矿业环境工程十四.ppt

,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置固体废物处置：对在当前技术条件下无法继续利用的固体污染物终态，由于其自行降解 能力很微弱，可能长期停留在环境之中，为了防止这些固体污染物质对 环境的影响，必须把它们放置在某些安全可靠的场所。这就称之为固体废 物处置。海洋处置、陆地处置固体废物最终安全处置的原则：(1）区别对待、分类处置、严格管制危险废物和放射性废物。固体废物种类繁多，危害特性和方式、处置要求及所要求的安全处置年限均各有不同。(2）最大限度地将危险废物与生物圈相隔离。固体废物，特别是危险废物和放射性废物，最终处置的基本原则是合理地、最大限度地使其与自然和人类环境隔离，减少有毒有害物质 释放进入环境的速率和总量，将其在长期处置过程中对环境的影响减至最小程度。(3）集中处置原则。固废污染防治法把推行危险废物的集中处置作为防治危险废物污染重要措施和原则。对危险废物实行集中处置，不仅可以节约人力、物力、财力，利于监督管理，也是有效控制乃至消除危险废物污染危害的重要形式和主要的技术手段。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置处置的基本要求(1)处置场所要安全可靠.(2)处置场所要设有必须的环境保护监测设备，要便于管理和维护。(3)被处置的固体废物中有害组分含量要尽可能少，固体废物的体积要尽量小.(4)处置方法要尽量简便、经济，既要符合现有的经济水准和环保要求，也要考虑长远的环境效益。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置一般固体废物的处置方法：(1）土地堆存法。适于处置不溶解（或低溶性）、不扬尘、不腐烂变质等不危害周围环境的固体颗粒物。堆存场应设在山沟、山谷或坑洼荒地，尽量做到贮量大，使用年限长，运营方便，绝不应占用良田。(2）填埋法(3）筑坝堆存法(4）土壤耕作法 土壤耕作法是利用上壤中的微生物将固体废物分解，以有效地处理某些可生物降解废物。适用于可以机械耕作的中性土壤区，所处理的废物应该是无毒的成经过无毒化处理的。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置工业有害渣的最终处置：工业有害渣：工业生产中排出的有害渣包括：有毒的、易燃的、有腐蚀性的、传染疾病病的、有化学反应性的以及其他有害的固体废物。工业有害渣无害化处理和最终处理方法：焚化法 化学处理法 生物处理法 海洋投弃 填埋法,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 填埋处置就是在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的技术。此法在国内外应用都很普遍。土地填埋的最大优点：工艺简单、成本低，能处置多种类型的固体废物；其致命的弱点：是场地处理和防渗施工比较难于达到要求。目前，国内外习惯采用的填埋方法主要有：卫生土地填埋，安全土地填埋及浅地层埋藏处置。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 1.卫生土地填埋 是指把被处置的固体废物如城市生活垃圾、建筑垃圾、炉渣等进行土地填埋，这样对公众健康和环境的安全不会产生明显的危害。卫生土地填埋分：厌氧、好氧和准好氧三种类型。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 1.卫生土地填埋（1）场地的选择（2）地下水的防护系统（3）填埋场气体的产生与控制,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 1.卫生土地填埋,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 1.卫生土地填埋,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 2.安全土地填埋 与卫生土地填埋的主要区别：安全土地填埋场必须设置人造或天然衬里，下层土壤或与衬里相结合处的渗透率应小于10-8cm/s；最下层的土地填埋场要位于该处地下水位之上；要配备浸出液收集、处理及监测系统。显著特点是有效地保护地下水免受污染 理论上:可以处置一切有害和无害的废物 实际中:对有毒物进行填埋处置时要谨慎，应首先进行稳定化处理。对于易燃性废物、化学活性强的废物、挥发性废物和大多数液体、半固体和污泥，一般不 要采用土地填埋方法。土地填埋也不应处置互不相容的废物，以免混合后发生爆炸，产生或释放出有害、有毒气体。（1）填埋场衬垫系统（2）场地监测,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 3.浅地层埋藏处置 放射性固体废物不能采用卫生填埋和安全填埋的方法处置。为了防止其对生物系统的污染，必须有特殊而更加安全的填埋方法，这就是浅地层埋藏处置。所谓浅地层埋藏处置，是指在浅地表或地下具有防护覆盖层的、有工程屏障或没有工程屏障的浅埋处置，埋深在地面以下50m范围内。浅地层埋藏处置方法借助上覆较厚的土壤覆盖层，既可屏蔽来自填埋废物的射线，又可防止天然降水的渗入。当废物的容器发生泄漏时，还可通过缓冲区的土壤吸附加以截留。浅地层埋藏处置主要适于处置用容器盛装的中低放射性固体废物。处置放射性固体废物一般都要进行预处理。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 一、固体废物土地填埋处置 3.浅地层埋藏处置 浅地层埋藏处置主要适于处置用容器盛装的中低放射性固体废物，其具体要求如下：(1)被处置废物中的放射性核素的半衰期大于5年，小于等于30年，其比活度应小于等于3.71010Bq/kg。(2)核素的半衰期小于或等于5年，其比活度可不限。(3)在300500年内，放射性物质的比活度能降到非放射性固体废物水平的其它废物。(4)废物应是固体形态(或预处理固化)，其中游离态部分不得超过废物体积的1。(5)废物应具有足够的化学、生物、热和辐射稳定性。(6)废物的比表面积小，弥散性低，且放射性核素的浸出率低。(7)废物不得产生有毒、有害气体。(8)废物不得含有易燃、易爆、易生物降解及病菌等物质。,3.浅地层埋藏处置,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 二、固体废物的土地耕作处置 土地耕作处置是指利用现有的耕作土地，将固体废物分散在其中，在耕作过程中由生 物降解、植物吸收及风化作用等使固体废物污染指数逐渐达到背景程度的方法。土地耕作处置固体废物具有工艺简单、操作方便、投资少、对环境影响小等优点，能够起到改善某些土壤的结构和提高肥效的作用。采用土地耕作处置应慎之又慎。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 二、固体废物的土地耕作处置 土地耕作处置的影响因素（1）废物成分 有机成分在天然土体中较易降解且能提高肥效，一些无机组分则可改良土壤的结构，而过高的盐量和过多的重金属离子则难于得到有效的处置。据报道，用土地耕作法处置污泥时，每公斤污泥中的重金属最高含量限定为：Cd 10mg，Hg 10mg，Cu 100mg，Ni 200mg，Pb 1000mg，Zn 2000mg；废物中还不能含有足以引起空气、底土及地下水污染的有害成分。(2)土地耕作深度 土地耕作处置土壤的表层最好；一般选择耕作处置的土层深度为1520cm。(3)废物的破碎程度 废物的比表面积越大，与微生物的接触就越充分，其降解速度就越快、越彻底。因此，对固体废物进行破碎预处理或采用多次连续耕作的方法，能加快生物降解。(4)气温条件 土地耕作处置要避开寒冷的冬季，春夏季节最适宜。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 三、海洋处置 海洋处置就是利用海洋巨大的环境容量和自净能力，将固体废物消散在汪洋大海之中。而且，大洋远离人群，污染物的扩散不容易对人类造成危害。据资料报道，本世纪60年代以前，美国就是利用海洋来处置固体废物，包括对放射性废物的处置。已有越来越多的国家和地区关注海洋处置问题，共同的指导思想是，既不能放弃海洋这一巨大的环境容量空间，又不能让其受到污染而危害人类的生存。两部海洋处置的国际公约：奥斯陆协定和伦敦协定 海洋处置废物的允许准则是：生物试剂、化学试剂、放射性试剂、强放射性废物、可能冲蚀海岸的永久性情性漂浮物质均属于禁止海洋处置废物；汞、镉等有毒金属、有机卤素及漂浮油脂类物质禁止大量向海洋倾倒；有机硅化合物、无机工艺废料、有机工艺废物及某些重金属元素或化合物也要严格控制采用海洋处置。我国政府对海洋处置基本上持否定的态度，为了严格控制利用海洋处置废物，我国制定了一系列有关海洋倾倒的管理条例,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 三、海洋处置 海洋处置必须注意的问题：(1)处置之前，应通过小型试验来研究可能对生态环境的影响。(2)对废物进行全面分析测试，参照有关国际公约和国内的管理条约，确定废物海洋处置的可能性和可行性；(3)可以用其它方法处置的废物，要通过经济比较来决定是否采用海洋处置，还必须进行社会效益和环境效益的分析。海洋处置废物的方法有两种：海洋倾倒、远洋焚烧。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 三、海洋处置 1.海洋倾倒 海洋倾倒就是用船舶或飞机把废物运到选定的海洋，然后将其扔进海中。海洋倾倒操作很简单，可以直接倾倒，也可以先将废物进行预处理后再沉入海底。为了运输和操作方便，被处置的固体废物一般要进行预处理，包装或用容器盛装，也可以用混凝土块固化。倾倒所用的容器，均需要有明显的标志。海洋倾倒要求选择合适的深海海域，且运输距离不是太远，又不会对人类生态环境造成影响：一般应根据距离陆地的远近、海水的深度、洋流的流向以及对鱼场的影响等因素来确定，场址要符合有关的海洋法规，不影响海洋性质标准，不破坏海洋生态平衡。选择远离陆地的海沟处且洋流向深海的地方一般比较可靠。安全的海洋处置地点一般都要花费高额运输费用，因此海洋处置目前主要用来处置有毒物质及放射性物质。自1949年以来，美国在大西洋和太平洋一共倾倒了大约9万个放射性废物容器，还在墨西哥海湾处置了一批有毒废物和废酸。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 三、海洋处置 2.远洋焚烧 远洋焚烧的法律定义是指以高温破坏有毒有害废物为目的，而在远离人群的海洋焚烧设施上有意焚烧废物或其它物质的行为。海洋焚烧设施一般包括船舶、平台或其它人工 构筑物。远洋焚烧能有效保护人类周围的大气环境，凡不能在陆地上焚烧的废物，采用远洋焚烧是一个较好的办法。远洋焚烧的优点：在大洋中焚烧时所产生的氯化氢气体经冷凝后可直接排入海中稀释，焚烧后的残渣也可直接倾入大海。处置的费用比陆地便宜，因为它对空气净化的要求低，工艺相对简单。远洋焚烧的处置费用比海洋倾倒要贵，据资料报道，每吨废物焚烧处置的费用为5080美元。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第六节 固体废物的处置 三、海洋处置 2.远洋焚烧 远洋焚烧的操作要求：(1)焚烧器要有供给空气和液体的液、气雾化功能，一般用同心管制成输送管。(2)焚烧系统的温度要控制在1250以上。(3)焚烧器的燃烧效率应达到99.95土0.05(4)焚烧器的炉台上不应有黑烟或火焰延露。(5)配有现代化通讯设备，焚烧过程随时对无线电呼叫作出反应。(6)焚烧有机废物，应用双层结构的船舱贮运废物，并将废物盛在甲板下的船舱中(底层装水或其它)，以防止因触礁泄漏而造成海洋污染。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理,一、,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的分类 1.以石英为主的高硅型尾砂。尾砂的矿物成分主要为石英，SiO2含量大于80.这类尾砂可以直接用来作为建筑材料，如作混凝土的掺和料生产硅酸盐水泥和硅酸盐制品等。当SiO2，含量超过90时，还可直接生产玻璃。2.以长石、石英为主的富硅型尾砂。尾砂的矿物成分主要为长石和石英，SiO2的含量为6080，Na2O+K2O的量可达49 这类尾砂可作为生产玻璃的配料，也可用于生产其它普通玻璃的制品,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的分类 3.以方解石为主的富钙型尾砂。尾砂所含矿物成分以方解石或石灰石为主，CaO的含量可达30 这类尾砂可用作水泥生料生产普通硅酸盐水泥。4.成分复杂型尾砂。除上述三种类型外的尾砂大多可以归为此类，其矿物成分较复杂，化学成分种类 且含量特征不突出。当MgO、Fe2O3，、FeO、MnO2、TiO2等含量较高时，可用于生产铸石或陶粒制品。对这类尾砂还要注意考虑回收其中的伴生有价组分。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 1.尾矿的综合处理与利用的主要途径(1)回收有价金属(2)生产高附加值产品(3)回填采空区(4)生产矿物肥料和土壤改良剂(5)在尾砂堆场上覆土造地,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 2.尾矿的综合处理与利用的一般原则 选择最佳的技术方案 经济效益与环境效益并存 优先开发利用尾矿中的有价组分 先利用后处置 开发利用前要先对尾砂进行勘察评价,3、回收有价金属尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步的开发，回收。例如，从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分；从锡尾矿中能回收铅、锌、锑、银等金属元素；全国铁尾矿品位平均11%,最高达27%，如以回收品位达61%的铁精矿，产率2%3%计算，每年从铁尾矿中就可增产300万400万吨铁精矿，相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。据1988年有关资料报道，云南锡业公司已累计堆存尾矿1.28亿吨。据估算此尾矿中含锡19.2万吨，并伴有铅90万吨，铜、锌各10万吨，钨、铋8000 吨，铁近10万吨，这是云锡重要的后备资源。该公司有一个50t/d的试验车间专门对老尾矿进行半工业试验，两个选矿工段处理老尾矿。1971年至1985年底，共处理老尾矿1123623t，共回收精矿及富中矿、贫中矿含锡1286.407t，铜精矿含铜443t。,3、回收有价金属白银有色金属公司1979年2月建成了日处理3000t的选矿系统，处理浸染铜尾矿。经5年实践，能产出品位40%的优质硫精砂，硫的回收率80%以上，使原来未被利用的硫回收利用，19801984年累计获利360万元。铜陵有色金属公司主要利用老选厂原有设施，增建回采、运输及选矿系统。建成了年处理尾矿能力30万吨，产硫精矿（35%）3万吨，铁精矿（60%）4万吨的从老尾矿再选回收硫铁的设施。自1975年投产至1986年，已完成尾矿处理量424.3万吨，生产硫精矿56.3万吨、铁精矿77.1万吨，创利润2281万元。大冶有色金属公司铜绿山铜矿、赤马山铜矿从尾砂中回收铁；丰山铜矿从尾砂中回收金；新冶铜矿从尾砂中回收白钨等。其中铜绿山铜矿的尾砂强磁选铁工程，铁的回收率达71，投产5年，已累计生产铁精矿50多万吨，创利2000万元。中条山有色金属公司从选矿厂废渣中回收金。在铜的选矿过程中，常有部分伴生金积存并富集在浮选作业各部位的废渣中，尤其在废旧浮选机底部的沉砂、精矿泡沫输送管的结垢及浮选泡沫槽的结垢中含金最多这种固体废物每年约 56t，每吨含金平均为1200g。采用酸浸除杂重选富集火法熔炼的回收工艺，最后可得85%以上的合质金，回收率85%90%，每年可回收黄金5kg，盈利20万元。宜春钽铌矿从生产钽铌精矿的重选尾矿中回收锂云母、长石粉，于1976年建成了一座日处理100t重选尾砂的锂云母浮选综合回收车间，到1990年销售锂云母精矿达18986t，长石粉61844t。“七五”期间锂云母精矿累计8.83万吨、长石粉36.24万吨，综合回收创产值占工业总产值的3L 85。石铜矿用重磁选铁精矿工艺从离析浮选产生的尾矿中回收铁精矿，获得含铁55以上的铁精矿，产率10%，回收率20%。水口山矿务局山选矿过程的铅中砂尾矿中提取成品金。瑶岗仙钨矿从尾矿中回收铜和银。江西德安锑矿用废石浮选有价金属，选出锑精矿品位为40%，回收率达83.1%。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 1.尾矿的综合处理与利用的主要途径(1)回收有价金属,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 1.尾矿的综合处理与利用的主要途径(1)回收有价金属,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 1.尾矿的综合处理与利用的主要途径(1)回收有价金属,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 4.尾矿、废石用于井下充填 矿山采空区的回填是直接利用尾矿最行之有效的途径之一。一般每采1t矿石需要回填0.250.4m3废石并用尾矿做充填料，其充填费仅为碎石水力充填费用的1/41/10。金川龙首矿在细砂胶结充填中，采用粒径3mm以下棒磨尾矿作充填料，效果很好；凡口铅锌矿19851986年两年共产出尾砂62万吨，用于充填的有24.8万吨，利用率40%。采矿废石产出 14.3万吨，用于充填1.79万吨，利用率13%。云南锡业公司利用地面、井下产出的废石，经磨细加工成合格细砂，作为井下充填骨料。减少了地面废石堆积面积和对环境的污染，比到外地运细砂作充填骨料节省成本。大冶有色金属公司铜绿山铜矿利用尾矿作井下胶结充填的原料。自1980年5 月胶结充填系统建成投产以来运转一直正常，每天可处理尾矿320t左右（全年约10万吨）。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 5、尾矿库、废百场复垦植被及建立生态区矿山土地复垦己经成为矿山环境综合治理的一项重要技术，国外对矿山环境治理中土地复垦技术的研究主要是基于生态恢复技术手段的研究与实践，多涉及植被恢复、土地复垦中矿山排放物中有毒物质处理、土地复垦后植物生长机理等方面，侧重矿山生态系统恢复的研究。中条山有色金属公司在篦子沟铜矿的莫家洼和韩家沟两个服役期满的矿山已开始闭库造田，运土约14万立方米，覆盖土层平均厚度约400600mm，共造田286681多平方米。经多年耕作，种植的蔬菜、瓜果、粮食都获得了好收成，收获的小麦、玉米等经化验含重金属毒物都未超过国家食品卫生标准，且尾矿库被绿色植物覆盖后，提高了当地空气湿度，空气中粉尘浓度大大降低。这两个尾矿库已列为北京矿冶研究总院与澳大利亚合作创办的中澳矿山废弃物管理研究中心的试验研究基地。辽宁芙蓉铜矿、桓仁铅锌矿利用尾矿库造田86671m2，在尾矿库上铺盖150250mm厚的土层，种植高粱、玉米、大豆、土豆等农作物，一般长势很好。高梁、玉米平均亩产100150kg，白薯、土豆500多千克，且很少有病虫害。盘古山钨矿在停用的尾矿库进行复垦，建起了一座旱冰场，矿区公园也有一部分坐落在此尾矿库上。对坝坡进行了多年种植试验，完成了6000 m2以上的坝坡种植绿化。西华山钨矿发动职工义务劳动将已封闭的尾矿库进行复垦种植，复垦面积1万平方米以上。郑州铝厂小关铝土矿，19641977年在废石场复田480024 m2，做到了当年复田，当年播种，当年收获。经3年种植后恢复到原来同类耕地的产量。山西铝厂孝义铝矿从1988年开展复垦研究工作。被国家土地局列为国家土地复垦点，中国有色金属工业总公司决定该矿为总公司重点复垦企业之一。北京矿冶研究总院、孝义铝矿和中国科学院生态环境中心一个单位团结协作，在孝义铝矿开展了复垦的科学试验研究，应用生态学原理和系统工程方法，多学科交叉、相互配合，将工程复垦与生物复垦相结合，实验室研究与现场试验相结合，建立了剥采、排土与复垦联合新工艺系统。复垦材料就地使用非常贫瘠的采矿剥离岩土，在国内首先应用了当代国际最新的内生真菌根技术，使土壤活性增加，很快达到熟化，首次使我国有色矿山复垦周期缩短到35年。短短4年孝义铝矿共复垦土地786706m2，由于土壤中化学营养素有利于植物吸收，并增强了植物抗逆能力，复垦地的生产能力比一般农田提高1040，取得了显著的经济和生态效益。该课题1996年通过了国家科委组织的验收鉴定。专家们认为：该课题在有色金属矿山复垦方面达到国内领先水平，在采用生物措施进行有色金属矿山复垦方面达到国际同类研究工作的先进水平。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 6.尾矿的综合处理与利用举例 例1:生产微玻岩：配料熔制退火晶化 例2:烧制 陶瓷制品,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 6.尾矿的综合处理与利用举例 例3:用尾砂制加气混凝土(多孔混凝土)原料(a)铜尾砂,主要组分为石英，绢云母含量2030，二氧化硅成分为 70一80，还含有氧化钙312，尾砂粒度小于 0.3mm的占90。(b)水泥,用400号硅酸盐水泥(c)生石灰,含氧化钙96。(d)发气剂。采用NAK1铝粉(e)起泡稳定剂。用树脂皂角,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 6.尾矿的综合处理与利用举例 例3:用尾砂制加气混凝土(多孔混凝土)试制工艺。将铜尾砂、炼铜废渣、石灰分别磨细，过0.085mm筛，使铜尾砂筛余量为810，炼铜废渣筛余量为3，石灰筛余量为5。然后用尾砂和炼铜废料与水泥或生石灰掺配制成混合料。再加入铝粉悬浮液和气泡稳定剂，浇注入模后，静置10一15h，送蒸压养护。采用不同配比的混合料，在养护制度为升温4h、恒温6h、降温3h、8个大气压养护下，即可获得合格的产品。,第五章 矿业固体废弃物处理与资源化 第七节 有色金属矿山尾矿处理尾矿的综合处理与利用 6.尾矿的综合处理与利用举例 例4:用尾砂生产水泥,例4:用尾砂生产水泥,