电子教案与课件：《固体废物处理与资源化》 17工业固体废物处理与资源化技术

煤矸石资源化利用途径
有机复合肥 微生物肥料 土壤改良剂 路基 生态复垦 工程填筑
水泥 制砖· 轻集料· 砌块·
农业肥料
直接利用
生产建材 原料
煤矸石
生产新型 材料
生产化工产品
低热值燃料
合成碳化硅SiC 分子筛、沸石 增白和超白高岭土
橡胶补填填充剂 吸声泡沫玻璃 铸造型砂、造型粉
硅系产品 铝系产品 钛白粉
Al2O3
CaO
MgO Fe2O3
R2O 烧失量
40-65 15-35 1-7
1-4
2-9
1-2.5 2-17
高岭土（68.7%）、蒙脱石、石英砂、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、铁钛矿、 炭质等
化学元素以Si、Al为主（SiO2 40-65%, Al2O3 15-30%）
煤矸石处理与资源化
采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物
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
煤矸石产生量约为煤炭生产量的10%左右
煤矸石性质 煤矸石和粘土的化学成分相似，能够代替粘 土提供硅质组成，成为生产水泥的原料
煤矸石能释放一定的热量，可代替部分燃料
煤矸石分类
一类：含碳量≤4% 二类：含碳量4-6%
一二类煤矸石热值低（ ≤ 2090kJ/kg），可用作路基材料， 塌陷区复垦、采空区回填 三类：含碳量6-20% 三类煤矸石（热值2090-6270kJ/kg），可用作生产水泥、 砖瓦、轻骨料 四类：含碳量＞20% 四类煤矸石（热值较高 6270-12550kJ/kg），可用回收煤 炭或用作工业用燃料
采暖 发电
制取煤气
煤矸石生产烧结砖
煤矸石烧结砖是以煤矸石为原料，替代部分或全部粘土，
采用适当的工艺烧制而成
粉煤灰化学成分/%
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Fe2O3
SO3
K2O和Na2O
烧失量
43-56 20-32 1.5-5.5 0.6-2.0 4-10
0.5-2 1.0-2.5 3-20
化学组成类似于粘土的化学组成，包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、 CaO和未燃尽的碳 由于煤的品种不同，粉煤灰分为高钙粉煤灰和低钙粉煤灰
13917048171 zhaoyoucai@tongji.edu.cn
工业固体废物来源和种类
一 工业固体废物定义（一般工业固体废物） 工业固体废物，是指在工业原料生产、产品加工、以及燃料燃烧、矿物开采、 交通运输、环境治理过程中所废弃的固体和半固体物料 在这里，主要指非危险废物 二 工业固体废物按行业分类 ➢煤系固体废物：产生于燃煤发电，如煤矸石、粉煤灰 ➢冶金工业固体废物：产生于金属冶炼过程，如高炉矿渣、钢渣 ➢石油化工固体废物：产生于石油加工和化工生产 ➢矿业固体废物：产生于采矿、选矿过程，如废石、尾矿 ➢轻工业固体废物：食品、造纸印刷、纺织印染、皮革等 ➢其他：产生于机械加工，如金属碎屑、电镀污泥，废轮胎
38家大中型水泥厂窑灰化学成分（%）
生产 方式 烧失量 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O f-CaO TiO2 S
湿法 24.02 15.05 4.75 3.30 43.92 1.67 4.36 2.18 0.28 4.91 0.30 0.54 干法 10.85 19.15 5.48 3.96 51.86 2.99 2.80 2.32 0.29 16.63 0.31 0.08
工业固体废物处理与处置方法
• 化学处理
– 酸、碱、重金属废液、氰化物、乳化油 – 焚烧、溶剂浸出、化学中和、氧化还原
工业固体废物处理与处置方法
•Baidu Nhomakorabea物理处理
– 重选、磁选、浮选、拣选、摩擦和弹跳分选
工业固体废物处理与处置方法
• 生物处理
– 有机废物堆肥法和厌氧发酵法 – 提炼铜、铀等金属的细菌冶金法 – 有机废液活性污泥法 – 生物修复被污染土壤
工业固体废物资源化利用
（1）生产建材 耗渣量大、投资少、见效快、能耗低、节省原材料、不产生二 次污染可生产的产品种类多，性能好 如用作水泥原料与配料、掺合料、缓凝剂、墙体材料、混凝土 的混合料与骨料、加气混凝土、砂浆、砌块、装饰材料、保温 材料、矿渣棉、轻质骨料、铸石、微晶玻璃等
工业固体废物资源化利用
典型工业固体废物处理与资源化
赤泥 典型化学组成 (％)
从赤泥中回收铁
• 铁是赤泥的主要成分，10%～45%，含量较低 • 预焙烧后入沸腾炉内，700～800℃还原，Fe2O3转 变为Fe3O4 • 还原物冷却、粉碎后，湿式或干式磁选机分选，
得到含铁63%～81%磁性产品，铁回收率为83%～
93% • 一种高品位的炼铁精料
• 预焙烧，二次污染严重
回收其他金属
• 回收铝、钛、钒、铬、锰等多种金属 • 回收稀有金属，但难度很大，成本很高，
二次污染严重 • 必须开发高效的分离方法
赤泥用作建材
• 水泥 •砖 • 陶粒
煤矸石 粘土
水
赤泥
粉碎
混配
成球
活化
干燥
焙烧
陶粒
粉煤灰 添加剂
赤泥陶粒的制备过程
煤矸石化学成分/%
SiO2
工业固体废物 处理与资源化
工业固体废物处理原则
• 避免产生(Clean) • 综合利用(Cycle) • 妥善处理(Control)
工业固体废物对生态环境的危害
➢ 露天堆积，侵占土地，阻塞河道，造成水灾 ➢ 自燃产生大量有害气体，如CO, CO2, SO2, H2S, NOx等，诱 发火灾 ➢ 酸性淋溶水损伤土壤、农作物及地下地表水环境 ➢ 细颗粒随风飘散，造成降尘污染 ➢ 其中的天然放射性元素对人体与环境产生危害 ➢ 崩塌时，危及人畜安全
工业固体废物处理与资源化技术
Treatment and recycling of industrial solid wastes
赵由才 Zhao Youcai School of Environmental Engineering, Tongji University,
Shanghai 200092
（2）回收或利用其中有用组分 煤矸石沸腾炉发电、洗矸泥炼焦作工业或民用燃料 钢渣作冶炼溶剂、硫铁矿烧渣炼铁 新型聚合物基、陶瓷基与金属基的废物复合材料 从烟尘和赤泥中中提取镓、钪等贵金属
（3）筑路、筑坝与回填 投资少、用量大、技术成熟、易推广 修筑1km公路可消耗粉煤灰上万吨 回填后覆土，可作为耕地、林地或建设用地 （4）生产农肥和土壤改良 含硅、钙、磷以及各种微量元素的工业废物，改性后，可作为农 肥使用 利用粉煤灰、炉渣、钢渣、黄磷渣和赤泥及铁合金渣等制作硅钙 肥、钙镁磷肥