固廢資源化教材

第一部分：

固體廢物的資源化和綜合利用2012.11.9廣州

總述1、資源化的原則和基本途徑2、固體廢物在建材方面的利用3、從固體廢物中提取有用金屬和制備化工產(chǎn)品4、在農(nóng)業(yè)上的利用5、充當(dāng)能源使用深圳的垃圾主要是焚燒和填埋。焚燒廠：南山蛇口垃圾焚燒廠鹽田垃圾焚燒廠平湖垃圾焚燒廠老虎坑垃圾焚燒廠清水河垃圾處理廠（環(huán)衛(wèi)廠88年投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)最早的垃圾焚燒廠）清水河下坪固棄物填埋場(chǎng)寶安阿婆髻垃圾填埋場(chǎng)玉龍坑垃圾填埋場(chǎng)寶安老虎坑垃圾填埋場(chǎng)龍崗坪山鴨湖垃圾填埋場(chǎng)南山垃圾填埋場(chǎng)認(rèn)識(shí)廣州的三大垃圾填埋場(chǎng)：興豐生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)（白云）李坑垃圾填埋場(chǎng)（白云區(qū)）大田山填埋場(chǎng)（黃埔區(qū)）

熟悉背出幾個(gè)概念1、固體廢物:指人類在生產(chǎn)、生活過(guò)程中產(chǎn)生的對(duì)所有者不再具有使用價(jià)值而被廢棄的固態(tài)、半固態(tài)、以及置于容器中的氣態(tài)物質(zhì)。（固體廢物又叫做放錯(cuò)地點(diǎn)的資源）2、廢渣：在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物俗稱廢渣.（說(shuō)出三廢）3、垃圾：在生活活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物則稱為垃圾。4、危險(xiǎn)固體廢物：有毒性（急性毒性、浸出毒性）、易燃性、爆炸性、腐蝕性、反應(yīng)性、傳染性、放射性。5、垃圾發(fā)熱量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的垃圾完全燃燒所放出的熱量。6、高爐渣：是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的廢物，當(dāng)爐溫達(dá)到1400—1600℃時(shí)，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分和助溶劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣。高爐渣中主要成分為CaO、SiO2、Al2O3。7、鋼渣：鋼渣主要來(lái)源于鐵水與廢鋼中所含元素氧化后形成的氧化物，金屬爐料帶入的雜質(zhì)，加入的造渣劑如石灰石、螢石、硅石等，以及氧化劑、脫硫產(chǎn)物和被侵蝕的爐襯材料等。鋼渣的主要成分是鈣、鐵、硅、鎂、鋁、錳、磷等氧化物所組成。8、粉煤灰：從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰稱為粉煤灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。主要成分：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO。

9、煤矸石：煤伴生廢石。在掘進(jìn)、開(kāi)采和洗煤過(guò)程中排出的固體廢物。是碳質(zhì)、泥質(zhì)和砂質(zhì)頁(yè)巖的混合物，具有低發(fā)熱值。主要成分：SiO2、Al2O3

、Fe2O3

、CaO、MgO

粉煤灰

煤矸石鋼渣圖片：了解固體廢物分類按組成有機(jī)廢物：以有機(jī)物為主要成分的廢物無(wú)機(jī)廢物：以無(wú)機(jī)物為主要成分的廢物按來(lái)源工業(yè)固體廢物農(nóng)業(yè)固體廢物礦業(yè)固體廢物城市生活垃圾等按危害性一般廢物危險(xiǎn)廢物污泥、粉塵固體廢物一般固體廢物危險(xiǎn)固體廢物礦業(yè)廢物尾礦、廢石工業(yè)廢物廢渣、廢屑農(nóng)業(yè)廢物生活廢物環(huán)境工程廢物垃圾、糞便秸桿、畜糞具有毒性（急性、浸出毒性）、易燃性、爆炸性、腐蝕性、反應(yīng)性、傳染性、放射性。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)固體廢物污染防治法》的分類

頒布__？__年__？__月城市生活垃圾工業(yè)固體廢物危險(xiǎn)廢物來(lái)源產(chǎn)生過(guò)程分類礦業(yè)礦石開(kāi)采和加工廢石、尾礦冶金金屬冶煉和加工高爐渣、鋼渣、鐵合金渣、赤泥、銅渣、鉛鋅渣、鎳鈷渣、汞渣等能源煤炭開(kāi)采和使用煤矸石、粉煤灰、爐渣等石化石油開(kāi)采與加工油泥、焦油頁(yè)巖渣、廢催化劑、硫酸渣、酸渣堿渣、鹽泥、釜底泥等輕工食品、造紙等加工廢果殼、廢煙草、動(dòng)物殘骸、污泥、廢紙、廢織物等其它

金屬碎屑、電鍍污泥、建筑廢料等主要工業(yè)固體廢物的來(lái)源和分類第一節(jié)資源化的原則和基本途徑

一、資源化的原則1、資源化的定義是指采取管理和工藝措施從固體廢物中回收物質(zhì)和能源并加以充分利用、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的方法。2、資源化的范疇①物質(zhì)回收②物質(zhì)轉(zhuǎn)換③能量轉(zhuǎn)換3、資源化的原則①技術(shù)的可行性；②良好的經(jīng)濟(jì)效果；③就近原則，降低存放和運(yùn)輸?shù)膲毫?；④符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，提高競(jìng)爭(zhēng)能力。4、資源化可行的原因①環(huán)境效益高；②生產(chǎn)成本低；③生產(chǎn)效益高；④能耗低。我們通常俗稱的“兩高兩低”生產(chǎn)成本低有人計(jì)算過(guò)，用廢鋁煉鋁比用鋁礬土煉鋁減少能耗90～97%、空氣污染95%、水污染97%、；廢鋼煉鋼減少資源消耗47～70%、空氣污染85%、礦山垃圾97%。生產(chǎn)效率高用鐵礦石煉1噸鋼需8個(gè)工時(shí)，而用廢鐵煉1噸電爐鋼只需2～3個(gè)工時(shí)能耗低用鐵礦石煉鋼能耗2200×104kJ/t，用廢鋼煉鋼6000kJ/t。二、資源化的基本途徑

1、生產(chǎn)建筑材料（主要生產(chǎn)水泥、磚塊、骨料、玻璃等）

2、提取有用金屬和制備化工產(chǎn)品（主要提取一些貴金屬，例如Au、Ag、Co、Pt等）3、取代某種工業(yè)原料例如：利用粉煤灰做填充劑利用煤矸石代替焦石生產(chǎn)磷肥4、生產(chǎn)農(nóng)肥例如：利用爐渣生產(chǎn)磷肥、鉀肥、鈣鎂肥5、回收能源:主要回收清潔能源－沼氣。第二節(jié)固體廢物在建材方面的利用一、高爐渣在建材方面的應(yīng)用高爐渣化學(xué)成份接近水泥的化學(xué)成份，活性比較穩(wěn)定，抗磨、水化、吸水性能好，水淬工藝成熟，易于加工，回收利用合算。

高爐渣在我國(guó)主要包括：水淬渣、礦渣碎石、膨脹礦渣、膨珠等1、水淬渣的用途水淬渣是水淬堿性化鐵爐渣的簡(jiǎn)稱，是一種表面粗糙多孔，質(zhì)地輕脆，容易破碎的粒狀渣。先認(rèn)識(shí)水泥的標(biāo)號(hào)：水泥的標(biāo)號(hào)是水泥強(qiáng)度大小的標(biāo)志，測(cè)定水泥標(biāo)號(hào)的抗壓強(qiáng)度，系指水泥砂漿硬結(jié)28d后的強(qiáng)度。例如檢測(cè)得到28d后的抗壓強(qiáng)度為300kg/cm2，則水泥的標(biāo)號(hào)定為300號(hào)。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六標(biāo)號(hào)。

測(cè)試方法：將1：3的水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂（福建平潭白石英砂）及規(guī)定的水，按照規(guī)定的方法與水泥拌制成水泥沙。

700、800號(hào)是快硬水泥，凝固時(shí)間短，用于緊急工程和水下建筑。（1）生產(chǎn)礦渣水泥

A、礦渣硅酸鹽水泥B、石膏礦渣水泥C、石灰礦渣水泥（2）生產(chǎn)礦渣磚

用水淬渣加入一定量的水泥等膠凝材料，經(jīng)過(guò)攪拌、成型和蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的磚叫做礦渣磚。

圖3-1礦渣磚生產(chǎn)工藝流程圖這類礦渣磚能用于普通房屋建筑和地下建筑。2、礦渣碎石的用途（1）可以作為骨料配制混凝土；（2）廣泛使用于地基、道路、鐵路的工程中。3、膨脹礦渣及膨珠的用途膨脹礦渣主要是用作混凝土輕骨料，也用作防火隔熱材料。膨珠可以用于輕混凝土制品及結(jié)構(gòu)，如用于制作砌塊、樓板、預(yù)制墻板及其它輕質(zhì)混凝土制品。膨珠的生產(chǎn)工藝過(guò)程是熱熔礦渣進(jìn)入溜槽后經(jīng)噴水急冷,又經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的滾筒擊碎、拋甩并繼續(xù)冷卻,在這一過(guò)程中熔渣自行膨脹,并冷卻成珠。這種膨珠具有多孔、質(zhì)輕、表面光滑的特點(diǎn)膨珠圖片：

鋼渣是一種工業(yè)固體廢物。煉鋼排出的渣，依爐型分為轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣、電爐渣。排出量約為粗鋼產(chǎn)量的15～20%。

來(lái)源：(1)鋼鐵料中的Si、Mn、P、Fe等元素的氧化產(chǎn)物；(2)冶煉過(guò)程中加入的造渣材料；(3)冶煉過(guò)程中被侵蝕的爐襯耐火材料；(4)固體料帶入的泥沙。

二、鋼渣在建材方面的應(yīng)用鋼渣是煉鋼中產(chǎn)生的廢渣，外觀像結(jié)塊的熟料，呈黑色，硬度較大，其中帶有部分鐵粒。其化學(xué)成分為Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SiO2

1、生產(chǎn)水泥適于蒸汽養(yǎng)護(hù)，具有后期強(qiáng)度高、耐腐蝕、微膨脹、耐磨性能好、水化熱低等特點(diǎn)，還具有生產(chǎn)簡(jiǎn)便、投資少、設(shè)備少、節(jié)省能源、成本低等優(yōu)越性。缺點(diǎn)是早期強(qiáng)度低，性能不穩(wěn)定，限制了它的推廣和利用。2、鋼渣代替碎石作骨料和路材鋼渣碎石具有容積密度大、強(qiáng)度高、表面粗糙、穩(wěn)定性好，不滑移、耐蝕、耐久性好、與瀝青結(jié)合牢固等優(yōu)良性能，因而特別適于在鐵路、公路、工程回填、修筑堤壩、填海造地等方面代替天然碎石使用。鋼渣碎石作公路路基，用量大，道路的滲水、排水性能良好，對(duì)保證道路質(zhì)量和消耗鋼渣具有重要意義。三、粉煤灰在建材方面的應(yīng)用粉煤灰（flyash)也叫飛灰

,以煤粉作燃料的熱力發(fā)電廠將煤磨細(xì)成100微米以下的煤粉，由預(yù)熱空氣將其運(yùn)送入煤粉鍋爐爐膛燃燒而成的殘?jiān)Q為粉煤灰。具有潛在的化學(xué)活性,即粉煤灰單獨(dú)與水拌合不具有水硬活性,但在一定條件下,能夠與水反映生成類似于水泥凝膠體的膠凝物質(zhì),并具有一定的強(qiáng)度.粉煤灰的化學(xué)成份與粘土質(zhì)相似，其中以二氧化硅（SiO2）及三氧化二鋁（Al2O3）的含量占大多數(shù)，其余為少量三氧化二鐵（Fe2O3）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）、氧化鈉（Na2O）、氧化鉀（K2O）及氧化硫（SO2）等1、生產(chǎn)粉煤灰磚（1）蒸養(yǎng)粉煤灰磚（2）燒結(jié)粉煤灰磚2、生產(chǎn)粉煤灰水泥3、生產(chǎn)粉煤灰硅酸鹽砌塊4、生產(chǎn)粉煤灰加氣混凝土5、生產(chǎn)粉煤灰陶粒6、粉煤灰用于筑路和回填圖3-2蒸養(yǎng)粉煤灰磚生產(chǎn)工藝流程圖

圖3-3粉煤灰硅酸鹽砌塊生產(chǎn)工藝流程圖圖3-4粉煤灰加氣混凝土生產(chǎn)工藝流程圖

圖3-5粉煤灰陶粒生產(chǎn)工藝流程圖

四、煤矸石在建材方面的應(yīng)用煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石其主要成分是Al2O3、SiO2，另外還含有數(shù)量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（鎵、釩、鈦、鈷）煤矸石發(fā)熱量一般為800～1500卡/克

1、煤矸石燒結(jié)磚煤矸石燒結(jié)磚質(zhì)量較好，顏色均勻，其密度一般為1400～1700kg/m3，抗壓強(qiáng)度一般為9.8～14.7MPa，抗折強(qiáng)度為2.5～5MPa，抗凍、耐火、耐酸、耐堿等性能均較好，可用來(lái)代替粘土磚。2、生產(chǎn)水泥可以代替粘土配料燒制普通硅酸鹽水泥、特種水泥和無(wú)熟料水泥等。

3、煤矸石生產(chǎn)輕骨料

用煤矸石生產(chǎn)輕骨料的工藝大致可分為兩類：一類是用燒結(jié)劑生產(chǎn)燒結(jié)型的煤矸石多孔燒結(jié)料；另一類是用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)膨脹型的煤矸石陶粒。

4、生產(chǎn)煤矸石棉圖3-6煤矸石陶粒生產(chǎn)工藝流程圖·五、污泥在建材方面的應(yīng)用本節(jié)所講的“污泥”，主要指城市生活污水經(jīng)處理后產(chǎn)生的“城市生活污水污泥”和工礦企業(yè)的生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后產(chǎn)生的“工業(yè)污水污泥”。主要用于生產(chǎn)建筑材料：免燒磚、燒結(jié)磚、燒制水泥時(shí)的添加劑等。第三節(jié)

從固體廢物中提取有用金屬和制備化工產(chǎn)品

一、從硫鐵礦燒渣中提取有色金屬1、高溫氯化法回收有色金屬原料是：燒渣氯化劑是：氯化鈣設(shè)備是：豎爐回轉(zhuǎn)窯溫度為：1150℃回收率：90％左右圖3-7硫鐵礦燒渣高溫氯化法處理工藝流程圖

2、中溫氯化焙燒原料是：燒渣、硫鐵礦氯化劑是：食鹽（氯化鈉）設(shè)備：沸騰爐或機(jī)械爐溫度為：600～650℃下，進(jìn)行氯化焙燒?；厥章剩?5％－85％注意：無(wú)論是用高溫氯化還是中溫氯化法，都要特別重視煙氣的凈化，防止大氣污染。二、從含汞的廢物中回收汞

1、焙燒法回收汞方法原理：利用汞的沸點(diǎn)低，固體廢物中其它組分沸點(diǎn)高的差異，通過(guò)控制焙燒溫度，使汞從廢物中分離出來(lái)，進(jìn)而得以回收。處理的對(duì)象：金屬或玻璃含汞廢物處理溫度：焙燒溫度為400～800℃回收率：90％2、恒電位陽(yáng)極溶出法方法原理：利用汞渣為陽(yáng)極，外加一補(bǔ)助鈦為陰極，氯化鈉溶液為電解質(zhì)，組成一個(gè)電解池。處理的對(duì)象：液態(tài)半液態(tài)的汞渣回收率：98％以上。

3、氯化硫化法方法原理：利用氧化還原的方法使汞的所有價(jià)態(tài)變?yōu)镠g（2+），接著添加硫化鈉，使汞變?yōu)镠gS沉淀，最后灼燒分離。處理的對(duì)象：汞泥回收率：80％但要注意，因汞的沸點(diǎn)低，它在空氣中易形成汞蒸氣，對(duì)人的毒性極大。不是專業(yè)的廠家，不能用這些方法去處理回收汞。

三、煤矸石焙燒生產(chǎn)聚合鋁1、制結(jié)晶三氯化鋁

結(jié)晶三氯化鋁的分子式為AlCl3·6H2O（PAC），是一種凈水劑。制三氯化鋁的煤矸石之含鋁量要盡可能高。其生產(chǎn)工藝流程如圖3-8。2、制固體聚合鋁用煤矸石與鹽酸作原料，生產(chǎn)出結(jié)晶氯化鋁（AlCl3·6H2O），再用結(jié)晶氯化鋁生產(chǎn)固體聚合鋁。圖3-8結(jié)晶氯化鋁工藝流程圖四、固體廢物代替工業(yè)原料1、鋼渣作熔劑利用（1）燒結(jié)熔劑（2）高爐煉鐵熔劑2、鉻渣的利用（1）鉻渣作玻璃著色劑此法的優(yōu)點(diǎn)是：a六價(jià)鉻可以還原為三價(jià)鉻，達(dá)到解毒的目的；b鉻渣中還含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玻璃色澤鮮艷，質(zhì)量有所提高。鉻渣加入量小于2％呈淡綠色，3％～5％呈翠綠色，大于6％呈深綠色，但量不可太高，否則便不透明。鉻中毒：（2）生產(chǎn)鉻渣鑄石此法的優(yōu)點(diǎn)：解毒效果好此法的缺點(diǎn)：投資較高，占地面積大，鉻渣用量小，鑄石銷(xiāo)路不廣，應(yīng)用范圍受到限制。此外鉻渣代替白云石、石灰石煉鐵，鉻渣中氧化鈣、氧化鎂的含量與煉鐵使用的白云石、石灰石中的量相近，可以代替白云石、石灰石煉鐵。此法需渣量大，六價(jià)鉻可完全還原解毒，且使生鐵中含鉻量上升，機(jī)械性能、硬度、耐磨、耐腐蝕性能提高，是理想的鉻渣利用途徑。3、從粉煤灰中提取空心微珠

第四節(jié)在農(nóng)業(yè)上的利用

一、堆肥的農(nóng)業(yè)效用

有機(jī)物含量較高，且有毒有害成份（如Cr、Cd、Hg、Pb、As以及持久性有機(jī)污染物等）含量在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)的固體廢物經(jīng)過(guò)良好的堆肥，具有改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤功能、增加土壤有機(jī)質(zhì)、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和增產(chǎn)的效用。1、增加土壤有機(jī)質(zhì)

2、改善土壤結(jié)構(gòu)

3、提高土壤功能

4、促進(jìn)植物生長(zhǎng)和增產(chǎn)的效用二、生產(chǎn)化肥1、利用粉煤灰生產(chǎn)化肥a、粉煤灰含有大量可溶性硅、鈣、鎂、磷等農(nóng)作物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。b、當(dāng)其含有大量可溶性硅時(shí)，可作硅鈣肥；c、當(dāng)含有較高枸溶性鈣、鎂時(shí)，可作改良酸性土壤的鈣鎂肥；d、當(dāng)含有一定量的磷、鉀及微量組分時(shí)，可用于制造各種復(fù)合肥。2、利用鋼渣生產(chǎn)化肥（1）作鋼渣磷肥（2）作硅肥（3）用鉻渣生產(chǎn)鈣鎂磷肥三、改良土壤