固体废物处理与处置 第九章 工业固体废物的综合利用

第九章工业固体废物的综合利用
一、简答
1、指出煤矸石来源、成分及危害。

来源：煤矿开采的废渣，属沉积岩。

成分：硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。

其化学成分组成的百分率：SiO2为52～65；Al2O3为16～36；Fe2O3为2.28～14.63；CaO为0.42～2.32；MgO为0.44～2.41；TiO2为0.90～4；P2O5为0.007～0.24；K2O；Na2O为1.45～3.9；V2O5为0.008～0.03。

危害：煤矸石的堆积不仅占用大量土地，其中的硫化物散发后会污染大气和水源，造成严重的危害。

煤矸石中所含的黄铁矿容易被空气氧化，放出热量甚至导致自燃。

煤矸石燃烧散发的气味和有害烟雾可能导致附近居民的慢性气管炎和气喘病等，并且能够影响树木和庄稼的生长。

煤矸石受到雨水冲刷后可能导致附近河流的河床淤积，污染河水。

2、我国目前对粉煤灰的利用途径有哪些？
作建筑材料、用于筑路和回填、作农业肥料和土壤改良剂、作农业肥料和土壤改良剂、从粉煤灰中回收工业原料、作环保材料。

3、钢渣的利用途径有哪些？
作钢铁冶炼溶剂：烧结熔剂、高炉炼铁熔剂、回收废钢铁；生产钢渣水泥或作水泥的掺和料；作筑路与回填工程材料；作农肥和酸性土壤改良剂。

4、指出铬渣的产生及危害。

产生：
铬渣是金属铬和铬盐（如红矾钠）生产过程中的固体废弃物，除部分返回焙烧料中再利用外，其余需要进行安全处理。

组成：其化学组成包括Cr2O3、六价铬、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3等，其矿物组成主要是氧化镁、四水铬酸钠、正铬酸钠、铬酸钙、铝尖晶石、硅酸二钙固溶体、铁铝酸钙固溶体、硅酸二钙等。

铬的毒性与其存在形态有关。

六价铬毒性最剧烈，具有强氧化性和透过体膜的能力，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和黏膜都有危害。

六价铬在酸性介质中易被有机物还原成三价铬，三价铬在浓度较低的情况下毒性较小，有些三价铬如氧化铬（Cr2O3）及其水合物可认为是无毒的。

金属铬及钢铁材料中含有的铬，由于其溶入食物及饮水中时是惰性的，所以对人体无害。

经分析测定，六价铬的组分中四水铬酸钠及游离铬酸钙为水溶相（共占64%），易被地表水、雨水溶解，是铬渣近期污染的由来。

另有铬铝酸钙、碱式铬酸铁、硅酸钙——铬酸钙固溶体、铁铝酸钙——铬酸钙固溶体等四种含六价铬的组分虽难溶于水，但长期露天堆存过程中，空气中的CO2和水能使它们水化，造成铬渣对环境的中、长期污染。

二、论述
1、试探讨粉煤灰在环保工业上的应用前景。

利用粉煤灰可以制作人造沸石和分子筛，不但节约原材料，而且工艺简单，产品质量可达到甚至优于化工合成的分子筛；制造絮凝剂，具有强大的凝聚功能和净水效果；作吸附材料，浮选回收的精煤具有活化性能；还可制作活性炭或直接作为吸附剂，用于印染、造纸、电镀等各行各业工业废水和有害废气的净化、脱色、吸附重金属离子，以及航天航空火箭燃料剂的废水处理，吸附饱和后的活化煤不需再生，可直接燃烧。

2、如何进行铬渣的处理和综合利用？
含铬废渣在被排放或综合利用之前，一般需要进行解毒处理。

铬渣解毒的基本原理就是在铬渣中加入某种还原剂，在一定的温度和气候条件下，将有毒的强氧化性的六价铬还原为低毒的三价铬，从而达到消除六价铬污染的目的。

铬渣的解毒处理有湿法和干法两种。

前者是用纯碱溶液处理，再用硫化钠还原；后者是将煤与铬渣混合进行还原焙烧，六价铬可以被一氧化碳还原成不溶于水的三价铬。

常用的还原解毒工艺有：铁精矿和含铬废渣混合作原料生产烧结矿工艺；碳还原工艺；亚硫酸钠、硫酸亚铁等作还原剂的酸性还原工艺；亚硫酸钠、硫酸亚铁等作还原剂的碱性还原工艺。

此外，铬渣也可直接用作其他有关工业的原料，在生产加工过程中，六价铬被还原固化，从而达到消除六价铬危害的目的。

铬渣经过去毒处理，可以综合利用。

有时铬渣的综合利用和解毒处理也是同时进行的。

目前能够实现铬渣综合利用的途径有：做翠玻璃制品的着色剂，使玻璃色泽翠绿；利用铬渣中残留的铬生产铸石；代替蛇纹石生产钙镁磷肥；代替白云石、石灰石炼铁；与黏土混合烧制青砖；以及配制水泥和生产矿渣棉等。

3、废塑料的处理和综合利用途径有哪些？
废塑料回收资源化利用技术主要包括废塑料的再生技术、热处理油化技术、加工成衍生燃料（RDF）技术、化学处理技术、高炉喷吹技术以及利用焦化工艺处理废塑料技术。

①废塑料再生技术：此技术要求废塑料的组成相对单一、纯净，这样才能从根本上保证再生塑料的质量和再利用价值。

因此废塑料再生的第一步是分类收集，然后将可再生的废塑料进行破碎和分选，最终再生成塑料制品或生产建筑材料等。

由于该技术对原料要求较高，往往难以做到规模化生产。

②废塑料热分解油化技术：是指通过加热或加热同时加入一定的催化剂使塑料分解，制取燃料油和燃料气的废塑料资源化利用方法。

该法可以处理不易于再生法利用的废塑料，但大多数工艺以处理同类或单种废塑料为主，对于混合废塑料的处理尚存在一定的技术和经济效益问题，故此技术的发展仍处于探索阶段，长期稳定运行的实例较少。

③加工衍生燃料（RDF）技术：城市生活垃圾中的废塑料和垃圾中其他有机可燃物料可以加工制造成衍生燃料（RDF）。

RDF燃料燃烧较常规垃圾焚烧具有明显的环境效益，但初始投资和生产成本较高，目前多用于经济发达国家，对广大发展中国家而言，在经济上难以承受。

用生产RDF法来解决城市“白色污染”问题，具有一定的发展前景。

但相对而言，该方法直接将废塑料进行焚烧处理，其资源化程度不高，不属于严格意义上的废塑料资源化处理范畴，其可行性还有待于进一步考察研究。

④化学处理技术：化学法处理废塑料制涂料、油漆、黏合剂、轻质建材等，在研究方面取得了较大进展，具有良好的资源回收利用价值，对环境污染较小，具有明显的经济价值。

但是该类技术要求废塑料品种单一，不适合处理城市生活垃圾中的混合废塑料。

⑤高炉喷吹技术：该技术是将废塑料用作炼铁高炉还原剂和燃料，从而使废塑料得以资源化利用和无害化处理，是具有广阔前景的“白色污染”治理方法。

但由于该技术对废塑料原料要求较高，特别是要求废塑料有较细的粒度和较低氯含量，使得废塑料加工的成本较高，需要降低成本和投资费用以及配套的优惠政策，才有可能在我国应用。

⑥利用焦化工艺处理废塑料技术：这是新近发展起来的可以大规模处理混合废塑料的工业实用型技术。

该技术基于现有炼焦炉的高温炭化技术，将废塑料转化为焦炭、焦油和煤气，实现废塑料的资源化利用和无害化处理。

该工艺对废塑料原料要求相对较低，允许含氯废塑料进入焦炉，且可以全部利用现有炼焦炉及其配套系统进行产物回收和净化，易于推广应用。

4、废轮胎有哪些主要处理方法，比较各方法的优缺点。

目前所采用的旧轮胎的处理方法，大致可以分成三大类：整体利用、加工和用作再生能源。

具体如下。

①整体利用
a. 翻修：理论上来讲这是最好的处理方法，可以使旧轮胎又能像新轮胎那样重新使用。

目前翻修的轮胎主要集中于卡车轮胎和客车轮胎。

翻修方法，通常是用打磨方法除去旧轮胎的胎面胶，然后经过清洗和干燥，贴上一层压出成型的胎面胶，最后硫化固定。

近来，采用预硫化胎面胶的方法也日益增多。

b. 用作漂浮指示物：主要用作船坞防护物，渔船、运沙船漂浮信号灯，漂浮阻波物，游乐场工具等。

②再生利用
a. 再生胶：用废橡胶制造再生胶是我国废橡胶利用的主要方式。

再生胶是将胶粉)脱硫*后的产品，我国目前大多数采用传统的油法和水油法工艺，由于这两种工艺流程长，能耗高，污染重，效益低，在国外已被高温高压法（如旋转搅拌脱硫）、微波脱硫法等先进工艺取代。

后者基本上是干法脱硫，污染少，产品质量好，是今后再生胶生产发展的方向。

近年来，由于子午线轮胎的普及，对高性
能材料的需求增加。

为从子午线轮胎中除去钢丝需要改装生产设备和增加资本投入。

此外，丁苯胶特别是充油丁苯胶不利于提高再生胶的质量。

b. 橡胶粉：将废橡胶在常温或低温下粉碎成不同粒度的胶粉具有广泛的用途，它不仅可以直接或经过表面活化掺入胶料制造轮胎、胶鞋等橡胶制品，还可以用来作橡胶地板、含有橡胶粉的沥青路面等产品，它还可作为填料用在橡胶轮胎和挡泥板中。

③用作再生能源
此类用途的主要场合是水泥厂。

轮胎由混炼胶、钢丝和有机织物组成。

混炼胶中含有炭黑、硫黄等。

当旧轮胎被投进旋转炉中，一切可燃物都变成了能量，钢丝以氧化铁粉形式保留在水泥中，成了水泥的组成材料。

即使最头疼的硫黄也变成了石膏，成了水泥的组成材料。

因此不会生成SO2污染。

而水泥厂由于利用旧轮胎可节约5%~10%的煤炭。

除了水泥厂外，造纸厂、金属冶炼厂也正接受高温分解焚烧旧轮胎的方法。

用这种方法获得的炭黑经过活化后能用作活性炭黑。

另外，高温热解也是处理旧轮胎的一种方法，它可以得到炭黑、燃料油及气体。

此方法目前正处于实验室研究阶段，大规模的成型工艺还有待进一步研究。