工业固体废物的处理与利用课件.ppt

5 工业固体废物的处理与利用,主要内容,教学目标,1.了解典型工业固体废物资源化回收利用途径 2.能结合本章学习，举出矿业、冶金工业、能源工业、化学工业、石油化学工业等领域固体废物资源化利用实例 3.着重掌握冶金、能源、化学工业中固体废物资源化的新思路、新技术及发展方向,5.1 矿业固体废物的处理利用,5.1.1 矿业固体废物的种类与性质,5.1 矿业固体废物的处理利用,矿业固体废物的产生黑色金属矿山、有色金属矿山、黄金矿山等在采矿、选矿、冶炼和矿物加工过程中，产生的数量庞大的固体或泥状废物，主要包括选矿尾矿、采矿废石、赤泥、冶炼渣、粉煤灰、炉渣、浸出渣、浮渣、电炉渣、尘泥等,5.1.1 矿业固体废物的种类与性质,5.1 矿业固体废物的处理利用,5.1.2矿业固体废物的综合利用技术,1.回收有价金属 铁矿、有色金属、非金属矿的采选回收率分别为60-67%、30-40%、25-40%尾矿中含铜、铅、锌、铁、硫、钨、锡等，以及钪、镓、钼等稀有元素及金、银等贵金属 铁矿尾矿：高梯度磁选机回收细粒赤铁矿；有色金属矿山尾矿：回收金属精矿，如对部分硫化矿尾矿进行浮选回收银试验，可获得含铋银精矿，采用三氯化铁盐酸溶液浸出，最终获得海绵铋和富银渣；金属尾矿：黄金价值高，但在地壳中含量很低，所以从金矿尾矿中回收金就显得更为重要。对尾矿经过再富集，可进一步回收金及其他金属。2.采空区回填、泄土造田 耗资少、操作简单,5.1 矿业固体废物的处理利用,冶金矿山固体废物的综合利用,3.生产建材 尾矿制砖：免烧砖、墙体砌块、蒸养砖、建筑用砖、铺路砖、涂化饰面砖等 生产水泥和混凝土：代替部分水泥原料；作为原料配置混凝土；作为混凝土的粗细骨料直接使用 生产玻璃：利用高钙镁型尾矿生产饰面玻璃，铁尾矿用量可达70-80%；作为生产微玻璃材料，能改善为玻璃性能 用作其它建筑材料：如陶瓷、石莎英、微晶玻璃等4.用作龙肥 用作其它建筑材料：如铁尾矿含少量磁铁矿，经磁化后，再掺加适量的N、P、K等，得磁化复合肥；镁尾矿中含CaO、MgO和SiO2可用作土壤改良剂；锰尾矿除含锰外，通常还含P2O5、Cl-、SO42-、MgO和CaO等，可作为一种复合肥使用；钼尾矿施于缺钼的土壤，有利于农业增产，降低食道癌的发病率。,5.1 矿业固体废物的处理利用,煤矸石的资源属性与利用途径,5.1 矿业固体废物的处理利用,煤矸石的资源属性与利用途径,5.2 冶金工业固体废物的处理利用,5.2.1 冶金工业固体废物的种类及其性质,5.2 冶金工业固体废物的处理利用,高炉渣,高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，其主要化学成分是CaO、Al2O3、SiO2、MgO、MnO、FeO和S等组成的硅酸盐和铝酸盐。此外有些矿渣还含有微量的TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3等，其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2等四种主要成分在高炉渣中占90%以上。目前，我国除17的钒钛高炉渣、含放射性稀土元素的高炉矿渣没有利用外，普通高炉矿渣基本上全部利用。,5.2.1 冶金工业固体废物的利用,5.2 冶金工业固体废物的处理利用,高炉渣主要处理利用途径,5.2 冶金工业固体废物的处理利用,钢渣,钢渣是炼钢过程中排出的废渣，数量约为钢产量的15%20%。根据炼钢所用炉型的不同，钢渣分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。钢渣的形成温度为15001700，在高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状或粉状；转炉渣和平炉渣一般为深灰、深褐色；电炉渣多为白色。钢渣主要由CaO、MgO、Al2O3、SiO2、MnO、FeO、P2O5等氧化物组成，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。各种成分的含量依炉型、钢种不同而异，有时相差悬殊。,5.2 冶金工业固体废物的处理利用,钢渣,钢渣制水泥,钢渣中选钢铁,钢渣用于路基垫层,作农肥和酸性土壤改良剂,钢渣的处理利用途径,作钢铁冶炼溶剂,5.3 能源工业固体废物的处理利用,5.3.1 粉煤灰的性质,粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的非挥发性煤残渣，包括漂灰、飞灰和炉底灰三部分。根据煤炭灰分的不同，粉煤灰的产生量相当于电厂煤炭用量的2.55.0。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状多孔固体集合物，属火山灰类物质，外观类似水泥，颜色从乳白到灰黑，其物化性质取决于燃煤品种、煤粉细度、燃烧方式及温度、收集和排灰方法等。,5.3 能源工业固体废物的处理利用,粉煤灰,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。,5.3 能源工业固体废物的处理利用,5.3.2 粉煤灰的加工与利用,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。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,5.3 能源工业固体废物的处理利用,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废水处理工程中的应用：粉煤灰本身已具有较强的吸附性能，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57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。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,5.3.2 粉煤灰的加工与利用,5.4 化学工业固体废物的处理利用,5.4.1 化学工业废渣的种类与特性,化学工业固体废物是指化工生产过程中产生的固体、半固体或浆状废物，包括生产过程中产生的不合格产品、副产物、失效催化剂、废添加剂及原料中夹带的杂质等；直接从反应装置排出的或在产品精制、分离、洗涤时由相应装置排出的工艺废物；以及空气污染控制设施排出的粉尘，废水处理产生的污泥，设备检修和事故泄漏产生的固体废物及报废的旧设备、化学品容器和工业垃圾等。,分类,（1）按行业和工艺过程分 可分为无机盐工业废物（铬渣、氰渣、磷泥等）、氯碱工业废物（盐泥、电石渣等）、氮肥工业废物（主要是炉渣）、硫酸工业废物（主要是硫铁矿烧渣）、纯碱工业废物等。（2）按废物主要组成分 可分为废催化剂、硫铁矿烧渣、铬渣、氰渣、盐泥、炉渣、各类炉渣、碱渣等。,5.4 化学工业固体废物的处理利用,特性,化工废渣主要有如下特点：（1）固废产生量大。根据统计，一般每生产1t化工产品便会产生1t固体废物，有的产品甚至产生812t固体废物。全国化工企业每年产生约3.72107t固体废物，占全国工业固体废物产生量的约6.16%。因此，是一种较大的固体废物污染源之一。（2）危险废物种类多，有毒物质含量高，对人体健康和环境危害大 化工废渣中相当一部分具有急毒性、反映性及腐蚀性等特点。尤其是危险废物中有毒物质含量高，对人体和环境会造成较大危害。（3）再生资源化潜力大。化工固废中有相当一部分是反应的原料和反应副产品，而且部分废物中还含有金、银、铂等贵重金属。通过专门的回收加工工艺，可以将有价值的物质从废物中回收，已取得经济、环境双重效益。,5.4 化学工业固体废物的处理利用,5.4 化学工业固体废物的处理利用,铬渣,铬渣的化学组成通常，每生产1t金属铬会排放约10t铬渣，每生产1t铬盐排放35t铬渣，铬渣的化学成分见下表：,5.4.2 化学工业废渣的处理与回收,5.4 化学工业固体废物的处理利用,铬渣的无害化处理,铬渣的化学组成由于铬渣的物相组成复杂、危害大，在综合利用之前，需进行无害化治理,5.4 化学工业固体废物的处理利用,铬渣用作建筑材料生产辉绿岩铸石生产铬渣棉制砖制水泥 用作玻璃制品的着色剂在玻璃熔制过程中引入含铬化合物时，该玻璃可吸收某些波长的光，呈现与透过部分波长的光相应的颜色。玻璃料在高温熔融时，Cr6+不稳定，转化为Cr3+，而使玻璃呈现绿色,5.4 化学工业固体废物的处理利用,代替石灰用于炼铁。铬渣中含约5060的MgO和CaO，此外尚含1020的Fe2O3，这些都是炼铁所需的成分 代替蛇纹石生产钙镁磷肥利用铬渣中的钙、镁节约了蛇纹石，使每t成本降低l0以上 在生产中因以煤或焦炭为燃料和还原剂，所以可把铬渣中的Cr6+还原成Cr3+，达到无害化的目的,制备其他铬系产品铬渣经过还原、分离、浸取、蒸发、酸化等工艺，可制成Na2Cr2O7、Na2S等产品；铬渣与废盐酸混合，加入解毒剂、添加剂，可制成铬黄、石膏和氧化镁等,5.4 化学工业固体废物的处理利用,磷石膏,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0.7330.880g/cm3、粘性较大、呈酸性、略有异味；其主要成分为二水石膏(CaSO42H2O)，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。,5.4 化学工业固体废物的处理利用,磷石膏的资源化途径,1.磷石膏生产水泥水泥缓凝剂：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。改性方法主要有：水洗处理：将磷石膏以水膏比为（35）:1的比例混合，搅拌静止4h，去除上层悬浮物；将磷石膏煅烧，再用石灰中和，最后水化；将干燥过的磷石膏加石灰中和，再入窑煅烧，再水化；将磷石膏自然晾晒半年左右；将含有25%游离水的磷石膏用窑灰和石灰、电石渣按2:1的比例搅拌中和，使磷石膏含水量降至9%左右，再加压成型；用柠檬酸处理磷石膏，把磷、氟转化为可水洗的柠檬酸盐、铝酸盐以及铁酸盐。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。其工艺过程主要由磷石膏干燥、脱水、煅烧、水泥烧成、SO2净化、SO2转化吸收等工序组成。生产低碳型硫铝酸盐水泥：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。,5.4 化学工业固体废物的处理利用,磷石膏的资源化途径,2.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 3.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,5.4 化学工业固体废物的处理利用,磷石膏的资源化途径,4.生产化工产品制硫酸铵和碳酸钙制硫酸钾制硫脲和碳酸钙磷石膏在过磷酸钙生产中的应用：磷石膏可取代低品位磷矿石，与高品位磷矿相混合生产合格过磷酸钙，过磷酸钙产量可增长20%以上,5.用作土壤改良剂磷石膏呈酸性，pH值一般在14.5，且含有作物生长所需的磷、硫、钙、硅、锌、镁、铁等养分，可代替石膏用作盐碱土壤的改良剂，消除土壤表层硬壳、减轻土壤粘性、增加土壤渗透性、改良土壤理化性状、提高土壤肥力。将磷石膏和尿素在高湿度下混合、干燥，可制成吸湿性小而肥效比尿素高的长效氮肥尿素石膏,5.4 化学工业固体废物的处理利用,硫铁矿渣,硫铁矿渣的成分硫铁矿渣是硫铁矿在沸腾炉中经高温焙烧产生的废物,5.4 化学工业固体废物的处理利用,硫铁矿渣的资源化利用途径,1.炼铁直接掺烧：硫铁矿渣在炼铁厂烧结机中以10的比例直接掺烧后炼铁，对烧结块的质量和产量均无不利影响，且能降低烧结成本，但处理矿渣量有限经选矿后炼铁：通过控制硫铁矿中Fe35，粒度35mm，及排气口SO2浓度13.313.5，渣色为棕黑色，使炉子排出的矿渣以磁性铁为主，这样得到的渣不经还原焙烧就可以进行磁选，产出的尾砂可作为水泥厂的原料，此法对于含铁量偏低(小于40)或含硫量偏高(大于1)的矿渣，可在磁选前于球磨机矿石入口掺入一定量的低品位的自然矿(含铁23左右)混合磁选，以提高铁精矿的品位和降低含硫量回收有色金属,5.4 化学工业固体废物的处理利用,硫铁矿渣的资源化利用途径,2.生产净水剂利用硫铁矿渣较高的铁含量（5560）、较细的粒度（0.040.15mm），采取盐酸法或硫酸法，生产无机铁系凝聚剂(净水剂)，是目前研究较多的综合回收途径盐酸法制聚合氯化铝硫酸法制聚合羟基硫酸铁,5.4 化学工业固体废物的处理利用,硫铁矿渣的资源化利用途径,3.制铁系产品主要途径有：高温还原制取金属化团块(即海绵铁)；选矿方法制取铁精矿；生产硫酸亚铁或聚合硫酸铁；干法、湿法生产铁红、铁黄、铁黑、硫酸亚铁等产品。目前国内主要是用硫铁矿渣制高纯氧化铁，方法如下,5.4 化学工业固体废物的处理利用,硫铁矿渣的资源化利用途径,4.其他综合利用硫铁矿渣经加工磨细、磁选富集的磁性精矿粉可用作选煤加重剂在还原气氛中于700温度下磁化焙烧，经盐酸溶解、过滤、浓缩、结晶、干燥、压块、氢还原制得还原铁粉可用作电焊条或粉末冶金的原料它还可用作微量元素肥料，其效果与硫酸铜相同。由其制得的绿矾，与氯化钾一道，可联产硫酸钾、氧化铁及氯化铵等产品在建材方面，可用于制砖，作建筑用砂浆。硫铁矿渣还可处理含硫废水、有机废水，并用作气体脱硫剂等,5.5 石油化学工业固体废物的处理利用,5.5.1 概述,石油化学工业固体废物主要包括在生产过程中产生的固态、半固态以及容器盛装的液体、气体等危险废物。按生产行业可分为石油炼制行业固体废物、石油化工行业固体废物和石油化纤行业固体废物。石油炼制行业固体废物主要有酸碱废液、废催化剂和页岩渣；石油化工、石油化纤行业固体废物主要有废添加剂、聚酯废料、有机废液等。,5.5 石油化学工业固体废物的处理利用,废碱液的处理利用,废碱液的处理利用,二氧化碳中和法回收环烷酸、碳酸钠为减轻设备腐蚀和降低硫酸消耗量，可采用此法,硫酸中和法回收环烷酸、粗酚 常压直馏汽、煤、柴油的废碱液中环烷酸含量高，可以直接采用,其他方法,5.5.1 概述,5.5 石油化学工业固体废物的处理利用,废酸液的处理利用,废酸液的处理利用,废酸液浓缩目前使用比较广泛的成熟方法为塔式浓缩法。此法可将70%80%的废酸液浓缩到95%以上。,硫热解法回收硫酸 目前国内回收硫酸多送到硫酸厂，将废酸喷入燃烧热解炉中进行处理。,其他方法,5.5 石油化学工业固体废物的处理利用,页岩渣的处理利用,思考题,1.何谓固体废物资源化？2.简述固体废物资源化的原则和基本途径。3.钢渣处理工艺有哪几种？试比较各自优缺点？4.利用粉煤灰可回收利用哪几种工业原料？简述各种回收方法。5.试简述硫铁矿渣的回收利用方式。,Thank You!,