固废资源化教材

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1、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 ）

2、 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14001600时，炉料熔融，矿石 中的脉石、焦炭中的灰分和助

3、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

4、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

5、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

6、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 物质回收 物质转换 能量转换 3、资源化的原则 技术的可行性； 良好的经济效果； 就近原则，降低存放和运输的压力； 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 环境效益高； 生产成本低； 生产效益高； 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9097%、空气污染95%、水污染 97%、；废钢炼钢减少资源消耗4770%、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23个工时 能耗

7、低 用铁矿石炼钢能耗2200104kJ/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

8、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300 kg/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

9、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

10、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1520% 。 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

11、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（fly ash) 也叫飞灰 ,以煤粉作燃料的热 力发电厂将煤磨细成100微

12、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

13、 5、生产粉煤灰陶粒 6、粉煤灰用于筑路和回填 图图3-23-2蒸养粉煤灰砖生产工艺流程图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8001500卡/克 1、煤矸石烧结砖 煤矸石

14、烧结砖质量较好，颜色均匀，其密 度一般为14001700kg/m3，抗压强度一 般为9.814.7MPa，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

15、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：600650下，进行氯化焙烧。 回收率：7585 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400800 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