固体废物的资源化与综合利用精品课件

1、第七章 固体废物的资源化 与综合利用,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,工业固体废物综合利用,煤矸石 冶金矿山废渣,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,农林固体废物综合利用,污泥,污泥综合利用,1,2,3,4,5,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 Mo1 酸性矿渣 Mo1 中性矿渣 Mo=1,1.1,工业固体废物综合利用,高炉渣的加工,渣池水淬:节水，易产生渣棉和H2S，淘汰 炉前水淬:分为炉前渣池式、水利输送式、旋转滚筒式及脱水仓式等,热泼法

2、: 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,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,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,矿渣碎石作基建材料,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。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,钢渣分类,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

3、、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬及补炉材料等,1.2,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1.72t/m3，其成分组成基本稳定。钢渣的主要矿物组成为橄榄石(2FeOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)硅酸三钙(3CaOSiO2)、铁酸二钙(2CaO Fe2O3)及游离氧化钙fCaO等。,钢渣的化学性质,碱度指钢渣中CaO与SiO2和P2O5的含量比 R=wCaO/(wSiO2+wP2O5)。根据碱度的高低，可将钢渣分为低碱度渣(R=

4、0.781.8)，中碱度渣(R=1.82.5)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1.82.5时，其中的C3S和C2S的含量之和为60%80%；R2.5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，用添加剂激发活性,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

5、磨，所得比表面积之比即为相对易磨系数,热泼法,ISC法,水淬法,风淬法,粉化处理,作冶金原料,作冶金 原料,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P2O54%,酸性土壤、缺磷碱土 硅肥 SiO2 15%，60目，水稻 改良土壤 钙镁磷及其它微量元素,钢渣的加工和利用,铁 合 金 渣 的化学成分,1.3,铁合金渣的综合利用,有色金属渣分类成分,熔融矿渣,湿法残渣,烟尘,污泥,按工

6、艺分,重金属渣,轻金属渣,稀有金属渣,矿物性质分,1.4,有色金属渣的综合利用,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1.6108 t ，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。,1.5

7、,粉煤灰的资源化,化学及矿物组成,外观为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1.82.8t/m3，高钙灰2.5 2.8t/m3。空隙率60% 75%；粒度45m；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

8、能，是粉煤灰活性的主要来源。,粉煤灰综合利用方法,作建筑材料,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,化学工业废渣种类,按行业和工艺过程分 ： 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。,1.6,化学工业废渣的综合利用,13t,812t, 0.4108t，6.16%,急毒性、反应性及

9、腐蚀性,金、银、铂等,铬渣及综合利用,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1.83t铬渣，每生产1t金属铬约产生1213t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,磷石膏及综合利用,磷酸、磷肥工业、烟气脱硫、用硫酸浸蚀钙盐，1t磷酸要产生5t,硫铁矿烧

10、渣及利用,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%。,制作铁系颜料 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。600700 铁红颜料。,我国部分硫酸企业硫铁矿烧渣的化学组成（质量分数/%）,2,矿业固体废物综合利用,分类 及性质,主要元素是O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P等。,煤矸石性质及利用,煤矸石的产量约占原煤产量的15%，我国每年至少新增2108t。历年积存的煤矸石约

11、为30108t，占地约6670万m2。,黏土类煤矸石一般加热到700900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。,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,建筑垃圾组成与再生利用,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%。,

12、建筑垃圾,现场分选 或 处理厂分选,废混凝土沙、粒+水泥,再生骨料混凝土,砖块回收,轻骨料,破碎,蒸养砖,3.1,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：共混合复合的物理改性；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 人造板材，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： 33 49237 565kJ/kg;高炉喷吹、固形燃料发电和烧水泥

13、。,3.2,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、丁腈胶、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。,3.3,废 纸 种 类,3.3,废纸类别以及最终产品加工方法,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

14、阶段,胶合硬纸板蜂窝板 中密度纤维板 沥青瓦楞板等,废纤维物的种类,3.4,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)3n,C6H7O2 (OCOCH3)3n 等,4,农林固体废物综合利用,农林固体废物成分,据统计，我国年农作物秸秆约7108t，稻草2.3108t，稻壳 3 030104t，玉米秆202108t，豆类和秋杂粮作物秸秆1.0108t，花生和薯类藤蔓、甜菜叶等1.0108t，废糖蜜402104t，酒糟1 583104t，禽粪7300104t。这些物质目前多作为农家燃料、

15、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。,各种农林固废元素组成（%）,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%，还含有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(1.21.6)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、抗冲击能力

16、强的特点。干燥前对热、电的绝缘性和对声音的吸收能力较好,农林废物综合利用,秸秆还田利用： K、Si，腐殖质 改善土壤结构和微生物生长,秸秆饲料化： 简单加工 微生物处理 纤维素，酶制剂,秸秆作农村能源： 直接燃烧 气化 沼气化、草煤气,生产化工原料： 热解 270400，草炭、糠醛、乙酸、焦油、草煤气 水解 酸、碱,灰烬生产化工原料： 活性炭 硫酸钾、碳酸钾及氯化钾,作建筑材料： 生产轻质保温内燃砖 生产轻质建筑板材,5,污泥的综合利用,污 泥 分 类,按来源分给水污泥、生活污水污泥、工业废水污泥。 按分离过程分沉淀污泥(包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥)、生物处理污泥(包括腐殖污泥、剩余活性污泥)。 按成分及性质分有机污泥、无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。 按不同处理阶段分生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥、污泥焚烧灰等。,污泥性质和成分, 有机物含量高(固体量的6080)，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，亲水性物质； 含有植物营养素、蛋白质