工业固体废弃物的资源化处理

煤矸石除了上述用途外，还有很多用途，如采 用洗选的方法回收其中的精矿，可用作化工产品的 原料，人行道地砖、下水道等建筑材料，硅酸铝耐 火纤维系列产品的原料等。
1.磷石膏的组成
– 随着高浓度磷复肥、磷酸和洗涤剂工业的迅速发展，磷 石膏废渣急剧增加（每生产1t磷酸约排放5t磷石膏） – 磷石膏一般为黄白、浅黄、浅灰或黑灰色的细粉状固体 ，含水率20%～30%、容重0.733～0.880g/cm3、粘 性较大、呈酸性、略有异味；其主要成分为二水石膏 (CaSO4· 2H2O)，并含有少量的SiO2、Al2O3、 Fe2O3、CaO、MgO、P2O5及F等杂质，以及微量的 镉、砷、铅等重金属离子，铈、钒、钛等稀有元素和镭 、铀等放射性元素。
◦ 6.生产功能性新型材料 – 粉煤灰可作为生产吸附剂、混凝剂、沸石分子筛与填料 载体等功能性新型材料的原料，广泛用于水处理、化工 、冶金、轻工与环保等方面。如粉煤灰在作为污水的调 理剂时有显著的除磷酸盐能力；作为吸附剂时可从溶液 中脱除部分重金属离子或阴离子；作为混凝剂时，COD 与色度去除率均高于其它常用的无机混凝剂；而利用粉 煤灰制成的分子筛，质量与性能指标已达到或超过由化 工原料合成的分子筛。

化学处理 物理处理 生物处理
——主要用于处理无机废物，如酸、碱、重金属废液、氰化物、 乳化油等，处理方法有溶剂浸出、化学中和、氧化还原。 ——包括重选、磁选、浮选、拣选、摩擦和弹跳分选等各种相分 离及固话技术。 —— 如适用于有机废物的堆肥法和厌氧发酵法；提炼铜、铀等 金属的细菌冶金法；适用于有机废液的活性污泥法；该法还可用 于生物修复被污染的土壤。
2.煤矸石的组成 煤矸石是煤矿中夹在煤层间的脉石(又 称夹矸石)。大部分煤矸石结构较为致密， 呈黑色，自燃后呈浅红色，结构较疏松。 其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数 量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、 K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒 、钛、钴）。
成分 含量% SiO2 53~65 Al2O3 16~36 Fe2O3 2.3~14. 6 CaO 0.4~2.3 MgO SO2 K2O+Na2 O 1.5~3.9
1.煤矸石的来源 煤矸石是煤炭开采、洗选及加工过程中排放的固 体废物，是一种在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，约占煤炭产量的15%左右。 2.煤矸石的组成 煤矸石是煤矿中夹在煤层间的脉石(又称夹矸石)。大 部分煤矸石结构较为致密，呈黑色，自燃后呈浅红色，结 构较疏松。 其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数 量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、 SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。
– 煤矸石的工程应用
煤矸石在工程方面主要应用于铁路和公路
路基、土地复垦、矿区回填。煤矸石中含有一定的活性物质， 具有较好的路用性能和强度，同时具有很好的抗风雨侵蚀能力 ，因此可用作一般铁路和公路的底基层或路基填料。对于没有 工业利用价值的煤矸石，可充填塌陷区、沟谷和复垦造地，这 样既可使采煤破坏的土地得到恢复，又可减少矸石占地，减少 煤矸石造成的生态问题。一般用于复垦的煤矸石以砂岩、石灰 岩为主，采用推土机回填、压实，根据复垦地耕作、建房、修 路等不同的用途进行处理。
– 煤矸石生产复合肥料 煤矸石中含有炭质页岩和含碳 粉砂岩，有机质含量在15%左右，并含有植物生长所需 的Cu、Co、Mo、Mn等微量元素。近年来我国开始大 力发展以煤矸石为载体生产优质、高效、营养全面、对 环境无污染的无机复合肥和微生物肥料。煤矸石复合微 生物肥料具有克服施用化肥导致的环境污染、肥效不长 、农作物品质下降等功效，具有无毒、无害、无污染、 光谱、优质、高效等特点。
– 煤矸石制砖和水泥
利用黏土成分相近的煤矸石烧制砖，可
实现烧砖不用或少用土，不用或少用煤，能够大量节约黏土 原料，减少对环境的破坏。制砖煤矸石的 SiO2含量应为 55%~70%， Al2O3含量应为15%~25%， Fe2O3含量应小于 5%， CaO含量应小于2.5%， MgO含量应小于1%，S含量应 小于1%；塑性指数为7~17，粒度小于3mm，收缩率小于 4%。煤矸石砖的量完全能满足建筑行业要求，其强度、耐酸 碱和抗冻性均优于普通黏土砖。我国已禁止使用黏土烧砖， 故在这种环境下，煤矸石制砖前景广阔。
– 小型空心砖块 – 硅钙板 – 粉煤灰陶瓷 – 其它建筑制品：辉石微晶玻璃、石膏制品的填充剂、做沥青 填充料生产防水油毡、制备矿物棉、纤维化灰绒、陶砂滤料 ，在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂等
2. 粉煤灰在农业上可用作土壤改良剂、农肥和造 地还田等
3.粉煤灰在环保上的应用
– 在源自文库水处理工程中的应用：粉煤灰本身已具有较强的吸附
由表可知，粉煤灰属硅铝酸盐，其中SiO2 、Al2O3和Fe2O3的含量约占总量的80%，由于富 集有多种碱金属、碱土金属元素，其 pH 值较高； 同时，粉煤灰具有粒细、多孔、质轻、容重小、粘 结性好、结构松散、比表面积较大、吸附能力较强 等特性。
1.粉煤灰在建材工业中的应用
– 水泥、混凝土掺料：粉煤灰与粘土成分类似，并具有火山灰 活性，在碱性激发剂下，能与CaO等碱性矿物在一定温度下 发生“凝硬反应”，生成水泥质水化胶凝物质 ； – 粉煤灰砖：如蒸养粉煤灰砖、泡沫砖、轻质粘土砖、承重型 多孔砖、非承重型空心砖，以及碳化粉煤灰砖、彩色步道板 、地板砖等新型墙体材料。
随风飘散，造成降尘污染； – 矸石中天然放射性元素对人体与环境产生危害；矸石山
崩塌时，危及人畜安全。
4.煤矸石的综合利用
– 煤矸石发电 煤矸石的主要特点是灰分高（40%~70% ）,发热量低，是一种低热值燃料，利用其热值发电和 采暖供热，化害为利，可以提高资源利用率，缓解能源 紧张局面，具有相当的经济效益和社会效益。由于煤矸 石发热值低，一般锅炉无法单独将煤矸石座位燃料利用 ，可将煤掺入煤矸石或采用流化床锅炉燃烧。燃烧后生 成的灰渣，化学活性较高，也可作为建筑材料、化工及 农业原料加以利用。
性能，经硫铁矿渣、酸、碱、铝盐或铁盐溶液改性后，辅以适 量的助凝剂，可用来处理各类废水；在废水脱色除臭、有机物 和悬浮胶体去除、细菌微生物和杂质净化、以及Hg2+、Pb2+ 、Cu2+、Ni2+、Zn2+等重金属离子去除上，粉煤灰均有显 著的处理效果。
– 在烟气脱硫工程中的应用：电厂烟气脱硫的主要方法是 石灰-石灰石法，此法原料消耗大、废渣产量多，但在 消石灰中加入粉煤灰，则脱硫效率可提高5～7倍。 – 在噪声防治工程中的应用：制作保温吸音材料、制作 GRC双扣隔声墙板。 4.粉煤灰的工程填筑应用 – 粉煤灰的成分及结构与粘土相似，可代替砂石，应用在 工程填筑上，如筑路筑坝、围海造田、矿井回填等 5.从粉煤灰中回收有用物质 – 分选空心微珠、提取工业原料、回收稀有金属
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一、概述
1.什么是工业固体废弃物？ 工业固体废弃物是指工业生产、加工过程中产 生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等废物。 按行业主要包括：冶金废渣（如钢渣、高炉渣、 赤泥）、矿业废物（如煤矸石、尾矿）、能源灰渣（如 粉煤灰、炉渣、烟道灰）、化工废物（如酸碱渣、废催 化剂、废溶剂），以及轻工业排出的下脚料、污泥、渣 糟等废物。


填埋 焚烧



生产建材 ——煤矸石、粉煤灰、炉渣等化学成分和黏土较 接近，常开发用于筑路、生产烧结砖、生产混凝 土制品、砌筑砂浆材料。 回收或利用其中的有用组分，开发新产品，取代某 些工业原料 筑路、筑坝与回填 生产农肥和土壤改良
1.概况 粉煤灰是冶金厂、化工厂和燃煤电厂排放的 费挥发行煤残渣，是从煤燃烧后的烟气中收捕下 来的细灰，包括飘灰、飞灰和炉底灰三部分。粉 煤灰是高温下高硅铝质的玻璃态物质经快速冷却 后形成的蜂窝多孔固体集合物，外观类似水泥。 主要组成为：SiO2、AI2O3、FeO、Fe2O3、 CaO、TiO2等
– 生产石膏胶凝材料及建材制品 建筑石膏可以用来生产 粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、各种石膏墙体、天花 板、装饰吸声板、石膏砌块以及其它装饰部件等，属于 轻质建材，广泛用于高层建筑上
– 作为路面基层或工业填料 利用磷石膏与水泥配合加固软 土地基，其加固土强度可比纯用水泥加固成倍提高，且
可节省大量水泥，降低固化剂成本
2.磷石膏的资源化途径
– 水泥缓凝剂：由于磷石膏含有P2O5、氟等杂质影响着水泥
的物理性能，使其初凝时间后延、强度下降，故在使用前， 应进行适当改性。
– 用磷石膏联产水泥和硫酸：原理是将磷石膏高温分解， 所得SO3用于生产硫酸，CaO用于生产水泥。 – 生产低碱型硫铝酸盐水泥：以石灰石、矾土和磷石膏为 原料在立窑中烧制的硫铝酸盐水泥熟料，熟料的主要矿 物为无水硫铝酸钙（约为65%）和硅酸三钙（约为25% ），外掺磷石膏和石灰石磨制而成
0.4~2.4 0.9~4. 0
3.煤矸石的危害
– 露天堆积的矸石山侵占良田、阻塞河道、造成水灾； – 煤矸石自燃释放大量有害气体，如CO、CO2、SO2、 H2S及NOx、CmHn等，甚至引起火灾； – 煤矸石含有微量重金属元素，Pb、Sn、Cr、As等，酸
性淋溶水损伤临近土壤、农作物及水环境；煤矸石细粒