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1、8.18.1 工业固体废物的处理原则与技术工业固体废物的处理原则与技术8.28.2 矿业固体废物的处理与资源化矿业固体废物的处理与资源化8.3 8.3 煤矸石的处理与资源化煤矸石的处理与资源化8.4 8.4 粉煤灰的处理与资源化粉煤灰的处理与资源化8.5 8.5 钢铁工业固体废物的处理与资源化钢铁工业固体废物的处理与资源化8.6 8.6 化学工业固体废物的处理与资源化化学工业固体废物的处理与资源化8.7 8.7 清洁生产与工业产业园清洁生产与工业产业园主要内容主要内容8.1 8.1 工业固体废物的处理原则与技术工业固体废物的处理原则与技术 1.1.工业固体废物的处理原则与技术工业固体废物的处理
2、原则与技术l工业固体废物是指工业生产、加工过程中产生的工业固体废物是指工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等废物。废渣、粉尘、碎屑、污泥等废物。l按行业主要包括：冶金废渣（如钢渣、高炉渣、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（如渣（如粉煤灰、炉渣、烟道灰）、化工废物（如磷石膏、硫铁矿渣、铬渣）、石化废物（如酸碱磷石膏、硫铁矿渣、铬渣）、石化废物（如酸碱渣、废催化剂、废溶剂），以及轻工业排出的下渣、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
3、。脚料、污泥、渣糟等废物。1 1）工业固体废物的处理原则）工业固体废物的处理原则）工业固体废物的处理原则）工业固体废物的处理原则1234“3化化”原则原则“减量化减量化”“资资源化源化”“无害化无害化”“3C”原则原则“Clean”“Cycle”“Control”全过程管理原则全过程管理原则“3R”原则原则“Reduce”“Reuse”“Recycle”末端治理首端治理首端治理固体废物固体废物管理原则管理原则2）工业固体废物的处理与处置方法）工业固体废物的处理与处置方法l化学处理化学处理 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，处理方法有焚烧、溶剂浸出、化学中和、氧化还原
4、。l物理处理物理处理 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化技术。l生物处理生物处理 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。l填埋填埋l焚烧焚烧l生产建材生产建材 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、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、砌筑砂浆材料生产烧结砖、生产混凝土制品、砌筑砂浆材料l回收或利用其中的有用组分，开发新产品，取代某些工业回收或利用其中的有用组分，开发新产品，取代某些工业原料原料 l筑路、筑
5、坝与回填筑路、筑坝与回填 l生产农肥和土壤改良生产农肥和土壤改良 3）工业固体废物的资源化利用）工业固体废物的资源化利用 8.2 8.2 矿业固体废物的处理与资源化矿业固体废物的处理与资源化 一、矿业固体废物的产生、特点和危害一、矿业固体废物的产生、特点和危害 黑色金属矿山、有色金属矿山、黄金矿山等在采矿、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、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、尘冶炼渣、粉煤
6、灰、炉渣、浸出渣、浮渣、电炉渣、尘泥等泥等二、矿山废石和尾矿二、矿山废石和尾矿1.回收有价金属回收有价金属铁矿、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、尾矿中含铜、铅、锌、铁、硫、钨、锡等，以及钪、镓、钼等稀有元素及金、银等贵金属镓、钼等稀有元素及金、银等贵金属1.1.回收有价金属回收有价金属铁矿尾矿：铁矿尾矿：高梯度磁选机回收细粒赤铁矿；高梯度磁选机回收细粒赤铁矿；有色金属矿山尾矿：有色金属矿山尾矿：回收金属精矿，如对部分硫化矿回收金属精矿，如对部分硫化矿尾矿进行浮选回
7、收银试验，可获得含铋银精矿，采用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；三氯化铁盐酸溶液浸出，最终获得海绵铋和富银渣；金矿尾矿：金矿尾矿：黄金价值高，但在地壳中含量很低，所以黄金价值高，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。富集，可进一步回收金及其他金属。2.生产建材生产建材尾矿制砖：尾矿制砖：免烧砖、墙体砌块、蒸养砖、建筑用砖、免烧砖、墙体砌块、蒸养砖、建筑用砖、铺路砖、涂化饰面砖等；铺路砖、涂化饰面砖等；生产水泥和混凝土：生产水泥
8、和混凝土：代替部分水泥原料；作为原料配代替部分水泥原料；作为原料配置混凝土；作为混凝土的粗细骨料直接使用；置混凝土；作为混凝土的粗细骨料直接使用；生产玻璃：生产玻璃：利用高钙镁型尾矿生产饰面玻璃，铁尾矿利用高钙镁型尾矿生产饰面玻璃，铁尾矿用量可达用量可达70-80%；作为生产微玻璃材料，能改善为玻；作为生产微玻璃材料，能改善为玻璃性能璃性能用作其它建筑材料：如陶瓷、石英砂、微晶玻璃等用作其它建筑材料：如陶瓷、石英砂、微晶玻璃等3.用作农肥用作农肥如铁尾矿含少量磁铁矿，经磁化后，再掺加适量的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；镁尾矿中含等，得磁化复合肥；镁尾矿
9、中含CaO、MgO和和SiO2可用作土壤改良剂；锰尾矿除含锰外，通常还含可用作土壤改良剂；锰尾矿除含锰外，通常还含P2O5、Cl-、SO42-、MgO和和CaO等，可作为一种复等，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，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。降低食道癌的发病率。4.采空区回填、泄土造田采空区回填、泄土造田耗资少、操作简单耗资少、操作简单l赤泥赤泥是氧化铝在生产过程中产生的废渣是氧化铝在生产过程中产生的废渣，因含有大因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥.l因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每
10、因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每生产生产 1 t 氧化铝要排氧化铝要排1.01.8 t的赤泥的赤泥.赤泥赤泥铝土矿铝土矿炼铝炼铝氧化铝氧化铝三、赤泥三、赤泥l赤泥是一种不溶性残渣，可分为赤泥是一种不溶性残渣，可分为烧结法烧结法、拜尔法拜尔法和和联合法联合法赤泥赤泥，主要成分为，主要成分为 SiO2,Al2O3,CaO和和 Fe2O3等等.l我国部分厂家采用烧结法和联合法排放赤泥的主我国部分厂家采用烧结法和联合法排放赤泥的主要成分大致相同，其中含有大量的要成分大致相同，其中含有大量的 2CaOSiO2等等活性矿物组分，活性矿物组分，可以直接应用于建筑材料生产可以直接应用于建筑材料生产
11、.l国外则是含赤铁矿、铝硅酸钠水合物较多的拜尔国外则是含赤铁矿、铝硅酸钠水合物较多的拜尔法赤泥法赤泥.拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱 NaOH 溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在2CaOSiO2 等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业接用于建材行业.l赤泥的典型化学组成赤泥的典型化学组成%l赤泥主要的利用途径赤泥主要的利用途径一是提取其中有用组分，回收有价金属一是提取其中有用组分，回收有价金属，如
12、，如Ga、Fe、Ti、U、Th等；等；二是将赤泥作为矿物原料，整体利用，二是将赤泥作为矿物原料，整体利用，生产建筑材料，生产建筑材料，如水泥、墙体材料、保温材料、陶瓷釉面砖、微晶玻如水泥、墙体材料、保温材料、陶瓷釉面砖、微晶玻璃等；制备混凝剂、筑路、肥料及土壤改良璃等；制备混凝剂、筑路、肥料及土壤改良三是赤泥在环保领域中的应用三是赤泥在环保领域中的应用.制备吸附剂去除重金属制备吸附剂去除重金属离子，吸收离子，吸收SO2冶金工业分类法铁、铬、锰三种铁、铬、锰三种 黑色金属黑色金属除铁、铬、锰三种金属以外除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。的所有金属。有色金属有色金属金属金属四、冶炼渣四、冶炼渣l
13、 冶金废渣冶金废渣是指冶金工业生产过程中产生的各种固是指冶金工业生产过程中产生的各种固体废弃物体废弃物。l主要指炼铁炉中产生的主要指炼铁炉中产生的高炉渣高炉渣；钢渣钢渣；l有色金属冶炼产生的各种有色金属冶炼产生的各种有色金属渣有色金属渣，如，如铜渣铜渣、铅、铅渣、锌渣、镍渣等；渣、锌渣、镍渣等；l从铝土矿提炼氧化铝排出的从铝土矿提炼氧化铝排出的赤泥赤泥以及轧钢过程产生以及轧钢过程产生的少量氧化铁渣。的少量氧化铁渣。1.回收有价金属回收有价金属钨冶炼系统采用碱压煮工艺生产仲钨酸铵及蓝钨时产出的钨钨冶炼系统采用碱压煮工艺生产仲钨酸铵及蓝钨时产出的钨渣可用火法渣可用火法-湿法联合流程处理，还原熔炼得
14、到钨铁合金和湿法联合流程处理，还原熔炼得到钨铁合金和含铀，钍、钪等元素的熔炼渣。钨铁合金用于铸铁件，熔炼含铀，钍、钪等元素的熔炼渣。钨铁合金用于铸铁件，熔炼渣采用湿法处理，分别回收氧化钪、重铀酸和硝酸钍等产品。渣采用湿法处理，分别回收氧化钪、重铀酸和硝酸钍等产品。钨湿法冶炼工艺中采用镁盐法除去钨酸钠溶液中的磷、砷等钨湿法冶炼工艺中采用镁盐法除去钨酸钠溶液中的磷、砷等杂质时会产出磷砷渣，将此渣经过酸溶、萃取、反萃、沉砷杂质时会产出磷砷渣，将此渣经过酸溶、萃取、反萃、沉砷等综合利用工艺，可回收钨的氧化物及硫酸镁。最后产出砷等综合利用工艺，可回收钨的氧化物及硫酸镁。最后产出砷铁渣约为原磷砷渣的铁渣约
15、为原磷砷渣的10，且其渣型稳定，不溶于强碱、弱，且其渣型稳定，不溶于强碱、弱酸，容易处理。酸，容易处理。有色金属冶金废渣有色金属冶金废渣2、有色冶金渣的综合利用、有色冶金渣的综合利用铜渣：铜渣：铜熔炼鼓风炉渣或反射炉渣水淬后，成为黑色铜熔炼鼓风炉渣或反射炉渣水淬后，成为黑色致密的颗粒。可用作水泥、代替铁粉配制水泥生料；致密的颗粒。可用作水泥、代替铁粉配制水泥生料；生产渣棉，细而柔软、含珠少、熔点低，可节省能源，生产渣棉，细而柔软、含珠少、熔点低，可节省能源，质优价廉。云南冶炼厂、沈阳冶炼厂的冶炼铜水淬渣质优价廉。云南冶炼厂、沈阳冶炼厂的冶炼铜水淬渣硬度较高，可用作钢铁表面除锈剂，供造船厂作除锈
16、硬度较高，可用作钢铁表面除锈剂，供造船厂作除锈喷砂，其中一部分出口国外。喷砂，其中一部分出口国外。铅渣、锌渣与锡渣：铅渣、锌渣与锡渣：如同铜熔渣一样，一般作为原料如同铜熔渣一样，一般作为原料的调配掺加组分和填料，分别用于水泥工业和混凝土的调配掺加组分和填料，分别用于水泥工业和混凝土生产。生产。2.有色冶金渣的综合利用有色冶金渣的综合利用镍渣：镍渣：镍渣可做铸石、碎石、制砖，制水泥混合材料等建筑材料。国外研究用磨细镍渣与水玻璃混合，制造高强度、防水、抗硫酸盐的胶凝材料，它既可在常温下硬化，也可以在压蒸下硬化，还可以用来配制耐火混凝土等。其它冶炼渣的综合利用其它冶炼渣的综合利用：锡矿山锑冶炼鼓风炉
17、渣用于生产水泥。炼锑反射炉渣用于生产蒸汽养护砖。砷钙渣经处理后可用于玻璃工业，代替白砒作澄清脱色剂，生产出质量合格的玻璃。金矿的浮选尾矿可生产硅酸盐砖，铺设路基等。2.有色冶金渣的综合利用有色冶金渣的综合利用碱介质湿法冶金工艺提取有色金属矿渣：碱介质湿法冶金工艺提取有色金属矿渣：碱介质湿法冶金就是在碱性溶液（包括烧碱溶液、碳酸钠溶液、氨水等）中通过化学或物理化学作用进行的化学冶金过程。其基本工艺流程如图1.1所示。一、煤矸石的产生与分类一、煤矸石的产生与分类煤矸石煤矸石是煤炭开采、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在成煤过程中
18、与煤层煤层伴生伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，约占煤炭产量的岩石，约占煤炭产量的15%左右。左右。碳含量分类碳含量分类 硫含量分类硫含量分类二、煤矸石的组成与危害二、煤矸石的组成与危害1.组成组成煤矸石是煤矿中夹在煤层间的脉石煤矸石是煤矿中夹在煤层间的脉石(又称夹矸石又称夹矸石)。大部分煤。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。矸石结构较为致密，呈黑色，自燃后呈浅红色，结构较疏松。其主要成分是其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、S
19、O3和微量稀有元素（镓和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。、钒、钛、钴）。2.危害危害露天堆积露天堆积的矸石山侵占良田、阻塞河道、造成水灾；的矸石山侵占良田、阻塞河道、造成水灾；煤矸石煤矸石自燃自燃释放大量释放大量有害气体有害气体，如，如CO、CO2、SO2、H2S及及NOx、CmHn等，甚至引起火灾；等，甚至引起火灾；煤矸石含有微量煤矸石含有微量重金属元素重金属元素，Pb、Sn、Cr、As等，酸等，酸性淋溶水损伤临近土壤、农作物及水环境；煤矸石细性淋溶水损伤临近土壤、农作物及水环境；煤矸石细粒随风飘散，造成降尘污染；粒随风飘散，造成降尘污染；矸石中天然矸石中天然放射性元素放射性元素对人体与环境
20、产生危害；矸石对人体与环境产生危害；矸石山崩塌时，危及人畜安全。山崩塌时，危及人畜安全。三、煤矸石的资源属性与利用途径三、煤矸石的资源属性与利用途径8.4 8.4 粉煤灰的处理与资源化粉煤灰的处理与资源化一、概况一、概况 粉煤灰粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的非挥发性煤残是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的非挥发性煤残渣，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，包括漂灰、飞渣，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，包括漂灰、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，外观类似水泥快速冷却后形成的蜂
21、窝多孔固体集合物，外观类似水泥主要组成为：主要组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。等。由表可知，粉煤灰属硅铝酸盐，其中由表可知，粉煤灰属硅铝酸盐，其中SiO2、Al2O3和和Fe2O3的含量的含量约占总量的约占总量的80%，由于富集有多种碱金属、碱土金属元素，其，由于富集有多种碱金属、碱土金属元素，其pH值值较高；同时，粉煤灰具有粒细、多孔、质轻、容重小、粘结性好、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。结构松散、比表面积较大、吸附能力较强等特性。二、粉煤灰的综合利用途径二、粉煤灰的综合利用途径1.
22、粉煤灰在建材工业中的应用粉煤灰在建材工业中的应用水泥、混凝土掺料：水泥、混凝土掺料：粉煤灰与粘土成分类似，并具有火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，能与山灰活性，在碱性激发剂下，能与CaO等碱性矿物在一等碱性矿物在一定温度下发生定温度下发生“凝硬反应凝硬反应”，生成水泥质水化胶凝物质，生成水泥质水化胶凝物质；粉煤灰砖：粉煤灰砖：如蒸养粉煤灰砖、泡沫砖、轻质粘土砖、承如蒸养粉煤灰砖、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。色步道板、地板砖等新型墙体材料。1.粉煤灰在
23、建材工业中的应用粉煤灰在建材工业中的应用小型空心砖块小型空心砖块硅钙板硅钙板粉煤灰陶瓷粉煤灰陶瓷其它建筑制品其它建筑制品：辉石微晶玻璃、石膏制品的填充剂、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、石灰或砂等绒、陶砂滤料，在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂等二、粉煤灰的综合利用二、粉煤灰的综合利用2.粉煤灰在农业上可用作土壤改良剂、农肥和造地粉煤灰在农业上可用作土壤改良剂、农肥和造地还田等还田等3.粉煤灰在环保上的应用粉煤灰在环保上的应用在废水处理工程中的应用：在废水处理工程中的应用
24、：粉煤灰本身已具有较强的吸附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，粉煤灰均有显著等重金属离子去除上，粉煤灰均有显著的处理效果。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-
25、石灰石法，此法原料消耗大、废渣产量多，但在消石灰石法，此法原料消耗大、废渣产量多，但在消石灰中加入粉煤灰，则脱硫效率可提高石灰中加入粉煤灰，则脱硫效率可提高57倍。倍。在噪声防治工程中的应用：制作保温吸音材料、制作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。双扣隔声墙板。4.粉煤灰的工程填筑应用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从粉煤灰中回收有用物质分选空心微珠、提取工业原料、回
26、收稀有金属分选空心微珠、提取工业原料、回收稀有金属6.生产功能性新型材料生产功能性新型材料粉粉煤煤灰灰可可作作为为生生产产吸吸附附剂剂、混混凝凝剂剂、沸沸石石分分子子筛筛与与填填料料载载体体等等功功能能性性新新型型材材料料的的原原料料，广广泛泛用用于于水水处处理理、化化工工、冶冶金金、轻轻工工与与环环保保等等方方面面。如如粉粉煤煤灰灰在在作作为为污污水水的的调调理理剂剂时时有有显显著著的的除除磷磷酸酸盐盐能能力力；作作为为吸吸附附剂剂时时可可从从溶溶液液中中脱脱除除部部分分重重金金属属离离子子或或阴阴离离子子；作作为为混混凝凝剂剂时时，COD与与色色度度去去除除率率均均高高于于其其它它常常用用
27、的的无无机机混混凝凝剂剂；而而利利用用粉粉煤煤灰灰制制成成的的分分子子筛筛，质质量量与与性性能能指指标标已已达达到到或或超超过过由由化化工工原原料料合合成成的的分分子筛。子筛。8.5 8.5 钢铁工业固体废物的处理与资源化钢铁工业固体废物的处理与资源化一、钢铁工业固体废物概况一、钢铁工业固体废物概况1 高炉渣的资源化l来源及成分来源及成分l 高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到14001600时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以和助溶剂和其他不能进入生
28、铁中的杂质形成以硅酸盐硅酸盐和和铝酸盐铝酸盐为主为主浮在铁水上面的熔渣浮在铁水上面的熔渣。l 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，其主要化学成分是分是CaO、Al2O3、SiO2、MgO、MnO、FeO和和S等组成的硅等组成的硅酸盐和铝酸盐。此外有些矿渣还含有微量的酸盐和铝酸盐。此外有些矿渣还含有微量的TiO2、V2O5、Na2O、BaO、P2O5、Cr2O3等，其中，等，其中，CaO、Al2O3、MgO、SiO2等四种主要成分在高炉渣中占等四种主要成分在高炉渣中占90%以上。目前，以上。目前，我国除我国除17的钒钛高炉渣、含放射性稀
29、土元素的高炉矿渣没有的钒钛高炉渣、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利用外，普通高炉矿渣基本上全部利用钢铁冶金废渣钢铁冶金废渣高炉渣主要处理利用途径如下图所示：高炉渣主要处理利用途径如下图所示：l我国通常是把高炉渣加工成：我国通常是把高炉渣加工成：l水渣水渣：把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却把热熔状态的高炉渣置于水中急速冷却，主要主要用于生产水泥和混凝用于生产水泥和混凝土土l矿渣碎石矿渣碎石：矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却矿渣碎石是高炉渣在指定的渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却形成较为致密的矿渣后得到的一种碎石材料形成较为致密的矿渣后得到的一种
30、碎石材料，主要用于主要用于铁路道渣、混凝土铁路道渣、混凝土骨料和沥青路面等骨料和沥青路面等l膨胀矿渣膨胀矿渣：用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻用适量冷却水急冷高炉渣熔渣而形成的一种多孔轻质矿渣质矿渣l矿渣珠矿渣珠l矿渣棉矿渣棉：利用工业废料矿渣为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷利用工业废料矿渣为主要原料，经熔化、采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维，主要用作主要用作绝热材料和吸音材料绝热材料和吸音材料。l免烧砖免烧砖2 2 钢渣钢渣n钢渣是炼钢过程中排放出的废渣。钢渣是炼钢过程中排放出的废渣。n炼炼钢钢过过程程是是用用空空气气或或高高纯
31、纯氧氧气气氧氧化化铁铁水水中中的的碳碳、FeFe、MnMn、SiSi、P P等等元元素素并并释释放放大大量量化化学学热热。在在高高温温下下，炉炉料料分分成成两两个个互互不不相相溶溶的的液液相相：钢钢液液和和熔熔渣渣，熔熔渣渣硬硬化化后后即即为为钢钢渣渣，一般每炼一吨钢，产生一般每炼一吨钢，产生200200300300kgkg钢渣。钢渣。n主主要要化化学学成成分分有有：CaO、SiO2、A12O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、Y2O5、TiO2等等l在冶炼钢铁中的应用在冶炼钢铁中的应用作烧结矿的熔剂作烧结矿的熔剂作高炉作高炉炼铁炼铁熔熔剂剂作化铁炉熔剂作化铁炉熔剂返回转炉炼钢返
32、回转炉炼钢生产铁水脱硫剂生产铁水脱硫剂回收钢铁及提取稀有元素回收钢铁及提取稀有元素l用于建筑材料：用于建筑材料：钢渣水泥钢渣水泥、钢渣砖钢渣砖、代替碎石作骨料和道代替碎石作骨料和道路基材路基材l在农业中的应用在农业中的应用：生产钢渣磷肥和钙镁磷肥生产钢渣磷肥和钙镁磷肥钢渣的利用钢渣的利用1.作钢铁冶炼溶剂作钢铁冶炼溶剂作烧结熔剂：，利用颗粒小于作烧结熔剂：，利用颗粒小于10mm的分级钢渣可部分的分级钢渣可部分替代烧结熔剂。替代烧结熔剂。作高炉熔剂或化铁炉熔剂作高炉熔剂或化铁炉熔剂：利用加工分选出：利用加工分选出1040mm粒径钢渣返回高炉，回收钢渣中的粒径钢渣返回高炉，回收钢渣中的Fe、Ca、
33、Mn元素，不但可节省高炉炼铁熔剂（石灰石、白云石、元素，不但可节省高炉炼铁熔剂（石灰石、白云石、萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的益处，萤石）消耗，而且对改善高炉运行状况有一定的益处，同时也能达到节能消耗的目的。同时也能达到节能消耗的目的。2.钢渣中选钢铁钢渣中选钢铁水淬钢渣中的钢粒，呈颗粒状，很容易提取，可以做水淬钢渣中的钢粒，呈颗粒状，很容易提取，可以做炼钢调温剂炼钢调温剂从钢渣回收废钢的原则流程为：钢渣从钢渣回收废钢的原则流程为：钢渣颚式破碎颚式破碎磁磁选选废钢。废钢。3.钢渣制水泥钢渣制水泥由于钢渣中含有和水泥相类似的硅酸三钙由于钢渣中含有和水泥相类似的硅酸三钙(C3S)、硅酸
34、、硅酸二钙二钙(C2S)和铁铝酸盐等活性矿物，具有水硬胶凝性，和铁铝酸盐等活性矿物，具有水硬胶凝性，因此可成为生产无熟料或少熟料水泥的原料，也可以因此可成为生产无熟料或少熟料水泥的原料，也可以作为水泥掺合料。作为水泥掺合料。4.钢渣用于路基垫层钢渣用于路基垫层钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、钢渣具有容重大、表面粗糙不易滑移、抗压强度高、抗腐蚀和耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、抗腐蚀和耐久性好的特点，被广泛用于各种路基材料、工程回填、修砌加固堤坝、填海工程等方面代替天然工程回填、修砌加固堤坝、填海工程等方面代替天然磷石。磷石。5.作农肥和酸性土壤改良剂作农肥和酸性土壤改良剂
35、钢渣是一种以钙、硅为主含有多种养分的具有速效和钢渣是一种以钙、硅为主含有多种养分的具有速效和后劲的复合矿质肥料后劲的复合矿质肥料。8.6 8.6 化学工业固体废物的处理与资源化化学工业固体废物的处理与资源化一、概况一、概况1.化学工业固体废物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
36、排出的工艺废物；以及空品精制、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。和工业垃圾等。化学工业生产中排出的工业废渣主要包括电石渣、碱渣、磷化学工业生产中排出的工业废渣主要包括电石渣、碱渣、磷渣、盐泥、铬渣、废催化剂、绝热材料、废塑料、油泥等。渣、盐泥、铬渣、废催化剂、绝热材料、废塑料、油泥等。这类废渣往往含大量的有毒物质，对环境的危害极大；这类废渣往往含大量的有毒物质，对环
37、境的危害极大；化工废渣的特点化工废渣的特点1.产生和排放量大；产生和排放量大；2.危险废物种类多，有毒有害物质含量高；危险废物种类多，有毒有害物质含量高；3.对土壤的污染；对土壤的污染；4.对水域的污染；对水域的污染；5.对大气的污染；对大气的污染；6.废弃物再资源化废弃物再资源化 可能性大。可能性大。二、硫铁矿渣二、硫铁矿渣1.硫铁矿渣的成分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硫铁矿渣是硫铁矿在沸腾炉中经高温焙烧产生的废物2.硫铁矿渣的资源化利用途径硫铁矿渣的资源化利用途径直接掺烧：直接掺烧：硫铁矿渣在炼铁厂烧结机中以硫铁矿渣在炼铁厂烧结机中以10的比例的比例直接掺烧
38、后炼铁，对烧结块的质量和产量均无不利影直接掺烧后炼铁，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。响，且能降低烧结成本，但处理矿渣量有限。经选矿后炼铁经选矿后炼铁：通过控制硫铁矿中：通过控制硫铁矿中Fe35，粒度，粒度35mm，及排气口，及排气口SO2浓度浓度13.313.5。回收有色金属回收有色金属.2.生产净水剂生产净水剂利用硫铁矿渣较高的铁含量（利用硫铁矿渣较高的铁含量（5560）、较细的）、较细的粒度（粒度（0.040.15mm），采取盐酸法或硫酸法，生产），采取盐酸法或硫酸法，生产无机铁系凝聚剂无机铁系凝聚剂(净水剂净水剂)，是目前研究较多的综合回收，是目前
39、研究较多的综合回收途径。途径。盐酸法制聚合氯化铝盐酸法制聚合氯化铝硫酸法制聚合羟基硫酸铁硫酸法制聚合羟基硫酸铁3.制铁系产品制铁系产品主要途径有：高温还原制取金属化团块主要途径有：高温还原制取金属化团块(即即海绵铁海绵铁)；选；选矿方法制取铁精矿；生产硫酸亚铁或聚合硫酸铁；干矿方法制取铁精矿；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。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目前国内主要是用硫铁矿渣制高纯氧化铁，方法如下，方法如下4.其他综合利用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硫铁矿渣经加工磨
40、细、磁选富集的磁性精矿粉可用作选煤加重剂；加重剂；在还原气氛中于在还原气氛中于700温度下磁化焙烧，经盐酸溶解、过温度下磁化焙烧，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；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。铵等产品。在建材方面，可用于制砖，作建筑用砂浆。硫铁矿渣还可在建材方面，可用于制砖，作建筑用砂
41、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处理含硫废水、有机废水，并用作气体脱硫剂等 三、磷石膏三、磷石膏1.磷石膏的组成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，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（每生产磷石膏废渣急剧增加（每生产1t磷酸约排放磷酸约排放5t磷石膏）磷石膏）磷石膏一般为黄白、浅黄、浅灰或黑灰色的细粉状固磷石膏一般为黄白、浅黄、浅灰或黑灰色的细粉状固体，含水率体，含水率20%30%、容重、容重0.7330.880g/cm3、粘、粘性较大、呈酸性、略有异味；其主要成分为二水石膏性较大、呈酸性、略有异味；其主要成分为二水
42、石膏(CaSO42H2O)，并含有少量的，并含有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、P2O5及及F等杂质，以及微量的等杂质，以及微量的镉、砷、铅镉、砷、铅等重金属离子，等重金属离子，铈、钒、钛铈、钒、钛等稀有元素和等稀有元素和镭、铀镭、铀等放射性元素。等放射性元素。2.磷石膏的资源化途径磷石膏的资源化途径水泥缓凝剂水泥缓凝剂：由于磷石膏含有由于磷石膏含有P2O5、氟等杂质影响着水泥的、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。适当改性。用磷石膏联产水泥和硫酸用磷石膏联产水泥和
43、硫酸：原理是将磷石膏高温分解，所：原理是将磷石膏高温分解，所得得SO3用于生产硫酸，用于生产硫酸，CaO用于生产水泥。用于生产水泥。生产低碱型硫铝酸盐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：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（约为无水硫铝酸钙（约为65%）和硅酸三钙（约为）和硅酸三钙（约为25%），外），外掺磷石膏和石灰石磨制而成掺磷石膏和石灰石磨制而成 2.生产石膏胶凝材料及建材制品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、石膏砂建筑石膏可以用来生产
44、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，广泛用于高层以及其它装饰部件等，属于轻质建材，广泛用于高层建筑上建筑上 3.作为路面基层或工业填料作为路面基层或工业填料利利用用磷磷石石膏膏与与水水泥泥配配合合加加固固软软土土地地基基，其其加加固固土土强强度度可可比比纯纯用用水水泥泥加加固固成成倍倍提提高高，且且可可节节省省大大量量水水泥泥，降降低固化剂成本低固化剂成本4.生产化工产品生产化工产品制硫酸铵和碳酸钙制硫酸铵和碳酸钙制硫酸钾制硫酸钾制硫脲和碳酸钙制硫脲和碳酸钙磷石膏在过磷酸钙生产中
45、的应用：磷石膏可取代低品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，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过磷酸钙产量可增长20%以上以上 5.用作土壤改良剂用作土壤改良剂磷石膏呈酸性，磷石膏呈酸性，pH值一般在值一般在14.5，且含有作物生长，且含有作物生长所需的磷、硫、钙、硅、锌、镁、铁等养分，可代替所需的磷、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、轻土壤粘性、增加土壤渗透性、改良土壤
46、理化性状、提高土壤肥力。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性小而肥效比尿素高的长效氮肥尿素石膏尿素石膏四、铬渣四、铬渣铬渣的化学组成铬渣的化学组成通常，每生产通常，每生产1t金属铬会排放约金属铬会排放约10t铬渣，每生产铬渣，每生产1t铬铬盐排放盐排放35t铬渣铬渣，铬渣的化学成分见下表：，铬渣的化学成分见下表：1.铬渣的无害化处理铬渣的无害化处理由于铬渣的物相组成复杂、危害大，在综合利用之前，由于铬渣的物相组成复杂、危害大，在综合利用之前，需进行无害化治理需进行无害化治理 2.铬渣用作建筑材料
47、铬渣用作建筑材料生产辉绿岩铸石生产辉绿岩铸石生产铬渣棉生产铬渣棉制砖制砖制水泥制水泥3.用作玻璃制品的着色剂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。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，玻璃料在高温熔融时，Cr6+不稳定，转化为不稳定，转化为Cr3+，而，而使玻璃呈现绿色使玻璃呈现绿色 4.代替石灰用于炼铁代替石灰用于炼铁铬渣中含约铬渣中含约5060的的MgO和和CaO，此外尚含，此外尚含1020的的Fe2O3，这些都是炼铁所需的成分，这些都是炼
48、铁所需的成分5.代替蛇纹石生产钙镁磷肥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，使每利用铬渣中的钙、镁节约了蛇纹石，使每t成本降低成本降低l0以上以上 在生产中因以煤或焦炭为燃料和还原剂，所以可把铬在生产中因以煤或焦炭为燃料和还原剂，所以可把铬渣中的渣中的Cr6+还原成还原成Cr3+，达到无害化的目的，达到无害化的目的 7.制备其他铬系产品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，可铬渣经过还原、分离、浸取、蒸发、酸化等工艺，可制成制成Na2Cr2O7、Na2S等产品；等产品；铬渣与废盐酸混合，加入解毒剂、添加剂，可制成铬铬渣与废盐酸混合，加入解毒剂、添加剂，可制
49、成铬黄、石膏和氧化镁等黄、石膏和氧化镁等 8.7 8.7 清洁生产与工业产业园清洁生产与工业产业园一、清洁生产的定义和原则一、清洁生产的定义和原则1.清洁生产的定义清洁生产的定义清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类对环境的风险。以增加生态效率和减少人类对环境的风险。对生产过对生产过程，清洁生产要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材程，清洁生产要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少降低所有废弃物的数量和毒性；对产品，清料，减少
50、降低所有废弃物的数量和毒性；对产品，清洁生产要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生洁生产要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，清洁生产要求将环境因命周期的不利影响；对服务，清洁生产要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。素纳入设计和所提供的服务中。2.清洁生产遵循的原则清洁生产遵循的原则预防性原则。预防性原则。包括预防污染的产生，以及保护工厂包括预防污染的产生，以及保护工厂免受破坏和操作员工免受不可逆转性的不良健康危害。免受破坏和操作员工免受不可逆转性的不良健康危害。预防性原则寻求改变生产和消费系统的上游部分，即预防性原则寻求改变生产和消费系统的上游部分，即对现行