矿业固体废物与资源化利用

2020/10/15
3. 固体废弃物污染的防治
3.1 减量化
固体废物的减量化是指在工业生产过程中，通过对 原辅材料的选择、调整、工艺的改进、产品的科学设计 及管理的完善等途径来达到固体废物产生量的最小化， 主要措施有以下五点。
原辅材料替代 工艺设备改革
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一是选用相比之下较为丰富的资源替代稀有、短缺 的自然资源，并尽量减少其用量；二是采用低毒、少害 或无害的原材料替代有毒有害的原材料；三是尽量使用 再生的二次资源。
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3. 固体废弃物污染的防治
➢ 预处理技术
压实是一种通 过对废物实行 减容化、降低 运输成本、延 长填埋场寿命 的预处理技术。 一般施加的压 力为 200250kg/cm2。
使固体.外形尺 寸减小，使之 便于运输，适 宜于分选或综 合利用以及有 利于提高燃烧、 分解效率及压 实、均匀稳定 填埋等。
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1. 固体废弃物的定义和分类
城市生活垃圾增长率发达国家平均为2-4%，中国为9% （自1979年以来）、7%（1990～2000）。城市垃圾的增长 速度明显高于人口增长速度；国民
经济复苏期，垃圾增长尤其 快（美国达5%）。我国 1999年城市垃圾年产量约 1.44亿吨，年清运量达 1.14亿吨。
矿山环境保护
第四章 矿山固体废物与资源化利用
拓展内容
1 固体废弃物的定义和分类 2 固体废弃物的危害 3 固体废弃物污染的防治
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1.固体废弃物的定义和分类
1.1 固废的定义
定义：人类在生产过程和社会生活中产生的不
再需要或“没有利用价值”而被遗弃的固体或半 固体物质。
往往某一过程中的废物是另一过程的原料，所
分解产物主要有氢、甲烷、碳氢化合物、一氧化碳等可燃气体和 甲醇、丙酮、硫酸、乙醛等液态燃料油及以固态碳等物质。这是低污 染能源回收的一个高效途径，其优点在于能够回收可贮存和运输的燃 料，且尾气排放量和残渣量较少。
湿式氧化：在有水存在和适当的温度及压力下将有机物快 速氧化，生成二氧化碳、水、无机盐等。
2. 固体废弃物的危害
2.2 固废污染的危害
占用土地
堆存1万吨煤矸石，要占用0.5亩土地；堆存1万吨 尾矿，要占用1.7亩土地；堆存1万吨冶炼渣，要占用2 亩土地；堆存1万吨炉渣，要占用2.5亩土地；堆存1万 吨其他渣，要占用2.5亩土地。
污染土壤
固体废物堆置或垃圾填埋处理，经雨水浸淋，其 渗出液及沥滤中含有的有害成分会改变土质和土壤结 构，影响土壤中的微生物活动，妨碍植物的根系生长， 或在植物机体内积蓄，危害食用。
放射性废物 核工业、核Hale Waihona Puke Baidu站、放射性医疗
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金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具
1. 固体废弃物的定义和分类
固体废物产生量（亿吨）
8.00
6.935
5.8
6.142
6.00
4.615
4.00
2.00
0.00
1 1985
2 1990
3 1995
4 2000
我国工业固体废物产生量发展趋势
湿式氧化能有效处理污泥或高浓度有机废水而不需要预脱水；不 产生粉尘和煤烟；灭毒除毒比较彻底；反应时间短。但是限制其广泛 运用的主要原因就是设备的投资和运转费用比较高。
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3. 固体废弃物污染的防治
B. 微生物转化法
利用微生物对有机固体废物的分解作用，使有机固体废物转化为 能源、食品、饲料、肥料，是固体废物资源化处理的有效而又经济的 方法。
２ 化学处理
物理处理 １
３ 生物处理
固化处理 ５
海 洋 处 置
４ 热处理
固废处置方 法
深海投弃
陆
地
处
海上焚烧
置
土地耕作 工程库
贮留池贮存 土地填埋 深井灌注
1. 固体废弃物的定义和分类
1.2 固废的分类
固废的分类
化学性质
有机废物 无机废物
危害状况
有害废物 一般废物
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形状
固体状废物 泥状废物
影响卫生
目前我国不仅90%以上粪便、垃圾未经无害化处 理，而且医院、传染病院的粪便、垃圾也混入普通粪 便、垃圾之中，广泛传播肝炎、肠炎、痢疾以及各种 蠕虫病（既寄生虫病）等，成为环境的严重污染源。
白色污染
我们周围几乎到处可见丢弃的塑料食品袋、包装 袋、饮料瓶、快餐盒等，无处不被废旧塑料困扰，就 连花、草、树木、农作物也处处可见“白旗”悬挂， 无疑这已构成严重的“视觉污染”。
堆肥化
依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生 物，人为地促进有机物向稳定的腐殖质转化的生化过程。 堆肥是一种优质、廉价的土壤改良肥料，具有改良土壤 结构，提高土壤容水性，减少无机氮流失，促进难容磷 肥转化，增大土壤缓冲能力，增进化肥肥效等功效。
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2. 固体废弃物的危害
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占用土地
2. 固体废弃物的危害
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污染土壤
2. 固体废弃物的危害
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污染水体
2. 固体废弃物的危害
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焚烧垃圾污染大气
2. 固体废弃物的危害
生活垃圾影响环境卫生
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道 煤矸石、木料、金属 肉类、谷类、果类、菜蔬、烟草 橡胶皮革、塑料布、纤维、染料、金属等 刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料 化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡
电器、仪器仪表等工业
金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料
纺织服装业 建筑材料 电力工业
布头、纤维、橡胶、塑料、金属 金属、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂石
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2. 固体废弃物的危害
2.1 固废的污染一般途径
直接接触
固
大气
接触
体
呼吸
废
物 源
水体
饮用 接触浸入
人类 疾病
土壤
食物链
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2. 固体废弃物的危害
2.1 固废的污染一般途径
与废水废气不同，固废往往是许多污染成分的终极状态。例如： 废气处理中有害气体或飘尘可富集成为废渣； 废水处理中有害物质或悬浮物可分离成为污泥或残渣 而这些“终态”物质中的有害成分又能转入大气、水体和土壤，成为 其污染的“源头”。
3. 固体废弃物污染的防治
固体废物的组成
1 其它 2 污泥
5.4 5.1 6.01
5
13.5
3 矿渣
4 废酸
5金属渣 20.1
44.9
6 废碱
7 粉尘
1.排放总量（22047万吨）
17.9
2.7
7.2
4.4
15 8.2
44.9
2.资源化利用量（7293万吨）
1 矿渣 2 废酸 3 金属渣 4 废碱 5 粉尘 6 其它 7 污泥
以废物又被称为：放在错误地点的原料。
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废纸 打印纸
1. 固体废弃物的定义和分类
两个重要概念：
固废的处理：将固体废物转化为适于运输、贮 存、利用和处置的过程或操作。 固废的处置：将无法回收利用且不打算回收的固 体废物长期地保留在环境中所采取的技术措施。
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1.固体废弃物的定义和分类
优点:
可回收利用固体废物 燃烧产生的热能；大 幅度减少固体废物的 体积；彻底消除有害 细菌和病毒；破坏有
毒废物。
焚烧的 特点
缺点:
只能处理含可燃物成 分高的固体废物； 容易造成二次污染； 投资运行费用高。
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3. 固体废弃物污染的防治
热解：在无氧或缺氧条件下，将固体有机物加热分解，并 以分解物贮存热量的过程。
一是采用完全不同的工艺原理和技术，从根本上改 造旧的工艺和设备；二是针对旧工艺其薄弱环节，部分 的调整和革新废物产生环节；三是只改变旧工艺条件和 参数以达到减少废物的目的；四是使用高效、先进的使 废物产生量最小化的生产设备。
3. 固体废弃物污染的防治
3.1 减量化
物料循环和综 合利用
一是收集流失的产品和原料，将其返回主体流程 之中；二是回收废物，将其处理成原料和原料组分， 返回原流程中再以利用；三是将回收的废物作为其他 流程的原料生产其他产品； 四是闭路循环及能量回收。
清洁产品
要求产品从设计开始就应考虑产品的生产、使用 和使用后均不应对生态环境和人体健康造成危害。产 品应有合理的包装、使用功能和寿命；产品使用后应 易于回收、再生、重复使用和易于降解与处置。
强化管理
清洁生产要求出发，应加强企业内部管理，对各 个生产环节进行排污审计，从工艺过程管理入手，建 立规章制度和责任制度，加强区域性和厂际间的广泛 联系，促进资源有效利用。
分选是根据物 料的物理、化 学性质方面的 差异，将其中 的不同组分分 开，常用的方 法有：筛选， 重选，磁选等。
固化是将有害固 体废物固定或包 容在惰性无害的 固化基材中，使 他无害化、稳定 化，以便于运输、 利用和处置。主 要有水泥，石灰， 沥青固化等。
➢压实
➢破碎
➢分选
➢固化
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污染水体
固体废物直接排入地表水或其浸出液流入地表水， 会导致固体废物所含的有害成分污染地表水源；固体 废物与雨水、地表水接触混合，其中的有害成分随水 分渗透进入土壤进入地下，污染地下水源。
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2. 固体废弃物的危害
2.2 固废污染的危害
污染大气
固体灰渣中的细粒，粉末受日晒、风吹产生扬尘， 污染周围的大气环境，固体废物长期堆放，由于挥发、 自然化学反应等会产生有害气体污染空气，例如煤矸 石含硫若超过1.5%，长期堆放就会自燃。
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3. 固体废弃物污染的防治
3.2 资源化
固体废物的产生有其必然性，在一定的技术水平上 实施减量化，也不可避免要排放一定数量的固体废物。 固体废物既是环境的污染源，又是宝贵的二次资源，可 以预计随着科学技术的不断发展，废物和原料之间的差 异、界限将逐渐淡化。作为固体废物的资源化，就是针 对已经产生的固体废物进行回收、加工、再生利用。使 其直接变成产品和二次资源的综合利用过程。所以固体 废物资源化技术涉及预处理技术、综合利用技术、分解 技术等。
来源
矿业废物 工业废物 城市垃圾 农业废物 放射性废物
1. 固体废弃物的定义和分类
固体废物的分类、来源和主要组成物
分类 矿业废物
工业废物
来源 矿山、选冶 冶金、交通、机械金属结构等工
业 煤炭 食品加工 橡胶、皮革、塑料等工业 造纸、木材、印刷等工业 石油化工
主要组成物 废矿石、尾矿、金属、废木砖瓦、石灰等 金属、矿渣、砂石、模型、陶瓷、边角料、涂料、管
32.8
6.8 23.9 3.8
50.7
3.最终处置量（3510万吨）
1污泥 2其它 3废碱 4金属渣 5废酸 6矿渣
7
日本工业固体废物的组成
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3. 固体废弃物污染的防治
日本生活垃圾的组成及变化趋势
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3. 固体废弃物污染的防治
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3. 固体废弃物污染的防治
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3. 固体废弃物污染的防治
A. 热化学分解法
热化学分解是利用高温氧化、分解固体废物，使其转化为有用或 无害的物质，并同时回收热能的方法。其主要处理对象是有机物含量 较高且难以微生物降解的固体废物，其方法主要有焚烧、热解、湿式 氧化法等。
焚烧：焚烧是固体废物在高温下分解和深度氧化的过程。
《固废法》中首先确立了固废污染防治的“三化”原则
减量化
资源化
基本原则
无害化
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3. 固体废弃物污染的防治
解决固废污染的技术途径
减量化
通过改革工艺， 如采用无废、少废或 清洁工艺，尽量减少 废物的产生量。
资源化
将废物回收综合 利用，将废物再一 次转化为二次资源。
无害化
即无害化处理 与处置技术，这是 固体废物污染控制 的末端环节，即为 固体废物解决安全 的最终归宿。
炉渣、粉煤灰、烟尘
居民生活
食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料
城市垃圾 农业废弃物
商业机关
市政维护、管理部门 农林 水产
废汽车、废电器、废器具、含有易爆、易燃、腐蚀性
碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥 稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕 、落叶、
腐烂鱼、虾、贝壳、水产加工污水、污泥
基于上述，控制“源头”，处理好“终态 物”是固废污染控制的关键。因此固废的 污染控制可从两方面入手：一是防治固体 废物污染，二是综合利用废物资源。
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2. 固体废弃物的危害
2.2 固废污染的危害
２ 污染土壤
侵占土地 １
固体废物污 染危害
３ 污染水体
影响环境卫生 ５
４ 污染大气
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固废的预处理技术
3. 固体废弃物污染的防治
➢ 资源化技术
资源化就是将废物（或经过预处理后的废物）引入 新的生产—消费系统，使这些废物变为原料或能源得以 利用。由于废物种类繁多，性质复杂，所以固体废物资 源化技术涉及的内容也非常广泛，大体可将其分为以回 收能源为主的热化学分解技术，以获得肥料和原料为主 的微生物转化技术和直接作为原辅材料使用的废物利用 技术三大类。