灰和残渣制砖铺路建房，把原来肮脏的废渣区最终建成了工人们休闲娱乐的美丽花园。7.1资源化概述在国外，垃圾资源化处理企业常被称作“静脉产业”，即垃圾固体废物蕴藏的财富是惊人的，然而我国固体废物资源化水平却远远低于发达国家。据国家经贸委、国家环保总局等权威部门提供的数据，目前，我国矿产资源总回收率为30%-50%，比世界平均水平低10-20个百分点。不仅如此，由于我们处理方式简单，全国每年在城市垃圾中扔掉的可再生资源价值就高达250亿元（负面效应：二次污染、占用土地等），如果将这些可再生资源利用起来，变废为宝，不仅能取得环境效益和社会效益，还能取得良好的经济效益。固体废物蕴藏的财富是惊人的，然而我国固体废物资源化随着世界工业化进程的加快，地球上的资源正在以惊人的速度被开发和消耗，有些资源已濒临枯竭。相对于自然资源而言，固体废物属于二次资源。尽管其一般不再具有原来的使用价值，但经过回收、处理等途径，往往又可作为其他产品的原料，成为新的可用资源。目前，固体废物资源化利用已成为包括我国在内的世界上很多国家控制固体废物污染、缓解自然资源紧张的重要国策之一。根据固体废物的来源不同，固体废物可以分为工矿业固体废物、生活垃圾等，在这些固体废物中量最大的为采选矿过程中产生的矿业固体废物及工业生产过程中产生的部门固体废物。另外，生活垃圾中量较大的为城市生活垃圾及污水处理厂的污泥。固体废物的来源不同，其资源化与综合利用方式也各不相同。随着世界工业化进程的加快，地球上的资源正在以惊人的速度被开发一、资源化的概念

简单的说就是采取工艺技术从固体废物中回收有用的物质和能源。

是指采取一定的管理措施和工艺技术，从固体废物中分离回收有用的组分和能源，进行新的加工和利用，开发新的产品。以达到①减少资源消耗，②加速资源循环，③保护自然环境的目的。广义上讲，资源化表示了资源的循环，即是以原料制成成品，经消费后变成废物，再将废物引入新的生产而制造新的产品。原料产品市场消费废物一、资源化的概念原料产品市场消费废物

广义的资源化途径包括三个方面内容：一是物质回收，即从废物中回收二次物质，包括分类收集、分选和回收，例如，从废弃物中回收纸张、玻璃、金属等物质

。二是物质转换，即通过一定的技术，利用废物中某些组分制取新形态的物质，如：利用微生物分解垃圾产生有机肥料，用塑料裂解生产汽油或柴油等。三是能量转换，即从废物处理过程中回收能量，包括热能或电能。例如，通过有机废物的焚烧处理回收热量，进一步发电；利用垃圾厌氧发酵产生沼气，作为能源向居民和企业供热或发电。

广义的资源化途径包括三个方面内容：二、资源化的发展现状：

1、始于1970年前后，随着各国能源危机的出现，人类对固体废物从消极处理转向资源化。

2、随着工农业的迅速发展，固废数量在以惊人的速度增长；同时随着科技技术的进步发展，也为固废的资源化提供了更多的途径，资源化表现出了巨大的潜力。国外以美国为例，每年仅回收纸、玻璃及金属等，总收益近13亿美元。3、我国1970年以后提出“综合利用，变废为宝”的口号，并开展了有关技术的研究和推广工作，已取得了显著成果：据资料载，工业固废综合利用率2002年已达42%，个别行业已超过60%，部分地区已超80%；总收益也已十分可观。但与国外仍有较大差距。二、资源化的发展现状：三、资源化的原则：

必须遵循以下四个原则

1、技术可行性原则：采用的资源化技术实用可行。

2、经济合理性原则：经济效果比较好,有较强的生命力，能获得较大的经济效益。

3、就近处理利用原则：为减少贮运投资，应尽可能在固废排放源地进行处理。4、产品质量达标原则：产品质量符合国家标准，具有与原料生产之产品市场竞争的能力。三、资源化的原则：四、资源化的意义

1、降低污染，提高环境效益（环境效益）资源化处理后，从环境中去除了某些潜在的有害废物，减少了废物量，使得固废堆置、贮放场所减少。

2、补充资源不足，提高资源利用率（经济效益）

资源是人类生存和人类社会发展的基础、保证，但资源并非取之不尽，用之不竭，有的资源属不可再生资源（煤、石油、天然气），一经用于生产生活，即从生物圈中消失。因此保护资源，节约资源意义重大。四、资源化的意义

3、生产成本低、效益高、能耗少（社会效益）如：废铝炼铝是铝土矿炼铝成本的4%；废铜炼铜比矿石炼铜节约费用90%；废铁炼钢比用铁矿石炼钢可节约能源47—70%，减小空气污染85%，减少矿山垃圾97%，而从生产效益上看炼1吨钢用时二者分别为2—3小时和8小时。

回收一吨废纸可再造出800公斤好纸；回收1吨废纸，等于挽救了17棵大树；1吨废玻璃回炉再炼可生产出2万个500克装的酒瓶，比用新原料生产节约成本20%。3、生产成本低、效益高、能耗少（社会效益）五、废物资源化技术1．物理处理技术物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。物理处理方法包括压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等。物理处理也往往作为回收固体废物中有价物质的重要手段。2．化学处理技术采用化学方法使固体废物发生化学转换从而回收物质和能源，是固体废物资源化处理的有效技术。焚烧、热分解、溶剂浸出等都属于化学处理技术。五、废物资源化技术3．生物处理技术

生物处理法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。生物处理法具有效率高、运行费用低等优点，固体废物处理及资源化中常用的生物处理技术有：好氧堆肥、厌氧发酵和细菌冶金（细菌冶金（微生物浸出）是利用某些微生物的生物催化作用，使矿石或固体废物中的金属溶解出来，从溶液中提取所需要金属）等。3．生物处理技术六、资源化的基本途径：

途径很多，概括有五个方面：1、提取各种金属——是固体废物资源化一条重要的途径。

把最有价值的各种金属提取出来是固体废物资源化重要途径。①Au、Ag、Co、锑、硒、碲、铵等。（有色金属渣中）②粉煤灰、煤矸石——铁、钼、钪、钒、铀、铝等。2、生产建筑材料——是一条较为广阔的途径利用工业废物生产建筑材料，是一条较为广阔的途径，主要表现在五个方面：六、资源化的基本途径：①高炉渣、钢渣、铁合金渣等生产碎石，用作混凝土骨料、道路材料、铁路道渣等；②利用粉煤灰，经水萃的高炉渣、钢渣等——水泥；③粉煤灰中加入一定量的炉渣、矿渣等骨料，再加石灰、石膏和水搅拌可制成各种硅酸盐制品—蒸汽养护砖、大型墙体材料；④冶金炉渣、高炉渣、铁合金渣——铸石、微晶玻璃；⑤高炉渣、煤矸石、粉煤灰——矿渣棉、轻质骨料。3、生产农用肥料——有着广阔的前景。①堆肥制成有机肥料②粉煤灰、高炉渣、钢渣、铁合金渣等可作为硅钙肥（直接用于农田）③钢渣（含磷较高时）——生产钙镁磷肥。①高炉渣、钢渣、铁合金渣等生产碎石，用作混凝土骨料、道路材料4、回收能源（以及各种材料）——固体废物资源化是回收能源的主要途径。有机垃圾、秸秆、畜禽粪便经过厌氧发酵制沼气，垃圾发电等

5、取代某种工业原料许多工业固体废物经一定加工后可代替某种工业原料，以节省资源。如：高炉渣代替砂、石做滤料、处理废水、或作吸收剂从水面回收油制品；粉煤灰经加工可作为塑料制品充填剂；也可作为过滤介质，过滤造纸废水，效果好，可以从纸浆中回收木质素等。4、回收能源（以及各种材料）——固体废物资源化是回收七、资源化系统（综合处理系统）

1、概念从原料经加工制成的成品，经人们消费后成为废物，又引入新的生产—消费循环系统。就整个社会而言，就是生产—消费—废物—再生产这样一个不断循环的系统。

2、系统一般包含前期和后期两个子系统以及一个附属系统。

①前期系统（预处理）是以破碎、分选等相关处理技术结合。主要进行加工、原材料分选的过程，进而分离回收可直接利用的原料，并减少固废量。前期系统必须根据具体的行业生产特点来决定。七、资源化系统（综合处理系统）②后期系统：是将前期经加工、处理后的物质进一步进行化学或生物转化等处理，回收转化产品及能源产品。如：焚烧、热解、微生物分解等

③附属系统：有的系统在后期系统中专门附加一能源转化系统，它是将后期系统中的能源产品加以收集，进一步转化为可直接利用的能源。对于那些无任何可利用价值的废物，进行最终处置。②后期系统：是将前期经加工、处理后的物质进一步进行化学

总的来说，固体废物一旦产生，就需要千方百计充分加以利用，使之资源化，发挥其经济效益。但是由于受科学技术水平或其他条件限制，使得有些固体废物目前尚无法或不可能利用，对这部分固体废物，尤其有害固体废物，必须进行无害化处理，以免污染环境。考虑到我国资源并不充分的国情以及经济迅速发展的趋势，目前对固体废物的处理应着重于资源化技术的研究和开发，并为其研究成果的工业化铺平道路。总的来说，固体废物一旦产生，就需要千方百计充分加工业固体废物：在工业生产活动中产生的固体废物。1、冶金工业：产生于金属冶炼过程，高炉渣、钢渣和铁合金渣等；2、电力工业：产生于燃煤发电、供热过程，粉煤灰、炉渣；3、化学工业：产生于化工生产过程，硫铁矿烧渣（生产1t硫酸约产生0.7-1.5t）、铬渣（年排放量10-12万吨，历年积存150-200万吨）和碱渣。4、轻工业：产生于轻工业生产过程，如废纸、塑料、布料等。5、其他工业：产生于机加工工程，如金属碎屑、电镀污泥等。第二节工业固体废物的综合利用工业固体废物：在工业生产活动中产生的固体废物。第二节工业云南曲靖“铬渣污染”事件：2011年6月，云南省曲靖市陆良化工公司将总量5000余吨的重毒化工废料铬渣倒入水库，致珠江源头南盘江附近水质遭到铬渣污染；水库致命六价铬超标2000倍。云南曲靖“铬渣污染”事件：2011年6月，云南省曲靖市陆良固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件一、高炉渣的综合利用（一）概述1.来源：冶炼生铁时从高炉中排出的废物。产生：炼铁主要原料是铁矿石（铁源）、焦炭（燃料、还原剂）和助熔剂（石灰石），当炉温达到1400~1600℃，炉料熔融，矿石中的脉石（指矿石中不能利用的矿物集合体）

、焦炭中的灰分、助溶剂以及不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。

高炉渣的产生量，依矿石品位和冶炼生铁方法（冶炼技术）不同而变化，矿石品位越低,排渣量越大，采用贫铁矿炼铁时每吨生铁产生1.0-1.2吨高炉渣，采用富铁矿炼铁时每吨生铁只产生0.25吨高炉渣。

由于近代选矿和炼铁技术提高，高炉渣量大大下降。一、高炉渣的综合利用（一）概述2.分类：由于炼铁原料品种和成分的变化以及操作等工艺因素的影响，高炉渣的组成和性质也不相同。（1）按照冶炼生铁的品种分类铸造生铁（灰口铁）矿渣：指冶炼铸造生铁时排出的矿渣；铸造生铁含硅量为1.25-3.6%，碳以石墨状态存在，断口呈灰色，易切削加工。炼钢生铁（白口铁）矿渣：指冶炼供炼钢用生铁时排出的矿渣；炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以碳化铁状态存在，断口呈白色。特种生铁矿渣：用含有其他金属铁矿石熔炼生铁时排出的矿渣。炼铁和炼钢都是利用氧化还原反应进行的，但是两者在反应对象上有很大的区别，炼铁是将铁还原出来，而炼钢则是将生铁中的碳和其他杂质出来。2.分类：由于炼铁原料品种和成分的变化以及操作等工艺因素的影（2）按照矿渣的碱度分（最常用的一种分类方法）碱性矿渣；Mo＞1中性矿渣；Mo=1酸性矿渣。Mo＜1高炉渣的碱度或碱性率：高炉渣化学成分中，碱性氧化物之和与酸性氧化物之和的比值。M0=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)碱性氧化物酸性氧化物我国高炉渣大部分属于中性矿渣，

Mo=0.99~1.08。（2）按照矿渣的碱度分（最常用的一种分类方法）高炉渣的碱度或3.组成（1）化学组成：主要化学成分：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等。其中，SiO2、Al2O3、CaO占90%以上。高炉渣化学成分随矿石品位和冶炼生铁的种类不同而变化。（2）矿物组成：与生产原料、冷却方式有关。①碱性高炉渣的主要矿物是黄长石，由钙铝黄长石（2CaO·Al2O3·SiO2

）和钙镁黄长石（2CaO·MgO·SiO2

）组成的复杂固熔体。②酸性高炉渣：快速冷却时，全部形成玻璃体；缓慢冷却时，形成较多结晶质，如黄长石、假硅灰石、斜长石等。高炉渣的各种氧化物成分以各种形式的硅酸盐矿物形式存在。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.利用率：每年约排放3000多万吨，历年堆积量达1.5亿吨，占地约700公顷。高炉渣弃置不仅会占用土地,浪费资源,而且污染环境。目前利用率为85%左右。3.组成固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件（二）高炉渣的加工和处理在利用高炉渣之前，需要对其进行加工处理，用途不同，加工处理方法不同。我国通常把高炉渣加工成水渣（粒化渣）、矿渣碎石、膨胀矿渣和矿渣珠等形式后加以利用。主要工艺有：高炉渣水淬处理工艺、高炉重矿渣碎石工艺、膨胀矿渣珠（膨珠）生产工艺。（二）高炉渣的加工和处理在利用高炉渣之前，需要对其进行加工处1.高炉渣水淬处理工艺（是处理高炉渣的主要方法）

将热熔态的高炉渣置于水中急速冷却。限制其结晶，并使其粒化（粒化渣）。水淬方法有：（1）渣池水淬熔渣直接倒入水池中，遇水后急剧冷却成水渣。（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。1.高炉渣水淬处理工艺（是处理高炉渣的主要方法）1、高炉；2、渣沟；3、粒化器；4、搅拌槽；5、砂泵；6、水泵；7、集水池；8、脱水槽熔渣经粒化器水淬后，渣和水先一起流入搅拌槽中，由泵打入分配槽内，再由分配槽将渣水混合物装入脱水槽中将渣和水过滤分开，渣由卸料口卸入翻斗机，运至料场。水穿过脱水槽的金属网．进入集水管流入集水池。搅拌槽泵送法水淬工艺示意图1、高炉；熔渣经粒化器水淬后，渣和水先一起流入搅拌槽中，由泵2.高炉重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。生产工艺有两种：（1）热泼法有炉前热泼法和渣场热泼法两种形式。将熔渣分层浇泼在坑内或渣场上，泼完后，喷洒适量水使热渣冷却和破裂，达到一定厚度后，即可用挖掘机等进行采掘，用汽车运到处理车间进行破碎、磁选、筛分加工，并将产品分级出售。工艺简单。（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，即可制成各种粒级的重矿渣。2.高炉重矿渣碎石工艺3.膨胀矿渣珠（膨珠）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。特点：膨珠生产具有设备简单、冷却迅速、场地周转快、操作方便等优点。制膨珠用水较制水淬渣节省，排放的蒸汽和硫化氢数量少，对环境污染较轻，而且无须进行废水处理

。主要采用的方法有：（1）喷射法（2）喷雾器堑沟法（3）滚筒法3.膨胀矿渣珠（膨珠）生产工艺膨珠的生产工艺：膨胀渣珠的形成过程是热熔矿渣经渣沟进入流槽后经喷水急冷，又经高速旋转的滚筒击碎、抛甩继续冷却，再这一过程中熔渣进行膨胀，并冷却成珠。1、渣罐；

2、投渣槽；

3、流槽；

4、水管；

5、滚筒；

6、膨珠膨珠的生产工艺：膨胀渣珠的形成过程是热熔矿渣经渣沟进入流槽后（三）高炉渣的综合利用1.水淬矿渣作建材可用于生产水泥和混凝土，由于水渣具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可以作为优质的水泥原料，可制成的建材有：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矿渣混凝土中国的高炉熔渣80％以上制成粒化渣,作为水泥混合材料。生产的水泥有75％左右掺用了不同数量的水渣(粒化渣)。（三）高炉渣的综合利用1.水淬矿渣作建材2.矿渣碎石用作基建材料未经水淬的矿渣碎石，其物理性能与天然岩石相近，其稳定性、坚固性、耐磨性及韧性等均满足基建工程的要求。矿渣碎石在我国可以代替天然石料用于公路，机场，地基工程，铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等，可用于①配制矿渣碎石混凝土②在软弱地基中应用③用矿渣碎石作基料铺成的沥青路面既明亮且防滑性能好还具有良好的耐磨性能制动距离缩短④用于铁路道渣可以适当吸收列车行走时产生的振动和噪音。

2.矿渣碎石用作基建材料3.膨珠作轻骨料由于膨珠具有质轻、面光、吸音、隔热性能好等特点，可用来制作内墙板楼板等，也可用于承重结构。

4.其他应用（1）生产矿渣棉：以高炉渣为主要原料，在溶化炉中熔化后获得熔融物再加以精制而得到的一种白色棉状矿物纤维。具有质轻、保温、隔热、隔音、防震等性能。（2）生产微晶玻璃：性能好、耐磨、热稳定性好、电绝缘性能好。（3）硅钙渣肥、矿渣铸石、热铸矿渣等。

3.膨珠作轻骨料固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件二、钢渣的综合利用（一）概述1.来源

炼钢过程中排出的废渣。（1）铁水与废钢中所含元素氧化→氧化物；（2）金属炉料带入的杂质；（3）加入的造渣剂；（4）氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉体材料等。钢渣的产量一般约占粗钢产量的15—20%。二、钢渣的综合利用（一）概述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。钢渣呈黑色，外观像水泥孰料，其中夹带部分铁粒，硬度较大，其成分组成基本稳定。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。2.组成3.性质（1）碱度：R=CaO/(SiO2+P2O5)，低、中、高。（2）活性：指钢渣中硅酸三钙、硅酸二钙等具有水硬胶凝性活性矿物的含量。随碱度而变化。（3）稳定性：只有fCaO、MgO基本消解完后才会稳定。（4）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

>2.53.性质1.3~1.81.8~2.5>2.5（二）钢渣的处理工艺钢渣处理工艺主要有下列几种：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：热熔钢渣倒入渣灌后，用车辆运到钢渣热泼车间，利用吊车将渣灌的液态渣分层泼到在渣床上，喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后再运至弃渣场。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（二）钢渣的处理工艺钢渣处理工艺主要有下列几种：熔渣渣罐热泼3.盘泼水冷（ISC)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。5、风淬法：渣灌接渣后，运到风淬装置处，倾翻渣灌，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴喷出空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发热量并捕集渣粒。经过风淬而成微粒的转炉渣，可用作建筑材料。6、粉化处理。3.盘泼水冷（ISC)法在钢渣车间设置高架泼渣盘，用吊车（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。（三）钢渣的综合利用1.用作冶金原料2.用于建筑材料（1）生产（钢渣）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，也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）生产建材制品：把具有活性的钢渣与粉煤灰或炉渣按一定比例混合、磨细成型、养护，即可生产出不同规格的砖瓦、砌块等建筑材料。2.用于建筑材料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：硅是水稻生产需求量较大的元素，含二氧化硅超过15%的钢渣，磨细至一定程度，即可作硅肥用于水稻田。（3）做酸性土壤改良剂：主要利用钢渣的钙、镁含量（高）。3.用于农业三、粉煤灰的综合利用（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。燃烧煤的发电厂每年排出大量由煤的灰分形成的各种煤灰渣—粉煤灰、炉渣。从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，由炉底排出的部分废渣称炉渣。电厂排出的粉煤灰占整个煤灰渣量的绝大部分。粉煤灰和炉渣除某些物理特征有所差别外，其他性质（如化学性质）并无本质上的不同。三、粉煤灰的综合利用（一）概述2.组成（1）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。根据粉煤灰中CaO含量的高低，将其分为高钙灰和低钙灰，一般CaO含量在20%以上的为高钙灰，其质量优于低钙灰。我国燃煤电厂大多燃用烟煤，粉煤灰中CaO含量偏低，属低钙灰。（2）矿物组成：十分复杂，主要有无定形相和结晶相两大类。无定形相：主要为玻璃体，占50—80%。（未燃尽炭粒亦属此）。结晶相（常温下呈惰性）：主要为莫来石、石英、云母、长石、磁铁矿、赤铁矿以及少量钙长石、硫酸盐矿物等。2.组成3.性质（1）物理性质：外观象水泥；灰色或灰白色粉状物，含水量大的粉煤灰呈灰黑色；含炭量越高，颜色越深；故颜色越深，质量越低。具有较大内表面积的多孔结构，多半呈玻璃状。密度与化学成份密切相关，高钙灰密度大于低钙灰。此外，因炭粒多存在于粉煤灰的粗颗粒中，故颜色可在一定程度上反映细度。（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。含有较多的活性氧化物，分别与氢氧化钙反应→较稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙。高钙灰的化学活性均高于低钙灰。一般情况下，活性即煤灰活性。活性越好则灰质越优。3.性质4、粉煤灰的危害性（1）产生量大，占用大量土地。1995年粉煤灰排放量达1.02亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年达到3亿吨。

（2）排入水系，造成河流淤塞。

（3）粒细—扬尘、污染大气；（4）有毒物质对人体和生物造成危害。

我国利用率约30%左右。4、粉煤灰的危害性（二）粉煤灰的综合利用1.在水泥工业和混凝土工程中的应用（1）代替粘土原料生产水泥硅酸盐水泥熟料+粉煤灰+适量石膏→粉煤灰水泥。（2）做水泥的混合材料；（3）生产低温合成水泥；（4）制作无熟料水泥：掺入少量的生石灰或石膏。（5）作砂浆或混凝土的掺合料。（二）粉煤灰的综合利用1.在水泥工业和混凝土工程中的应用2.在建筑制品中的应用（1）蒸制粉煤灰砖（2）烧结粉煤灰砖（3）蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖（4）粉煤灰硅酸盐砌块（5）粉煤灰加气混凝土（6）粉煤灰陶粒（7）粉煤灰轻质耐热保温砖3、筑路回填（1）筑路：粉煤灰能代替砂石、黏土用于公路路基和修筑堤坝。（2）回填：煤矿区采煤后易塌陷，形成洼地，利用粉煤灰对矿区的煤坑、洼地进行回填，即降低了塌陷程度、消化了大量的粉煤灰，还能复垦造地，减少农户搬迁，改善矿区生态。2.在建筑制品中的应用固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件4.作农业肥料和土壤改良剂（1）作土壤改良剂主要作用机理：改善土壤的可耕性；改善酸性土和盐碱土；提高土壤温度；提高土壤保水能力；增加土壤的有效成分，提高土壤肥力。（2）作农业肥料含有大量枸溶性硅、钙、镁、磷等农作物所必需的营养元素。可作硅钙肥、钙镁肥、各种复合肥、钙镁磷肥等。4.作农业肥料和土壤改良剂5.回收工业原料（1）回收煤炭资源一般含碳5~7%，含碳大于10%的占30%。浮选法和干灰静电分选。（2）回收金属物质含有氧化铁、氧化铝和大量稀有金属。磁选回收。（3）分选空心微珠由51~60%SiO2、26.2~39.9%Al2O3、2.2~8.7%Fe2O3及少量钾、铁、钙、镁、钠、硫的氧化物组成的熔融法结晶体，在1400~2000℃温度下或接近超流态时，受到CO2的扩散、冷却固化与外部压力作用而形成的。5.回收工业原料6.作环保材料（1）环保材料开发可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等。（2）用于废水处理可用于处理含氟废水、电镀废水与含重金属离子废水和含油废水。6.作环保材料我国粉煤灰利用起始于20世纪50年代，并于60年代设定专门机构开展这方面的工作。最初的发展方向是制作建筑制品和建筑材料，但进展缓慢，1979年以前粉煤灰的利用率还不及10%。改革开放以后，国家和地方制定了一系列鼓励粉煤灰资源综合利用政策，有力地推进了粉煤灰的利用。值得注意的是，目前，我国粉煤灰资源开发和综合利用方面还是与发达的欧美国家存在着一些差距，主要表现在影响粉煤灰质量的燃烧技术、粉煤灰的收集与分选技术，以及粉煤灰制品的质量控制体系，比如：技术标准、规范、质量检测等方面。所以这些都需引起从事该领域管理、研究开发和生产人员的重视，不断提高我国粉煤灰资源综合开发利用的水准，拓宽应用范围。我国粉煤灰利用起始于20世纪50年代，并于60年代设定专门机四、硫铁矿烧渣的综合利用（一）概述1.来源生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣2.组成主要是Fe2O3、Fe3O4、金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物以及少量的铜、铅、锌、金、银等有色金属。3.危害不大，有害组分含量微小，且大多不溶。四、硫铁矿烧渣的综合利用（一）概述（二）综合利用1.制矿渣砖消石灰粉（或水泥）+烧渣→混合→成型→自然养护→矿渣砖。2.磁选铁精矿矿渣→储料斗→圆盘给料机→球磨机→缓冲槽→磁选机→冲泥沉淀池→成品。3.重选铁精矿将一定浓度的硫铁矿渣浆，经溜槽重选得含铁量在55~60%的铁精矿。（二）综合利用1.制矿渣砖4.高温氯化法回收有色金属将废渣与氯化钙均匀混合制成球团，在高温下焙烧，废渣中的有色金属生成金属氯化物，以蒸汽形式随烟气排出，用水吸收，回收有色金属氯化物，剩余的烧渣可作为炼铁原料。回收率90%左右。5.作水泥配料磁选和重选后，含铁30%左右，可作水泥的辅助配料烧渣可代替铁矿粉作为水泥烧成的助熔剂，降低烧成温度，提高水泥的强度和抗侵蚀性能。（国外烧渣利用法1）磁化焙烧—磁选—球团法2）中温氯化­—浸出­—烧结法3）氯化挥发—沸腾炉法4）还原挥发—金属球团法4.高温氯化法回收有色金属（三）处理实例山东乳山县化工厂用氰化法从硫铁矿烧渣中提取金、银、铁实例。原理：金、银在有氧存在的氰化溶液中与氰化物反应，生成金氰配离子进入溶液，经液固分离后用锌置换，再经冶炼得到成品金、银，利用弱磁场将烧渣磁选得铁精矿。（三）处理实例山东乳山县化工厂用氰化法从硫铁矿烧渣中提取金、五、铬渣的综合利用（一）概述1.来源与组成铬渣是冶金和化工行业在生产重铬酸钠、金属铬过程中排出的废渣。黄、黑、赭。化学成分：Cr2O3、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、水溶性Cr6+、酸溶性Cr6+。物相组成：方镁石、硅酸二钙、铁铝酸钙、亚铬酸钙和铬尖晶石、铬酸钙、四水铬酸钠、铬铝酸钙、碱式铬酸铁、碳酸钙、水合铝酸钙、氢氧化铝。对铬渣解毒处理与综合利用有决定性的影响。五、铬渣的综合利用（一）概述2.危害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。铬渣扬尘和含铬粉尘→污染大气；铬渣堆场→对土壤和水影响；对农作物的影响；对人身体健康的毒害很大，对人体的消化道、呼吸道、皮肤、黏膜、内脏都有危害。有致癌作用。2.危害（二）综合利用1.作玻璃着色剂代替铬铁矿作绿色玻璃的着色剂。Cr6+与酸性氧化物、二氧化硅作用→Cr3+分散在玻璃体中。铬渣中的氧化镁、氧化钙代替玻璃配料中的白云石和石灰石原料。2.制钙镁磷肥铬渣与磷矿石、硅石、焦粉或无烟煤在高温下熔融→钙镁磷肥。铬渣代替蛇纹石作熔剂。（二）综合利用1.作玻璃着色剂3.干法解毒将铬渣与无烟煤按适当比例混合，在800~900℃焙烧，使六价铬还原成三价铬。4.铬渣炼铁铬渣代替白云石、石灰石作为生铁冶炼过程的添加剂，在高炉冶炼过程中，六价铬可完全还原，脱除率达97%以上，还原后的金属进入生铁中，使铁中铬含量增加，使机械性能、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能提高。5.制钙铁粉铬渣经风化筛分后进行打浆、湿磨磨细到一定粒度，经水洗、过滤、烘干、粉碎而成产品钙铁粉，一种CT防锈颜料。6.制铸石铬渣、硅砂、烟道灰和轧钢铁皮混合粉碎，于1450~1550℃的平炉中熔融，在1300℃下浇铸成型，结晶、退火后自然降温→铸石。7.生产铬渣棉3.干法解毒六、碱渣的综合利用（一）来源与组成纯碱生产的主要方法是氨碱法，食盐、石灰石和氨为原料，盐水吸氨、碳酸化→碳酸氢钠和氯化铵母液→过滤、洗涤、煅烧→纯碱。母液与石灰乳混合，蒸馏→氨和废渣。组分：氯化钙、氯化钠、碳酸钙、氧化钙、氢氧化镁、硫酸钙等。是一种水分和氯化物含量都较高的白色膏状物质。六、碱渣的综合利用（一）来源与组成（二）综合利用1.制水泥碱渣、石灰石、硅质材料及铁质材料按比例混合制成料浆→机械脱水→生料浆→回转窑煅烧→熟料→冷却、破碎→加入石膏、混合料→研磨到一定粒度→水泥。2.制建筑胶凝材料控制煅烧温度，使碱渣中的氯化物与生料中的相关组分形成稳定结构的矿相组分，再经复配、球磨而成碱渣建筑胶凝材料。3.制钙镁肥氨碱废渣和盐泥→钙镁磷肥钙镁磷肥代替石灰石施于酸性或微酸性土壤，可起到改良土壤、增加肥源和提高地力的作用。（二）综合利用1.制水泥一、概述1、定义：指的是在矿山开采和矿石冶炼生产过程中所产生的废物2、分类：分为两类：废石和尾矿

（1）废石（其中以煤矸石为主）：主要是指矿山开采过程中所产生的无工业价值的矿体围岩和夹石。

对于井下矿来说，就是指巷道掘进时所采出的不能作为矿石使用的夹石。（夹在矿体中的岩石）

对于露天矿来说，就是指剥离下来的矿床表面的围岩（矿体周围的岩石）

一般，井下矿每开采1t矿石要产生废石2-3t，露天矿每开采1t矿石要剥离废石6-8t.第三节矿业固体废物的综合利用一、概述第三节矿业固体废物的综合利用（2）尾矿（尾砂）：指矿石在选矿过程中选出目的精矿后，剩余的含目的金属很少的矿渣。矿上习惯把那种可能直接用于冶炼某种金属且含该金属量比较高的矿粉叫作精矿。3、共同特点：（1）占用大量土地：截止1998年，全国积存的矿业固体废物就有40亿吨以上，并且每年以3亿吨的速度增加，仅煤矸石来说，我国积存量已达到30亿吨，占地约6.7万hm2

，而且以年排放量2亿吨的速度增长。一座中型的尾矿坝一般占地数10hm2或更多。（2）尾矿（尾砂）：指矿石在选矿过程中选出目的精矿后，剩余的（2）污染环境：最直接的是污染土壤，另外，大气、水体也有一定的危害。（3）威胁人类生命财产安全：如：1964年，英国威尔士北部的巴尔克尾矿池被洪水冲刷，尾矿流失后毁坏了大片肥沃的草原，使土壤受到严重污染，牧草大片死亡。1970年9月，赞比亚穆福利拉铜矿尾矿坝的尾砂涌入矿井坑内，导致89名井下工人死亡，彼得森矿区全部被淹没。1986年，我国湖南东坡铅锌矿的尾矿坝体因暴雨而坍塌，造成了数十人伤亡，直接经济损失达数百万元。（2）污染环境：最直接的是污染土壤，另外，大气、水体也有一定我国一些较大的露天矿，在其整个生产期内，产生的总废石量就可达到数十亿吨，对于矿山固体废物的利用，至今没有很好的办法，对于尾矿的处置利用率不到32%，煤矸石的利用率也仅为38.5%，据报道，世界各国矿山开发所产生的固体废物每年达到数百亿吨，这既是一笔大的财富，也是一个严峻的环保问题，矿山废物的处理和利用越来越受到世界各国的重视。针对矿山固体废物，主要介绍的是煤矸石的综合利用。我国一些较大的露天矿，在其整个生产期内，产生的总废石二、煤矸石的综合利用1、来源

是指在采煤过程和洗煤过程中的排出的固体废物。是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低的，比煤坚硬的黑灰色岩石。是由多种矿岩组成的混合物，属于沉积岩。从煤炭开采来看，每采1t原煤，排放矸石约0.2t左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1t炼焦煤排放矸石量0.2t，每洗1t动力煤，排放矸石量0.15t。

在我国，煤矸石的产地分布和原煤产量有直接关系，一般来说，煤矸石的产量约占原煤产量的15%。每年产量达到2亿吨之上。煤矸石排放量比较多的地区主要集中在北方，其中年产量超过400万吨的地方有：新疆、内蒙古、山西、陕西、安徽、河南、东北等地。具体来源主要三个方面：二、煤矸石的综合利用（1）白矸：巷道掘进（从地面向地下开掘的各类通道）过程中排出的矸石，占45%；（2）普矸：采煤过程中（从顶板、底板及夹层里）选出的矸石，占35%；（3）选矸：选煤（对煤进行分选,生产不同质量、不同规格产品）厂或洗煤（为了去除煤炭中矸石）厂产生的矸石，占20%。产生的煤矸石大多采用围堆式或沟谷倾倒式自然松散地堆放在矿井周围。（1）白矸：巷道掘进（从地面向地下开掘的各类通道）过程中排出2、组成：（1）化学组成：与成煤年代、环境、地壳运动状况、开采方式有关。一般同一矿区同一煤层的矸石成分相对稳定。

通常所指的化学成分是矸石煅烧以后分析灰渣的成分。煤矸石是由有机物（含碳物）和无机物质（岩石物质）组成的混合物，前者可燃烧，但是含量少；后者不能燃烧，含量多，一般来说，含碳量愈高，煤矸石发热量就愈大。一般情况下，煤矸石的无机组分在80%以上，而有机组分中可燃物仅占10%左右。2、组成：

化学成分的种类和含量多少随岩石成分的不同而变化。煤矸石的岩石种类和矿物组成直接影响煤矸石的化学成分，一般用氧化物含量的多少来判断矸石中岩石成分和矸石类型。氧化物组成主要为：SiO2

（40-60%）、Al2O3

（15-30%）,这两种氧化物含量占60～90％。

此外：Fe2O3

、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5

、SO3

微量稀有金属：镓钒钛钴等。化学成分的种类和含量多少随岩石成分的不同而变化。煤矸石（2）矿物组成：主要为硬质粘土类矿物(铝硅酸盐)和水云母类矿物（硅酸盐）组成(高岭石：Al4[Si4O10](OH)8

、多水高岭石、伊利石、蒙脱石、蛭石、坡缕石等)。此外有少量：石英（碎屑）长石、黄铁矿（FeS2）、碳酸钙、长石、铁白云母、金红石等。（3）煤矸石的热值（发热量）：C、H、O元素是发热元素。热值在4.19-12.6MJ/kg波动，多为6.3MJ/kg以下，所以煤矸石可用来代替燃料。（四川永荣矿务局发电厂用煤矸石掺入发电，5年间利用煤矸石22.4万吨，相当于节约原煤17万吨）

各地矸石含碳量差别较大。（2）矿物组成：（4）燃后煤矸石的组成：

化学组成与煤灰相似，SiO2

、Al2O3

相对增加（可燃物减少）矿物组成发生变化（与燃烧温度有关）：

燃烧温度高：粘土类矿物不再存在。

燃烧温度低：高岭石、水云母大部分失去结晶水，晶格遭破坏，形成玻璃体类物质。（4）燃后煤矸石的组成：3、煤矸石的活性活性大小与其矿物组成和煅烧温度有关

煤矸石经过燃烧后，烧渣成为人工煤灰类物质而且有活性。活性的概念：来自煤灰活性

是指煤灰、凝灰岩、浮石、硅藻土等（本身并无水硬性）天然煤灰类物质，在潮湿环境下能与Ca(OH)2

等发生反应，生成一系列水化产物—凝胶，而具有凝结硬化的性质。这些水化产物无论在空气中还是水中都可以硬化并产生明显的强度，而煤灰类物质，其成分为以SiO2

和Al2O3

为主（75—85%）且含有相当多的玻璃体或其他无定形物质。3、煤矸石的活性4、危害：

煤矸石污染是世界各主要产煤国所面临的重要环境污染问题之一，煤矸石的危害主要有以下几个方面：（1）占用大量土地：煤矸石大部分长期露天堆放。一座几百万吨的煤矸石山，占地面积往往可达数万平方米，据有关资料统计，世界上几个重要产煤国，如美国、英国、法国、德国、俄罗斯等，煤矸石堆积量均在10亿吨以上，我国煤矸石积存量则已超过30亿吨，占地约6.7万hm2，大量的煤矸石侵吞着本来就不足的可耕地土地，不能不令人担忧，年平均排放煤矸石2亿吨以上，占原煤产量的15%。随着新煤区的开发，老煤区日产工作的扩展和水平的延伸，堆积于地面的煤矸石越来越多，加重了我国人口多与土地资源缺乏的矛盾，直接影响到农业的发展，而且覆盖了大片绿色植被，从而破坏了优美的自然环境，导致生态环境破坏。4、危害：（2）污染环境：煤矸石中除含有大量的碳、硅、铝、铁、钙、镁等常量元素外，还含有各种少量的重金属元素，它们经过长期风化、淋溶，可能对地表水、地下水、土壤等造成污染。据国内外研究表明，矿区固体废物（在PM10以下的颗粒：可吸入固体颗粒物）比表面积大，表面吸附有害元素的浓度相对较高，在淋溶过程中，吸附的有害元素易析出，所以对环境危害极大。另外，还有大气污染，煤受热分解生成游离氢或氢的化合物，构成挥发分的主要成分。（2）污染环境：（3）自燃：主要是因为煤矸石中的硫化物散发，黄铁矿氧化发热造成矸石自燃。

4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2+热量由于部分煤矸石含硫量较高，混杂着易燃、高热值的废矿物，长期堆放易产生自燃，放出大量的有害气体（如CO、CO2

、SO2

、NOx等）和烟尘，对周围大气环境造成严重的污染，危害着人体和生态系统的健康。煤矸石自燃现象在世界各产煤国都有不同程度的存在，目前仅在美国就至少400座煤矸石山在燃烧，我国也有约400座煤矸石山在自燃。（3）自燃：主要是因为煤矸石中的硫化物散发，黄铁矿氧化发热造（4）造成自然灾害：因暴雨导致煤矸石山滑坡，泥石流以及煤矸石山爆炸等灾害。国内外，都发生过这类事件，原因：正在燃烧的煤矸石山，一旦冷水浇淋，产生温度较高，可立即引起爆裂，由温度差形成的气浪可使不同颗粒的破碎矸石以抛物线的形式四面喷射，酷似黑色冰雹，重者可伤人致残。（4）造成自然灾害：因暴雨导致煤矸石山滑坡，泥石流以及煤矸石5、治理方法：（1）回填与复垦

复垦造地是彻底消除煤矸石污染的根本方法，在国外已实施多年，效果相当显著。最普遍的方法是利用报废的矿坑作排矸场，填满后，平整、耙松，对酸性矸石还需要施石灰，最后盖上一定厚度的灰土，放置或放牧一段时间后可进行施肥、种草，根据土质情况还可以种植谷物、树木等，这就完成了初期的治理工作。利用煤矸石作为复垦采煤塌陷区的填充材料，即①可使采煤破坏的土地得到恢复②可减少煤矸石占地③减少对环境的污染④具有环保、经济与农田基本建设的多重意义5、治理方法：（2）生物复田到目前为止，在众多的研究中，最为成功的方法是生物复田法。生物复田法可以说是当代最先进的复田工艺，它首先在美国和匈牙利获得成功。这种方法步骤：在煤矸石表面上撒播一层专门配制的肥料，它是一种含有高百分比有机物的混合物质，这种肥料可在短期内创造和增进土壤微生物的生存条件及绿色植物的生长能力。这种土壤不是只能生长某种特定的植物，而是任何当地气候条件下可生长的植物均能成功地栽培，而且其产量在以后的几年里甚至超过原有水平。目前该项技术正在全世界范围内推广使用。（2）生物复田6、综合利用（1）原则：立足于用量大，产品销路广，能耗小，生产周期短，投资省，见效快，经济效益和环境效益显著。世界各国都很重视煤矸石的处理和综合利用：因为煤矸石中含有可燃物质和一些稳定的无机组分，因此可以因地制宜充分利用煤矸石①含碳量高的煤矸石可作燃料②含碳量较低的自然后的煤矸石可生产水泥、砖瓦和轻骨材料③含碳量很少的煤矸石可用于填坑造地，回填露天矿和用作路基材料6、综合利用中国目前有煤矸石电厂120余座，煤矸石砖厂129座，煤矸石和粉煤灰水泥厂163座。截止到2002年，全国煤矿综合利用煤矸石约4200万吨。其中，煤矸石发电2800万吨，煤矸石水泥300万吨，煤矸石制砖1000万吨，其他耗用100万吨。另外，用于井下充填、复垦造田、筑路等处理煤矸石5600万吨。总计利用和无害化处理煤矸石约9800万吨，占当年煤矸石排放量的50%。

在“十一五”期间中国煤炭工业相关部门大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。在2010年，煤矸石年综合利用量3.9亿吨以上。其中，煤矸石等低热值燃料电厂年利用2亿吨，；煤矸石砖利用0.9亿吨；煤矸石复垦造田筑路和井下充填消纳1亿吨以上。中国目前有煤矸石电厂120余座，煤矸石砖厂129座，煤矸石和（2）煤矸石的综合利用具体来说主要体现以下几个方面：①可作农田肥料：A、可作肥料基质：以煤矸石和廉价的磷矿粉为原料基质，外加添加剂等，可制成煤矸石微生物肥料，这种肥料可作为主施肥应用于种植业，煤矸石中的有机质含量越高越好。B、改良土壤：利用煤矸石的酸碱性及其中含有的多种微量元素和营养成分，可将其用于改良土壤，调节土壤的酸碱度和疏松度，并可增加土壤的肥效。（2）煤矸石的综合利用具体来说主要体现以下几个方面：②代替燃料：因为煤矸石中含有一定数量的固定碳和挥发分。热值在4.19—12.6MJ/kg之间，可用来代替燃料。A、化铁：铸造生产中一般都采用焦炭化铁。试验表明可以利用煤矸石+焦炭混合物作燃料用来化铁，效果较好。B、烧锅炉：主要用于沸腾炉，用来供热、发电。可大大节约燃料和降低成本。C、烧石灰：一般都是利用煤炭作为燃料，大约生产1吨石灰需燃煤370kg左右，生产成本较高。利用煤矸石代替煤炭作燃料，可提高生产能力和产品质量，并使生产成本降低。D、回收煤炭：煤矸石中混有一定数量的煤炭，可以利用选煤技术加以回收。在用煤矸石生产水泥、砖瓦和轻骨料等建筑材料进行综合利用时，必须预先洗选煤矸石中的煤炭，以保证煤矸石建筑材料的产品质量以及稳定生产操作。一般要求煤矸石中含煤炭大于20％，经过洗选后回收煤炭。②代替燃料：因为煤矸石中含有一定数量的固定碳和挥发分。热值在E、造气采用回转式自动排渣混合煤气发生炉生产混合煤气（半水煤气）a、碳与氧反应：空气通过高温燃烧层，生成CO、CO2。b、碳与蒸汽的反应：热碳与水蒸气中的H还原。F、发电煤矸石电厂是指可利用煤炭开采及洗选加工过程中外排的固体废物等作为燃料的发电厂。采用循环流化床锅炉，产生热量，即可发电。E、造气③生产建筑材料A、烧结砖以煤矸石为主要原料，一般占坯料质量的80%以上（有的全部以煤矸石为主要原料，有的外掺入少量黏土，焙烧时基本无需添加辅助燃料）。对煤矸石化学成分的要求：SiO2在50~70%，Fe2O3在2~8%，MgO在3%以下，S在1%以下。煤矸石烧结砖适用煤矸石代替黏土作原料，经粉碎、成型、干燥、焙烧等工序加工而成。好处：煤矸石烧结砖质量较好，颜色均匀，可节约用煤50-60%左右，抗冻、耐火、耐酸、耐碱等性能较好，可用来代替粘土砖，实现变废为宝、节约能源、节省土地、改善环境、创造利用的目的，具有一定环保、经济和社会效益。③生产建筑材料B、生产轻骨料：生产出的轻骨料是一种新型建筑材料，可用于建造大跨度桥梁和高层建筑。主要利用其中的碳质页岩和选矿厂排出的洗矸。矸石的含碳量不宜过大，一般应低于13%工艺：烧结机生产多孔烧结料——回转窑生产膨胀陶粒破碎、磨细、加水搅拌、成球、干燥、焙烧（1200℃）、冷却C、生产微孔吸音砖煤矸石、白云石、半水石膏、硫酸、锯末制成泥浆，注模、焙烧，反应生成气泡。具有隔声、保温、防潮、防火、防冻及耐化学腐蚀等特点。取材容易、生产简单、施工方便、价格便宜。D、生产煤矸石棉用煤矸石和石灰为原料，经高温融化，喷吹而成一种建筑材料。B、生产轻骨料：生产出的轻骨料是一种新型建筑材料，可用于建造④煤矸石生产水泥A、生产普通硅酸盐水泥煤矸石的化学成分与粘土相似，可代替部分粘土（提供硅质和铝质成分）配成生料与石灰石、铁粉等磨细、成球、烧成熟料（1400℃），然后将烧成的孰料与石膏一起磨制而成。掺量10～15％，煤矸石能释放一定热量，可以代替部分燃料（如煤）。煤矸石中的可燃物有利于硅酸盐等矿物的熔解和形成。根据Al2O3和CaO选择配方。用于生产普通硅酸盐水泥的煤矸石含Al2O320一般为7%—10%，属低铝煤矸石，含铝量高不宜生产普通硅酸盐水泥，因生成的水泥凝结快，强度低，烧成温度高。④煤矸石生产水泥B、生产少熟料水泥（砌筑水泥）（不煅烧）利用自燃矸石60～70％，熟料30％和石膏5％左右。C、生产无熟料水泥（一般指不需经过煅烧工艺而制成的水硬性

水泥。强度较低，凝结时间较长。无熟料水泥与水泥的比较主要缺陷在于其质量稳定性、长期强度和体积稳定性。

自燃矸石或者煅烧矸石60～80％，生石灰15～25％，石膏5％左右或者矸石30％左右，高炉水渣30％左右，生石灰2％左右，石膏10％左右。D、生产特种水泥利用高铝特点，生产快硬、早强的特种水泥及普通水泥的早强掺和料和膨胀剂。主要是生成硫酸铝酸钙、氟铝酸钙。B、生产少熟料水泥（砌筑水泥）（不煅烧）⑤生产化工产品A、结晶氯化铝（AlCl36H2O）以煤矸石和盐酸为主要原料加工而成。是一种新型净水剂，可广泛用于石油、冶金、造纸、铸造、印染、医药等行业。破碎、焙烧、磨碎、酸浸（20％HCl）、渣液分离（沉淀、浓缩、脱水）、浓缩结晶、真空吸滤后得到产品（浅黄色），渣作水泥混合材料。要求矸石中三氧化二铝含量高，三氧化二铁含量低。B、生产固体聚合铝结晶氯化铝热解析出HCl和水成为粉末状碱式氯化铝，然后聚合（聚合氯化铝），易溶于水，混凝效果好。⑤生产化工产品C、生产水玻璃特点：煤矸石经盐酸处理后，渣中的二氧化硅活性提高，在较低压力或常压下即可与液体烧碱反应生成水玻璃。水玻璃可广泛用于造纸、建筑等行业。42％氢氧化钠水加热碱溶解→固液分离（沉降、过滤）酸浸渣（煤矸石）后液体主要成分是NaSiO3→浓缩→产品D、制氨水造气炉造气，脱焦除尘、冷却后尾气排放，同时制得氨水。E、生产硫酸铵化学肥料利用煤矸石中FeS2高温分解生成SO2，再氧化成SO3，SO3遇水生成硫酸，与氨气反应生成硫酸氨。焙烧、粉碎、酸浸、中和、浓缩结晶、干燥。C、生产水玻璃一、现状1、随着城市规模、数量和城市人口的增加，城市垃圾的产生量迅速增长。平均年增长速度9%。年产量约1.5亿吨，历年堆存量达70亿吨。侵占了约5亿多平方米的土地（约80万亩）

2、据统计，我国现在有近三分之二的城市出现垃圾围城现象。尤其是城乡结合部区域生态环境恶化，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。它不仅影响城市景观,同时污染了大气、水和土壤,对城镇居民的健康构成威胁,垃圾已成为城市发展中的棘手问题。3、垃圾不仅能造成公害,更是资源的巨大浪费。每年年产1.5亿吨的城市垃圾中,被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元!4、近年来，随着塑料包装袋用量的迅速增加，“白色污染”问题尤为突出。第四节城市垃圾的综合利用一、现状第四节城市垃圾的综合利用二、城市垃圾的组成1、定义简单地说它是指在城市日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律行政法规规定视为城市垃圾的固体废物。2、分类：（1）按垃圾的组成分为：①有机废物：主要为动植物性废弃物；果皮、剩菜剩饭等；②无机废物：只要为煤灰、庭院灰土、碎砖瓦等；③可回收废品：主要为为金属、橡胶、塑料、废纸、玻璃等。

此分类方法为资源回收利用和选择合适的处理处置方法提供了依据。（堆肥、填埋、回收利用）二、城市垃圾的组成（2）按垃圾的产生或收集来源分为以下几种：①食品垃圾（厨房垃圾）：即居民住户排出垃圾的主要成分；②普通垃圾（零散垃圾）：如废纸、废旧塑料、罐头盒等；③庭院垃圾：包括植物残余、树叶及其他清扫杂物；④清扫垃圾：指城市道路、桥梁、广场、公园及其他露天公共场所由环卫系统清扫收集的垃圾；⑤商业垃圾：指城市商业、服务网点、营业场所所产生垃圾；⑥建筑垃圾：指建筑物、构筑物兴建、维修施工现场产生的垃圾；碎瓦片、灰渣等；⑦危险垃圾：如医院传染病房、放射治疗系统、实验室等场所排放的各种废物；医用棉球、针管、纱布、药瓶等；上述几种垃圾为城市垃圾分类收集、加工转化、资源回收以及选择合适的处理处置方法提供依据。（2）按垃圾的产生或收集来源分为以下几种：3、构成（组成）：主要受地理条件、居民生活水平、民用燃料结构和生活习惯的影响。我国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成也发生了很大的变化。表现为有机物增加，可燃物增多，可利用价值增大。在构成上与一些发达国家相比具有明显的差别。3、构成（组成）：美国城市垃圾的成分与我国部分城市垃圾的成分对照

美国城市垃圾的成分与我国部分城市垃圾的成分对照（1）民用燃料结构对垃圾构成的影响

燃煤区垃圾中无机组分明显高于燃气区，而燃气区垃圾中的有机组分和可回收废品的比例明显高于燃煤区，变化最大的组分就是垃圾中的煤灰量。

可见，影响城市垃圾组分的一个重要因素是燃料消费结构。中国是以煤为主要燃料的国家，一次能源的75%是煤炭。煤炭不仅广泛用于工业生产，同时也是家庭燃料的重要组成部分，造成城市生活垃圾中含有大量的煤灰，垃圾中有机物含量较少。在燃气区，由于垃圾中煤灰量的减少，厨余垃圾成为主要组分，因此，垃圾的含水量相对增加。（1）民用燃料结构对垃圾构成的影响（2）居民生活水平和消费结构对垃圾构成的影响居民生活水平和消费结构的改变不仅影响城市垃圾的产生量，也是影响垃圾成分的重要因素。随着生活水平的提高，生活垃圾中煤渣含量持续下降，易堆腐垃圾和废品的含量持续增长。这种影响也反映在同一城市不同地区：高级住宅区的垃圾中可回收废物（塑料、纸类、金属、织物、玻璃、电视、洗衣机等）的含量明显高于普通住宅区。就整体经济发展和生活水平而言，南方城市中可回收物比例相应较大。（2）居民生活水平和消费结构对垃圾构成的影响（3）垃圾产生源对垃圾的影响我国城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保洁垃圾、集团垃圾三大类构成。居民生活垃圾数量居首位且成分复杂，受时间季节影响较大（夏季瓜果大量上市，产生大量易腐烂有机垃圾）；街道保洁垃圾主要含泥砂、落叶、包装物等，有机物成分相对少，含水率较低；集团垃圾成分随发生源不同而变化，相对来讲成分较为单一稳定，平均含水量较低，易燃物、特别是高热值的易燃物多。（3）垃圾产生源对垃圾的影响（4）城市特征对垃圾构成的影响我国各地区经济发展不平衡，这使我国城市垃圾构成和特性有很大的不均匀性。城市垃圾的产生量及其构成，与城市的规模、性质、功能和地理位置有很大关系。具体体现在以下几个方面：

①大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。大城市的生活垃圾构成中有机物成分占总量的31～36%以上，无机成分约占60%，废品约占4～6%；中小城市的生活垃圾有机成分约占其总量的20%，无机成分约占75%，废品的比重更低。大城市虽然地理环境等基础条件不同，但是由于城市居民的消费水平都比较高，所以城市垃圾的有机含量的差距相对较小。（4）城市特征对垃圾构成的影响②地域差异造成城市垃圾构成的差别。北方城市人均垃圾产量要大于南方城市，因为以燃煤为主的北方城市，受采暖期影响，垃圾中煤渣、沙石所占比重较大。相对来说，一般南方城市垃圾中的有机物高于北方城市（气候差异导致北方城市生活中能源中燃煤比例及使用期均高于或长于南方城市，饮食结构差异导致南方城市居民的瓜果、蔬菜食用量和食用期大于和长于北方城市）。③城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃圾的产量和构成具有明显的影响。城市气化率低和集中供热面积小的城市或地区，其垃圾产量的绝对值和煤灰的含量相应要高；反之则要低一些。②地域差异造成城市垃圾构成的差别。北方城市人均垃圾产量要大于三、城市垃圾的处理城市垃圾中往往有病原微生物存在，直接作为农肥，危害亦很大，病原体可随瓜果、蔬菜返回城市，传病于人，因此需要妥善处理。城市垃圾的处理原则，首先是无害化，处理后的垃圾化学性质应稳定，病原体被杀灭，要达到我国无害化处理暂行卫生评价标准的要求。其次是尽可能资源化，处理后将其作为二次资源加以利用。最后是应坚持环境效益、经济效益和社会效益相统一。在一定条件下，城市垃圾的无害化和资源化是紧密联系在一起的。三、城市垃圾的处理1、城市垃圾处理的现状：由于城市垃圾成份复杂，并受经济发展水平、能源结构、自然条件及传统习惯等因素的影响，所以对城市垃圾的处理一般是随国情而不同，往往一个国家中各地区也采用不同的处理方式，很难有统一的模式。但最终都是以无害化、资源化、减量化为处理目标。1、城市垃圾处理的现状：（1）国外：从应用技术看，国外主要在填埋、焚烧、堆肥、综合利用等方式，机械化程度较高，且形成系统及成套设备。从国外多种处理方式的情况看，有以下趋势：①工业发达国家由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；②农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；③填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例；④其它一些新技术，如填海、堆山造景等技术，正不断取得进展。（1）国外：从应用技术看，国外主要在填埋、焚烧、堆肥、综合利（2）国内：我国城市垃圾处理起步较晚。目前我国城市垃圾处理的技术对策是：以卫生填埋和高温堆肥技术为主，提倡有条件的城市特别是沿海经济发达地区发展焚烧技术。近几年各城市开始进行垃圾焚烧处理的基础研究和应用研究工作，开发了包括NF系列逆燃式、RF系列热解式及一批医院垃圾专用焚烧炉，并建设了一批中小型城市简易焚烧厂（站）。1985年，深圳引进日本三菱公司焚烧成套技术与装备，建成了我国第一座大型（300t/d）现代化垃圾焚烧发电一体化处理厂，为我国开展城市垃圾焚烧装置国产化工作打下了基础。（2）国内：我国城市垃圾处理起步较晚。目前我国城市垃圾处理的2、城市垃圾处理系统：分为城市垃圾的预处理和最终处理两步：

（1）城市垃圾的预处理

城市垃圾的无害化处理前需进行预处理。预处理的主要措施有：压实、分类、破碎、分选（风力分选、磁选、静电分选）等。（2）城市垃圾的最终处理

目前国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧三种，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别。2、城市垃圾处理系统：①卫生填埋：卫生填埋是一种防止污染的填埋方法，由于填埋过程是一层垃圾一层土交替进行，又称为夹层填埋法。从横断面看，垃圾和砂土交互填埋，即可防止垃圾的飞散和降雨时的流失；又可防止蚊、蝇等害虫孳生以及臭气和火灾的发生，因而常称为卫生填埋法。卫生填埋法有一般卫生填埋法和滤沥循环卫生填埋法两种方法。固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件A、一般卫生填埋法一般卫生填埋法是在回填场地上，先铺一层若干厘米厚的垃圾，压实后再铺上一层若干厘米厚的松土、沙或粉煤灰等覆盖层，以防鼠蝇等孳生，并可使产生的臭气逸出以防起火。然后依次逐步用土将垃圾分割在夹层结构中，夹层厚度视垃圾种类而异，一般垃圾和土比例为10：1。覆土材料可采用良质砂土、一般土壤、砖瓦和废建筑材料等。填埋至预定目标之前，至少要留出60cm，覆以表土。表土覆盖厚度因垃圾种类而异，以有效利用土地考虑，以1．O～1．5m为宜。填埋的垃圾会分解下沉，在填埋的土地上，一般20a内不宜建造房屋，只能作为公园、绿化地、农田或牧场。一般卫生填埋作业流程图A、一般卫生填埋法一般卫生填埋法是在回填场地上，先铺一层

B、滤沥循环卫生填埋法是近年发展起来的一种方法，其特点是将回填垃圾的含水量从20%～25％提高到60%～70%，收集其滤沥液循环使用，使垃圾保持湿润，从而加速有机物的厌氧分解，使填埋物加速下沉。滤沥循环系统由外部水源、泵站、贮水池和管网等构成。为防止滤沥液污染地下水，还要设集水坑，洼地四壁要不透水，如遇松散土层，须加铺沥青层或塑料薄膜。四壁的坡度至少为3：1，薄膜上覆盖15～30cm的细土保护层。集水坑也要有坡度，使水流集中。洼地底部按水流方向埋置滤管，使滤沥液向集水坑集中。滤管应用大颗粒松散固料作为滤料围护，并与一个垂直露出地面的立管相通。要有一个全年贮水的监测井。为了保护垂直管和监测井，外面要有一个至少1m的大套管作为人孔，四壁要留垃圾取样口。滤管附近几米处留通气孔，使沼气及其他易燃气体不致集聚。通气管插至埋滤管的滤料层，防止氧气与滤沥液接触产生沉淀，影响循环使用。B、滤沥循环卫生填埋法是近年发展起来的一种方法，其特点固体废物处理与处置固体废物的资源化与综合利用ppt课件卫生填埋场防渗系统卫生填埋场防渗系统

②焚烧当垃圾的热值大于3．35MJ