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1、第五章固体废物的资源化与综合利用资源化概述资源化概述一、资源化的概念一、资源化的概念二、国内外现状二、国内外现状三、资源化的原则三、资源化的原则四、资源化的基本途径四、资源化的基本途径五、资源化系统（综合处理系统）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l工业固体废物：在工业、交通等生产活动中产生的固体废物。l冶金：高炉渣和钢渣；l电力：粉煤灰；l化学：硫铁矿烧渣、铬渣和碱渣。一、高炉渣的资源化一、高炉
2、渣的资源化l（一）概述l1.来源：冶炼生铁时从高炉中排出的废物。l铁矿石、焦炭和助熔剂（14001600）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）l2.分类l（1）按照冶炼生铁的品种分类l铸造生铁矿渣；l炼钢生铁矿渣；l特种生铁矿渣。l（2）按照矿渣的碱度分l碱性矿渣；l中性矿渣；l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l3.组成l主要化学成分：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等。l其中，SiO2、Al2O3、CaO占90%以上。l我国高炉渣大部分属于中性矿渣，M0=0.991.08。l属
3、于硅酸盐材料，适于加工制作水泥、碎石、骨料等建筑材料l4.目前利用率：85%左右。（二）高炉渣的加工和处理l1.高炉渣水淬处理工艺l将热熔态的高炉渣置于水中急速冷却。l（1）渣池水淬熔渣直接倒入水池l（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。l2.矿渣碎石工艺l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。l（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。l（2）堤式法用渣罐车将热熔矿渣
4、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。l3.膨胀矿渣或膨胀矿渣珠生产工艺l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。l（1）喷射法l（2）喷雾器堑沟法l（3）滚筒法l（4）膨珠的生产工艺（三）高炉渣的综合利用l1.水渣作建材l（1）矿渣硅酸盐水泥l（2）石膏矿渣水泥l（3）石灰矿渣水泥l（4）矿渣砖l（5）矿渣混凝土l2.矿渣碎石的利用l（1）配制矿渣碎石混凝土l（2）在地基工程中的应用l（3）在道路工程中的应用l（4）在铁路道碴上的应用l3.膨珠作轻骨料l4.其他应用l（1）生产矿渣棉l（2）生产微晶玻璃二、钢渣的资源化二、钢渣的资源化
5、l（一）概述l1.来源炼钢过程中排出的废渣。l铁水与废钢中所含元素氧化氧化物；l金属炉料带入的杂质；l加入的造渣剂；l氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉体材料等。ll2.2.组成组成ll由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物组成，其中钙、铁、硅氧化物占绝大物组成，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。部分。ll主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、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、铁酸二钙钙镁橄榄石、钙镁蔷薇灰石、铁酸二钙、RORO（MgOMgO、FeOFeO、MnOMnO形成的固熔形成的固熔体）、游离石灰等。体）、游离石灰等。ll3.3.性质性质ll
6、碱度：碱度：R=CaO(SiOR=CaO(SiO22+P+P22OO55)，低、中、高。，低、中、高。ll活性：具有水硬胶凝性，随碱度而变化。活性：具有水硬胶凝性，随碱度而变化。ll稳定性：只有稳定性：只有fCaOfCaO、MgOMgO基本消解完后才会基本消解完后才会稳定。稳定。ll耐磨性：与矿物组成和结构有关。耐磨指数耐磨性：与矿物组成和结构有关。耐磨指数为为1.431.43，比高炉渣耐磨。，比高炉渣耐磨。ll目前利用率目前利用率61%61%以上。以上。1.31.81.82.52.5（二）钢渣的处理工艺（二）钢渣的处理工艺l1.冷弃法倒入渣罐缓冷后直接运到渣场抛弃。（逐渐被淘汰）l2.热泼法
7、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l3.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。l4.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l1.用作冶金原料l（1）作烧结熔剂l钢渣含40%50%CaO，代替部分石灰石。l（2）作高炉或化铁炉熔剂l含有10%30%的Fe、4060%的CaO、MgO和2%的Mn。l（3）作炼钢返回
8、渣l（4）回收废钢铁一般含有710%的废钢及钢粒。l2.用于建筑材料l（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。l我国目前生产的钢渣水泥主要有：l以石膏作激发剂的无熟料钢渣矿渣水泥l以水泥熟料为激发剂的钢渣水泥l（2）作筑路与回填工程材料l做工程材料有基本要求l3.用于农业l（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。l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。l（2）做硅肥水稻l（3）做酸性土
9、壤改良剂三、粉煤灰的资源化l（一）概述l1.来源l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。l2.组成l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。l矿物组成十分复杂，主要有无定形相和结晶相两大类。l3.性质l（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.l（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。l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。l我国利用率约30%。（二）粉煤灰的综合利用（二）粉煤灰的
10、综合利用ll1.1.在水泥工业和混凝土工程中的应用在水泥工业和混凝土工程中的应用ll（11）代替粘土原料生产水泥）代替粘土原料生产水泥ll硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+粉煤灰粉煤灰+适量石膏适量石膏粉粉煤灰水泥。煤灰水泥。ll（22）做水泥的混合材）做水泥的混合材ll（33）生产低温合成水泥）生产低温合成水泥ll（44）制作无熟料水泥）制作无熟料水泥ll（55）作砂浆或混凝土的掺合料）作砂浆或混凝土的掺合料ll2.2.在建筑制品中的应用在建筑制品中的应用ll（11）蒸制粉煤灰砖）蒸制粉煤灰砖ll（22）烧结粉煤灰砖）烧结粉煤灰砖ll（33）蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖）蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖ll
11、（44）粉煤灰硅酸盐砌块）粉煤灰硅酸盐砌块ll（55）粉煤灰加气混凝土）粉煤灰加气混凝土ll（66）粉煤灰陶粒）粉煤灰陶粒ll（77）粉煤灰轻质耐热保温砖）粉煤灰轻质耐热保温砖ll3.3.作农业肥料和土壤改良剂作农业肥料和土壤改良剂ll（11）作土壤改良剂）作土壤改良剂ll主要作用机理：改善土壤的可耕性；改善主要作用机理：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，提高壤保水能力；增加土壤的有效成分，提高土壤肥力。土壤肥力。ll（22）作农业肥料）作农业肥料ll含有大量枸溶性硅、钙、镁、磷等农作含有大量枸溶性硅、
12、钙、镁、磷等农作物物所必需的营养元素。所必需的营养元素。ll可作硅钙肥、钙镁肥、各种复合肥、钙镁可作硅钙肥、钙镁肥、各种复合肥、钙镁磷肥等。磷肥等。l4.回收工业原料l（1）回收煤炭资源l一般含碳57%，含碳大于10%的占30%。l浮选法和干灰静电分选。l（2）回收金属物质l含有氧化铁、氧化铝和大量稀有金属。l磁选回收。l（3）分选空心微珠l由5160%SiO2、26.239.9%Al2O3、2.28.7%Fe2O3及少量钾、铁、钙、镁、钠、硫的氧化物组成的熔融法结晶体，在14002000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。l5.作环保材料l（1）环保材料开
13、发l可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等。l（2）用于废水处理l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。四、硫铁矿烧渣的资源化四、硫铁矿烧渣的资源化l（一）概述l1.来源l生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣l2.组成l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。l3.危害l不大，有害组分含量微小，且大多不溶。（二）综合利用（二）综合利用l1.制矿渣砖l消石灰粉（或水泥）+烧渣混合成型自然养护矿渣砖。l2.磁选铁精矿l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。l3.重选铁精矿l将一定浓度的硫铁矿渣浆，经溜槽重选得含铁量在
14、5560%的铁精矿。l4.高温氯化法回收有色金属l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。l5.作水泥配料l磁选和重选后，含铁30%左右，可作水泥的辅助配料l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。l6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（三）处理实例（三）处理实例l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。l原理：金、银在有氧存在的氰化溶液中
15、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。五、铬渣的资源化l（一）概述l1.来源与组成l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。l化学成分：Cr2O3、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、水溶性Cr6+、酸溶性Cr6+。l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。l2.危害l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。l铬渣扬尘和含铬粉尘污染
16、大气；l铬渣堆场对土壤和水影响；l对农作物的影响；l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。（二）综合利用l1.作玻璃着色剂l代替铬铁矿作绿色玻璃的着色剂。lCr6+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。l2.制钙镁磷肥l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。l3.干法解毒l将铬渣与无烟煤按适当比例混合，在800900焙烧，使六价铬还原成三价铬。l4.铬渣炼铁l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。l5.制钙铁粉l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。l6.制铸石l铬
