固废资源化教材

第一部分：

固体废物的资源化和综合利用2012.11.9广州

总述1、资源化的原则和基本途径2、固体废物在建材方面的利用3、从固体废物中提取有用金属和制备化工产品4、在农业上的利用5、充当能源使用深圳的垃圾主要是焚烧和填埋。焚烧厂：南山蛇口垃圾焚烧厂盐田垃圾焚烧厂平湖垃圾焚烧厂老虎坑垃圾焚烧厂清水河垃圾处理厂（环卫厂88年投产，国内最早的垃圾焚烧厂）清水河下坪固弃物填埋场宝安阿婆髻垃圾填埋场玉龙坑垃圾填埋场宝安老虎坑垃圾填埋场龙岗坪山鸭湖垃圾填埋场南山垃圾填埋场认识广州的三大垃圾填埋场：兴丰生活垃圾卫生填埋场（白云）李坑垃圾填埋场（白云区）大田山填埋场（黄埔区）

熟悉背出几个概念1、固体废物:指人类在生产、生活过程中产生的对所有者不再具有使用价值而被废弃的固态、半固态、以及置于容器中的气态物质。（固体废物又叫做放错地点的资源）2、废渣：在生产过程中产生的固体废物俗称废渣.（说出三废）3、垃圾：在生活活动过程中产生的固体废物则称为垃圾。4、危险固体废物：有毒性（急性毒性、浸出毒性）、易燃性、爆炸性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性。5、垃圾发热量：单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量。6、高炉渣：是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他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。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。7、钢渣：钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石等，以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。钢渣的主要成分是钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物所组成。8、粉煤灰：从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。主要成分：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO。

9、煤矸石：煤伴生废石。在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有低发热值。主要成分：SiO2、Al2O3

、Fe2O3

、CaO、MgO

粉煤灰

煤矸石钢渣图片：了解固体废物分类按组成有机废物：以有机物为主要成分的废物无机废物：以无机物为主要成分的废物按来源工业固体废物农业固体废物矿业固体废物城市生活垃圾等按危害性一般废物危险废物污泥、粉尘固体废物一般固体废物危险固体废物矿业废物尾矿、废石工业废物废渣、废屑农业废物生活废物环境工程废物垃圾、粪便秸杆、畜粪具有毒性（急性、浸出毒性）、易燃性、爆炸性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性。

根据《中华人民共和国固体废物污染防治法》的分类

颁布__？__年__？__月城市生活垃圾工业固体废物危险废物来源产生过程分类矿业矿石开采和加工废石、尾矿冶金金属冶炼和加工高炉渣、钢渣、铁合金渣、赤泥、铜渣、铅锌渣、镍钴渣、汞渣等能源煤炭开采和使用煤矸石、粉煤灰、炉渣等石化石油开采与加工油泥、焦油页岩渣、废催化剂、硫酸渣、酸渣碱渣、盐泥、釜底泥等轻工食品、造纸等加工废果壳、废烟草、动物残骸、污泥、废纸、废织物等其它

金属碎屑、电镀污泥、建筑废料等主要工业固体废物的来源和分类第一节资源化的原则和基本途径

一、资源化的原则1、资源化的定义是指采取管理和工艺措施从固体废物中回收物质和能源并加以充分利用、创造经济价值的方法。2、资源化的范畴①物质回收②物质转换③能量转换3、资源化的原则①技术的可行性；②良好的经济效果；③就近原则，降低存放和运输的压力；④符合质量标准和环保标准，提高竞争能力。4、资源化可行的原因①环境效益高；②生产成本低；③生产效益高；④能耗低。我们通常俗称的“两高两低”生产成本低有人计算过，用废铝炼铝比用铝矾土炼铝减少能耗90～97%、空气污染95%、水污染97%、；废钢炼钢减少资源消耗47～70%、空气污染85%、矿山垃圾97%。生产效率高用铁矿石炼1吨钢需8个工时，而用废铁炼1吨电炉钢只需2～3个工时能耗低用铁矿石炼钢能耗2200×104kJ/t，用废钢炼钢6000kJ/t。二、资源化的基本途径

1、生产建筑材料（主要生产水泥、砖块、骨料、玻璃等）

2、提取有用金属和制备化工产品（主要提取一些贵金属，例如Au、Ag、Co、Pt等）3、取代某种工业原料例如：利用粉煤灰做填充剂利用煤矸石代替焦石生产磷肥4、生产农肥例如：利用炉渣生产磷肥、钾肥、钙镁肥5、回收能源:主要回收清洁能源－沼气。第二节固体废物在建材方面的利用一、高炉渣在建材方面的应用高炉渣化学成份接近水泥的化学成份，活性比较稳定，抗磨、水化、吸水性能好，水淬工艺成熟，易于加工，回收利用合算。

高炉渣在我国主要包括：水淬渣、矿渣碎石、膨胀矿渣、膨珠等1、水淬渣的用途水淬渣是水淬碱性化铁炉渣的简称，是一种表面粗糙多孔，质地轻脆，容易破碎的粒状渣。先认识水泥的标号：水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检测得到28d后的抗压强度为300kg/cm2，则水泥的标号定为300号。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六标号。

测试方法：将1：3的水泥、标准砂（福建平潭白石英砂）及规定的水，按照规定的方法与水泥拌制成水泥沙。

700、800号是快硬水泥，凝固时间短，用于紧急工程和水下建筑。（1）生产矿渣水泥

A、矿渣硅酸盐水泥B、石膏矿渣水泥C、石灰矿渣水泥（2）生产矿渣砖

用水淬渣加入一定量的水泥等胶凝材料，经过搅拌、成型和蒸汽养护而成的砖叫做矿渣砖。

图3-1矿渣砖生产工艺流程图这类矿渣砖能用于普通房屋建筑和地下建筑。2、矿渣碎石的用途（1）可以作为骨料配制混凝土；（2）广泛使用于地基、道路、铁路的工程中。3、膨胀矿渣及膨珠的用途膨胀矿渣主要是用作混凝土轻骨料，也用作防火隔热材料。膨珠可以用于轻混凝土制品及结构，如用于制作砌块、楼板、预制墙板及其它轻质混凝土制品。膨珠的生产工艺过程是热熔矿渣进入溜槽后经喷水急冷,又经高速旋转的滚筒击碎、抛甩并继续冷却,在这一过程中熔渣自行膨胀,并冷却成珠。这种膨珠具有多孔、质轻、表面光滑的特点膨珠图片：

钢渣是一种工业固体废物。炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排出量约为粗钢产量的15～20%。

来源：(1)钢铁料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化产物；(2)冶炼过程中加入的造渣材料；(3)冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐火材料；(4)固体料带入的泥沙。

二、钢渣在建材方面的应用钢渣是炼钢中产生的废渣，外观像结块的熟料，呈黑色，硬度较大，其中带有部分铁粒。其化学成分为Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2

1、生产水泥适于蒸汽养护，具有后期强度高、耐腐蚀、微膨胀、耐磨性能好、水化热低等特点，还具有生产简便、投资少、设备少、节省能源、成本低等优越性。缺点是早期强度低，性能不稳定，限制了它的推广和利用。2、钢渣代替碎石作骨料和路材钢渣碎石具有容积密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好，不滑移、耐蚀、耐久性好、与沥青结合牢固等优良性能，因而特别适于在铁路、公路、工程回填、修筑堤坝、填海造地等方面代替天然碎石使用。钢渣碎石作公路路基，用量大，道路的渗水、排水性能良好，对保证道路质量和消耗钢渣具有重要意义。三、粉煤灰在建材方面的应用粉煤灰（flyash)也叫飞灰

,以煤粉作燃料的热力发电厂将煤磨细成100微米以下的煤粉，由预热空气将其运送入煤粉锅炉炉膛燃烧而成的残渣，称为粉煤灰。具有潜在的化学活性,即粉煤灰单独与水拌合不具有水硬活性,但在一定条件下,能够与水反映生成类似于水泥凝胶体的胶凝物质,并具有一定的强度.粉煤灰的化学成份与粘土质相似，其中以二氧化硅（SiO2）及三氧化二铝（Al2O3）的含量占大多数，其余为少量三氧化二铁（Fe2O3）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化钠（Na2O）、氧化钾（K2O）及氧化硫（SO2）等1、生产粉煤灰砖（1）蒸养粉煤灰砖（2）烧结粉煤灰砖2、生产粉煤灰水泥3、生产粉煤灰硅酸盐砌块4、生产粉煤灰加气混凝土5、生产粉煤灰陶粒6、粉煤灰用于筑路和回填图3-2蒸养粉煤灰砖生产工艺流程图

图3-3粉煤灰硅酸盐砌块生产工艺流程图图3-4粉煤灰加气混凝土生产工艺流程图

图3-5粉煤灰陶粒生产工艺流程图

四、煤矸石在建材方面的应用煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）煤矸石发热量一般为800～1500卡/克

1、煤矸石烧结砖煤矸石烧结砖质量较好，颜色均匀，其密度一般为1400～1700kg/m3，抗压强度一般为9.8～14.7MPa，抗折强度为2.5～5MPa，抗冻、耐火、耐酸、耐碱等性能均较好，可用来代替粘土砖。2、生产水泥可以代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、特种水泥和无熟料水泥等。

3、煤矸石生产轻骨料

用煤矸石生产轻骨料的工艺大致可分为两类：一类是用烧结剂生产烧结型的煤矸石多孔烧结料；另一类是用回转窑生产膨胀型的煤矸石陶粒。

4、生产煤矸石棉图3-6煤矸石陶粒生产工艺流程图·五、污泥在建材方面的应用本节所讲的“污泥”，主要指城市生活污水经处理后产生的“城市生活污水污泥”和工矿企业的生产废水经处理后产生的“工业污水污泥”。主要用于生产建筑材料：免烧砖、烧结砖、烧制水泥时的添加剂等。第三节

从固体废物中提取有用金属和制备化工产品

一、从硫铁矿烧渣中提取有色金属1、高温氯化法回收有色金属原料是：烧渣氯化剂是：氯化钙设备是：竖炉回转窑温度为：1150℃回收率：90％左右图3-7硫铁矿烧渣高温氯化法处理工艺流程图

2、中温氯化焙烧原料是：烧渣、硫铁矿氯化剂是：食盐（氯化钠）设备：沸腾炉或机械炉温度为：600～650℃下，进行氯化焙烧。回收率：75％－85％注意：无论是用高温氯化还是中温氯化法，都要特别重视烟气的净化，防止大气污染。二、从含汞的废物中回收汞

1、焙烧法回收汞方法原理：利用汞的沸点低，固体废物中其它组分沸点高的差异，通过控制焙烧温度，使汞从废物中分离出来，进而得以回收。处理的对象：金属或玻璃含汞废物处理温度：焙烧温度为400～800℃回收率：90％2、恒电位阳极溶出法方法原理：利用汞渣为阳极，外加一补助钛为阴极，氯化钠溶液为电解质，组成一个电解池。处理的对象：液态半液态的汞渣回收率：98％以上。

3、氯化硫化法方法原理：利用氧化还原的方法使汞的所有价态变为Hg（2+），接着添加硫化钠，使汞变为HgS沉淀，最后灼烧分离。处理的对象：汞泥回收率：80％但要注意，因汞的沸点低，它在空气中易形成汞蒸气，对人的毒性极大。不是专业的厂家，不能用这些方法去处理回收汞。

三、煤矸石焙烧生产聚合铝1、制结晶三氯化铝

结晶三氯化铝的分子式为AlCl3·6H2O（PAC），是一种净水剂。制三氯化铝的煤矸石之含铝量要尽可能高。其生产工艺流程如图3-8。2、制固体聚合铝用煤矸石与盐酸作原料，生产出结晶氯化铝（AlCl3·6H2O），再用结晶氯化铝生产固体聚合铝。图3-8结晶氯化铝工艺流程图四、固体废物代替工业原料1、钢渣作熔剂利用（1）烧结熔剂（2）高炉炼铁熔剂2、铬渣的利用（1）铬渣作玻璃着色剂此法的优点是：a六价铬可以还原为三价铬，达到解毒的目的；b铬渣中还含MgO、CaO,可以代替玻璃配料中的白云石和石灰石，降低了成本；c玻璃色泽鲜艳，质量有所提高。铬渣加入量小于2％呈淡绿色，3％～5％呈翠绿色，大于6％呈深绿色，但量不可太高，否则便不透明。铬中毒：（2）生产铬渣铸石此法的优点：解毒效果好此法的缺点：投资较高，占地面积大，铬渣用量小，铸石销路不广，应用范围受到限制。此外铬渣代替白云石、石灰石炼铁，铬渣中氧化钙、氧化镁的含量与炼铁使用的白云石、石灰石中的量相近，可以代替白云石、石灰石炼铁。此法需渣量大，六价铬可完全还原解毒，且使生铁中含铬量上升，机械性能、硬度、耐磨、耐腐蚀性能提高，是理想的铬渣利用途径。3、从粉煤灰中提取空心微珠

第四节在农业上的利用

一、堆肥的农业效用

有机物含量较高，且有毒有害成份（如Cr、Cd、Hg、Pb、As以及持久性有机污染物等）含量在环保标准允许的范围内的固体废物经过良好的堆肥，具有改善土壤结构、提高土壤功能、增加土壤有机质、促进作物生长和增产的效用。1、增加土壤有机质

2、改善土壤结构

3、提高土壤功能

4、促进植物生长和增产的效用二、生产化肥1、利用粉煤灰生产化肥a、粉煤灰含有大量可溶性硅、钙、镁、磷等农作物所必需的营养元素。b、当其含有大量可溶性硅时，可作硅钙肥；c、当含有较高枸溶性钙、镁时，可作改良酸性土壤的钙镁肥；d、当含有一定量的磷、钾及微量组分时，可用于制造各种复合肥。2、利用钢渣生产化肥（1）作钢渣磷肥（2）作硅肥（3）用铬渣生产钙镁磷肥三、改良土壤