第5講固態(tài)廢棄物的再資源化

1、1第五講第五講 固態(tài)廢棄物的再資源化固態(tài)廢棄物的再資源化2內(nèi)容提要內(nèi)容提要1、前言、前言2、生活垃圾的再資源化、生活垃圾的再資源化3、工業(yè)固態(tài)廢棄物的再資源化、工業(yè)固態(tài)廢棄物的再資源化4、廢棄物復(fù)合材料、廢棄物復(fù)合材料5、 國(guó)外垃圾再資源化的幾種方法國(guó)外垃圾再資源化的幾種方法31 1、前言、前言固體廢棄物固體廢棄物(Solid Waste Material) ：城市生：城市生活垃圾、工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物、廢舊活垃圾、工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物、廢舊電子電器電子電器 再資源化再資源化(Recycling)：將廢棄物進(jìn)行回收、：將廢棄物進(jìn)行回收、粉碎、篩分等過(guò)程，再作為原料使用。粉碎、篩分等過(guò)程，再

2、作為原料使用。再利用再利用(Reuse/Remanufacture) ：將整體功：將整體功能使用壽命完結(jié)后的物件進(jìn)行重組，經(jīng)過(guò)能使用壽命完結(jié)后的物件進(jìn)行重組，經(jīng)過(guò)洗滌重復(fù)使用。洗滌重復(fù)使用。指導(dǎo)思想指導(dǎo)思想：“三化三化”原則原則( (減量化、資源化、減量化、資源化、無(wú)害化無(wú)害化) )和和3R原則原則( (reduce、reuse、recycle)42 2、生活垃圾的再資源化、生活垃圾的再資源化2.1 生活垃圾現(xiàn)狀生活垃圾現(xiàn)狀生活垃圾主要包括居民生活垃圾、街道保潔垃生活垃圾主要包括居民生活垃圾、街道保潔垃圾和集團(tuán)垃圾三大類?；图瘓F(tuán)垃圾三大類。2004年我國(guó)產(chǎn)生年我國(guó)產(chǎn)生1.55億噸生活垃圾，占

3、世界垃圾億噸生活垃圾，占世界垃圾總量的總量的32%。在。在688個(gè)主要城市中，有個(gè)主要城市中，有2/3被垃圾被垃圾“包圍包圍”，有，有1/4的城市無(wú)垃圾掩埋場(chǎng)可用。的城市無(wú)垃圾掩埋場(chǎng)可用。以上海為例，每天生活垃圾以上海為例，每天生活垃圾15200噸，基本都是噸，基本都是經(jīng)過(guò)掩埋處理，而掩埋場(chǎng)總面積經(jīng)過(guò)掩埋處理，而掩埋場(chǎng)總面積410萬(wàn)平方米中萬(wàn)平方米中已經(jīng)使用已經(jīng)使用89%。更為嚴(yán)重的是生活垃圾以每年。更為嚴(yán)重的是生活垃圾以每年10%的速度遞增。的速度遞增。5生活垃圾生活垃圾工業(yè)垃圾工業(yè)垃圾6Scrap cars72.2 城市垃圾的再資源化的潛力城市垃圾的再資源化的潛力 我國(guó)城市垃圾成分正在發(fā)生

4、根本性變化我國(guó)城市垃圾成分正在發(fā)生根本性變化，有機(jī)成分已達(dá)有機(jī)成分已達(dá)90%，無(wú)機(jī)物約，無(wú)機(jī)物約10%，密度約，密度約235kg/m3，平均熱值較高平均熱值較高(4000kJ/kg)。 2010年我國(guó)垃圾將達(dá)到年我國(guó)垃圾將達(dá)到2.9億噸，若億噸，若70%進(jìn)行進(jìn)行填埋，按每填埋，按每kg垃圾將產(chǎn)生垃圾將產(chǎn)生0.0640.44 m3氣體氣體計(jì)算，若回收全部填埋氣體將產(chǎn)生計(jì)算，若回收全部填埋氣體將產(chǎn)生40280億億m3的天然氣，相當(dāng)于我國(guó)目前天然氣的總產(chǎn)的天然氣，相當(dāng)于我國(guó)目前天然氣的總產(chǎn)量。說(shuō)明我國(guó)城市垃圾再資源化潛力較大。量。說(shuō)明我國(guó)城市垃圾再資源化潛力較大。82.3 再資源化存在的主要問題再資

5、源化存在的主要問題雖然掩埋場(chǎng)有垃圾焚燒場(chǎng)，但未能對(duì)其進(jìn)行分類雖然掩埋場(chǎng)有垃圾焚燒場(chǎng)，但未能對(duì)其進(jìn)行分類收集，很難實(shí)現(xiàn)令人滿意的焚燒處理或回收利用。收集，很難實(shí)現(xiàn)令人滿意的焚燒處理或回收利用。垃圾堆肥等有利環(huán)境的處理只占垃圾堆肥等有利環(huán)境的處理只占14%，包括掩埋，包括掩埋的處理比例僅為的處理比例僅為52%，一半左右的垃圾隨便堆放，一半左右的垃圾隨便堆放在郊外或大街上。在郊外或大街上。垃圾發(fā)電廠沒有發(fā)揮預(yù)期的效果，原因在于可作垃圾發(fā)電廠沒有發(fā)揮預(yù)期的效果，原因在于可作為發(fā)電燃料的可燃性垃圾與其他垃圾未得到很好為發(fā)電燃料的可燃性垃圾與其他垃圾未得到很好的分離。的分離。資金投入嚴(yán)重不足。資金投入嚴(yán)重

6、不足。92.4 目前生活垃圾處理的主要途徑目前生活垃圾處理的主要途徑 填埋、焚燒、堆肥填埋、焚燒、堆肥（1 ）填埋處理）填埋處理 方法：方法：將垃圾填入已預(yù)備好的坑中蓋土壓實(shí)，使其發(fā)生將垃圾填入已預(yù)備好的坑中蓋土壓實(shí)，使其發(fā)生生物、物理、化學(xué)變化，分解成有機(jī)物，達(dá)到減量和無(wú)生物、物理、化學(xué)變化，分解成有機(jī)物，達(dá)到減量和無(wú)害化的目的。這是我國(guó)目前普遍采用的主要處理方法。害化的目的。這是我國(guó)目前普遍采用的主要處理方法。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：處理費(fèi)用低，方法簡(jiǎn)單。處理費(fèi)用低，方法簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易造成地下水資源二次污染。容易造成地下水資源二次污染。 再資源化：再資源化：采用衛(wèi)生填埋采用衛(wèi)生填埋(san

7、itary landfill)技術(shù)，對(duì)滲漏技術(shù)，對(duì)滲漏液進(jìn)行治理，收集和處理可燃?xì)怏w液進(jìn)行治理，收集和處理可燃?xì)怏w(如沼氣如沼氣)，加以利用，加以利用，實(shí)現(xiàn)再資源化。實(shí)現(xiàn)再資源化。10上海老港生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)上海老港生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)11大型城市垃圾綜合處理成套系統(tǒng)大型城市垃圾綜合處理成套系統(tǒng)12 （2） 焚燒處理焚燒處理 方法：方法：將垃圾置入高溫爐中，使可燃成分充分氧將垃圾置入高溫爐中，使可燃成分充分氧化，產(chǎn)生的熱量可用于發(fā)電和供暖。化，產(chǎn)生的熱量可用于發(fā)電和供暖。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：減重效果好減重效果好(殘?jiān)w積減少殘?jiān)w積減少90%，重量減少，重量減少80%)，處理徹底；殘灰可作優(yōu)質(zhì)肥料或

8、水泥原料。，處理徹底；殘灰可作優(yōu)質(zhì)肥料或水泥原料。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：焚燒廠的建設(shè)和生產(chǎn)費(fèi)用昂貴，焚燒易產(chǎn)焚燒廠的建設(shè)和生產(chǎn)費(fèi)用昂貴，焚燒易產(chǎn)生有害氣體生有害氣體(二惡英二惡英)，造成二次環(huán)境污染。，造成二次環(huán)境污染。 再資源化：再資源化：美國(guó)西屋公司和奧康諾公司研制的垃美國(guó)西屋公司和奧康諾公司研制的垃圾轉(zhuǎn)化能源系統(tǒng)的焚燒效率達(dá)圾轉(zhuǎn)化能源系統(tǒng)的焚燒效率達(dá)95%，可將熱能轉(zhuǎn)，可將熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽，用于暖氣和蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)等?；癁檎羝糜谂瘹夂驼羝麥u輪發(fā)電機(jī)等。 13日本和西歐主要國(guó)家焚燒爐情況日本和西歐主要國(guó)家焚燒爐情況日本對(duì)焚燒爐煙氣中二惡英日本對(duì)焚燒爐煙氣中二惡英(強(qiáng)致癌物強(qiáng)致癌物)的控制標(biāo)準(zhǔn)的控

9、制標(biāo)準(zhǔn)14布陣嶺垃圾處理場(chǎng)布陣嶺垃圾處理場(chǎng)15鄭州滎錦垃圾發(fā)電廠是我國(guó)最大垃圾發(fā)鄭州滎錦垃圾發(fā)電廠是我國(guó)最大垃圾發(fā)電廠，裝機(jī)容量電廠，裝機(jī)容量.萬(wàn)千瓦，每天萬(wàn)千瓦，每天為鄭州市解決噸垃圾為鄭州市解決噸垃圾16 （3 ）堆肥處理）堆肥處理 方法：方法：將生活垃圾堆積成堆，保溫至將生活垃圾堆積成堆，保溫至70 儲(chǔ)存、儲(chǔ)存、發(fā)酵，借助微生物將垃圾中的有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)發(fā)酵，借助微生物將垃圾中的有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)養(yǎng)分，用作肥料。養(yǎng)分，用作肥料。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：成本低，既解決了垃圾的出路，又達(dá)到再成本低，既解決了垃圾的出路，又達(dá)到再資源化目的。資源化目的。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：生活垃圾堆肥量大，長(zhǎng)期使用易造成土壤生活

10、垃圾堆肥量大，長(zhǎng)期使用易造成土壤板結(jié)和地下水質(zhì)變壞，因此堆肥規(guī)模不宜過(guò)大，板結(jié)和地下水質(zhì)變壞，因此堆肥規(guī)模不宜過(guò)大，最好多點(diǎn)分散進(jìn)行。最好多點(diǎn)分散進(jìn)行。17國(guó)內(nèi)外堆肥廠情況對(duì)比國(guó)內(nèi)外堆肥廠情況對(duì)比中國(guó)城市垃圾生物處理技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平中國(guó)城市垃圾生物處理技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平哈爾濱工業(yè)大學(xué)一個(gè)科研小組首次提出以城市居民哈爾濱工業(yè)大學(xué)一個(gè)科研小組首次提出以城市居民糞便和糞便和生活垃圾生活垃圾為主、以為主、以粉煤灰粉煤灰為輔制造為輔制造混合堆肥混合堆肥的方法。由生活垃圾提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、孔隙率和有機(jī)的方法。由生活垃圾提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、孔隙率和有機(jī)質(zhì)，糞便提供氮磷和有機(jī)質(zhì)，粉煤灰提供微量元素，質(zhì)，糞便提供氮磷和

11、有機(jī)質(zhì)，粉煤灰提供微量元素，攻克了利用城市垃圾生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥的難關(guān)。攻克了利用城市垃圾生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥的難關(guān)。18垃圾處理新型工藝流程垃圾處理新型工藝流程19表表 各各種種處處理理方方法法費(fèi)費(fèi)用用比比較較 無(wú)無(wú)害害化化處處理理方方法法 衛(wèi)衛(wèi)生生填填埋埋 堆堆肥肥處處理理 焚焚燒燒處處理理 單單位位建建設(shè)設(shè)投投資資（萬(wàn)萬(wàn)元元/噸噸） 815 1540 50100 單單位位處處理理成成本本（元元/噸噸） 2040 3050 50100 表表 各各 種種 處處 理理 方方 法法 優(yōu)優(yōu) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 比比 較較 無(wú)無(wú) 害害 化化 處處 理理 方方 法法 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 焚焚 燒燒 發(fā)發(fā) 電電 法法

12、 焚焚 燒燒 后后 減減 容容 量量 大大 ； 處處 理理 速速 度度快快 ； 殘殘 渣渣 無(wú)無(wú) 菌菌 、 無(wú)無(wú) 毒毒 ； 實(shí)實(shí) 現(xiàn)現(xiàn) 能能源源 回回 收收 利利 用用 ； 一一 次次 性性 投投 資資 大大 ， 費(fèi)費(fèi) 用用 昂昂 貴貴 ；技技 術(shù)術(shù)復(fù)復(fù) 雜雜 ， 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 要要 求求 精精 密密 ； 煙煙 道道 氣氣 的的控控 制制 技技 術(shù)術(shù) 困困 難難 ； 衛(wèi)衛(wèi) 生生 填填 埋埋 法法 操操 作作 相相 對(duì)對(duì) 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 單單 ， 投投 資資 費(fèi)費(fèi) 用用 較較小小 ； 侵侵 占占 土土 地地 嚴(yán)嚴(yán) 重重 ； 防防 滲滲 技技 術(shù)術(shù) 不不 夠夠 ，導(dǎo)導(dǎo) 致致 潛潛 在在 的的 土土 壤壤 和和

13、 地地 下下 水水 污污 染染 ； 生生 物物 降降 解解 法法 （ 堆堆 肥肥 法法 ） 將將 廢廢 棄棄 物物 中中 的的 有有 機(jī)機(jī) 部部 分分 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化為為 有有 用用 的的 土土 壤壤 改改 良良 劑劑 ； 僅僅 適適 用用 于于 廢廢 物物 中中 有有 機(jī)機(jī) 部部 分分 ；產(chǎn)產(chǎn) 生生臭臭 味味 ； 存存 在在 質(zhì)質(zhì) 量量 和和 市市 場(chǎng)場(chǎng) 銷銷 售售 問問題題 ； 殘殘 渣渣 仍仍 需需 處處 理理 ； 再再 利利 用用 方方 法法 實(shí)實(shí) 現(xiàn)現(xiàn) 廢廢 棄棄 物物 的的 最最 高高 價(jià)價(jià) 值值 ； 人人 們們 生生 活活 習(xí)習(xí) 慣慣 使使 用用 他他 們們 喜喜 歡歡 的的新新 產(chǎn)

14、產(chǎn) 品品 ； 再再 循循 環(huán)環(huán) 方方 法法 回回 收收 原原 材材 料料 和和 其其 內(nèi)內(nèi) 在在 的的 能能 量量 ； 市市 場(chǎng)場(chǎng) 專專 用用 和和 有有 限限 的的 吸吸 收收 潛潛 力力 ； * * 202.5 其它再資源化方法其它再資源化方法2.5.1 再資源土壤化再資源土壤化 生活垃圾與白泥混合填埋并生活垃圾與白泥混合填埋并使之土壤化，由于生活垃圾使之土壤化，由于生活垃圾中含有中含有15%的有機(jī)質(zhì)，的有機(jī)質(zhì)，pH值約值約為為7.8，且，且N、P、K含量豐富。含量豐富。而白泥中含而白泥中含Ca、Mg離子，二離子，二者混合能增強(qiáng)植物光合作用。者混合能增強(qiáng)植物光合作用。 垃圾土中摻入垃圾土中

15、摻入15%白泥，種植白泥，種植小麥比垃圾土增產(chǎn)小麥比垃圾土增產(chǎn)12.9%，比，比栽培土增產(chǎn)栽培土增產(chǎn)50.9%。注：白泥是氨堿法制堿過(guò)程中排出的一種廢渣注：白泥是氨堿法制堿過(guò)程中排出的一種廢渣。212.5.2 利用城市廢棄物制備生態(tài)水泥利用城市廢棄物制備生態(tài)水泥 (1)原料原料 利用城市廢棄物利用城市廢棄物(垃圾焚燒灰渣和下水道污泥垃圾焚燒灰渣和下水道污泥)生生產(chǎn)水泥。其原料產(chǎn)水泥。其原料60%為廢棄物為廢棄物(垃圾焚燒灰占垃圾焚燒灰占20%30%)，生產(chǎn)過(guò)程中燒成溫度為，生產(chǎn)過(guò)程中燒成溫度為10001300 ，燃料，燃料用量和用量和CO2排放量比普通水泥少得多，稱為排放量比普通水泥少得多，稱

16、為“生態(tài)生態(tài)水泥水泥”。 脫水污泥呈泥狀，需加入等量的生石灰經(jīng)脫水、脫水污泥呈泥狀，需加入等量的生石灰經(jīng)脫水、殺菌和除臭后可作為水泥生產(chǎn)原料。此外還要加入殺菌和除臭后可作為水泥生產(chǎn)原料。此外還要加入約約40%的鋁工業(yè)排放的廢渣赤泥，以調(diào)整成分。的鋁工業(yè)排放的廢渣赤泥，以調(diào)整成分。2223(2)生態(tài)水泥生產(chǎn)流程生態(tài)水泥生產(chǎn)流程24(3)生態(tài)水泥的生產(chǎn)問題及解決方案生態(tài)水泥的生產(chǎn)問題及解決方案原料由生活廢棄物及赤泥等組成，成分變動(dòng)大，原料由生活廢棄物及赤泥等組成，成分變動(dòng)大，必須使用石灰石、粘土、砂巖、鐵渣調(diào)整成分。必須使用石灰石、粘土、砂巖、鐵渣調(diào)整成分。為使原料成分均勻，應(yīng)配備二套貯存、混合用

17、的為使原料成分均勻，應(yīng)配備二套貯存、混合用的料倉(cāng)，每個(gè)料倉(cāng)的容量應(yīng)足夠料倉(cāng)，每個(gè)料倉(cāng)的容量應(yīng)足夠48小時(shí)生產(chǎn)使用。小時(shí)生產(chǎn)使用。 燒成過(guò)程中在回轉(zhuǎn)窯尾部及風(fēng)道中易形成燒成過(guò)程中在回轉(zhuǎn)窯尾部及風(fēng)道中易形成KClKCl和和NaClNaCl的低熔點(diǎn)共晶，堵塞管道。為此須控制燃料的低熔點(diǎn)共晶，堵塞管道。為此須控制燃料供給量和窯轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)化氣氛和溫度分布曲線。供給量和窯轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)化氣氛和溫度分布曲線。252.5.3 生活垃圾燃料電池生活垃圾燃料電池 采用新型固定床高溫甲烷發(fā)酵與燃料電采用新型固定床高溫甲烷發(fā)酵與燃料電池聯(lián)合發(fā)電是生活垃圾再資源化的一種新池聯(lián)合發(fā)電是生活垃圾再資源化的一種新方法。方法。 甲烷發(fā)

18、酵：甲烷發(fā)酵：在厭氧狀態(tài)下，以甲烷菌為在厭氧狀態(tài)下，以甲烷菌為主體，利用微生物分解有機(jī)物，生成以甲主體，利用微生物分解有機(jī)物，生成以甲烷為主要成分的生物氣。烷為主要成分的生物氣。 日本高溫甲烷發(fā)酵裝置日本高溫甲烷發(fā)酵裝置“METACRES”發(fā)發(fā)生的生物氣含甲烷生的生物氣含甲烷60%70%，可用于燃，可用于燃料電池發(fā)電。其發(fā)電效率與投入生物氣的料電池發(fā)電。其發(fā)電效率與投入生物氣的發(fā)熱量有關(guān)，通常為發(fā)熱量有關(guān)，通常為32%35%。2627生活垃圾燃料電池生產(chǎn)過(guò)程生活垃圾燃料電池生產(chǎn)過(guò)程 生活垃圾預(yù)處理：生活垃圾預(yù)處理：分選除雜，膏狀化，加水粉碎成為漿分選除雜，膏狀化，加水粉碎成為漿料化后送入漿料槽

19、。料化后送入漿料槽。 生物反應(yīng)器：生物反應(yīng)器：用循環(huán)泵向生物反應(yīng)器中輸送發(fā)酵液，用循環(huán)泵向生物反應(yīng)器中輸送發(fā)酵液， 使之在反應(yīng)器中形成向下流的循環(huán)；利用熱交換器控制使之在反應(yīng)器中形成向下流的循環(huán)；利用熱交換器控制發(fā)酵溫度為發(fā)酵溫度為55 生物氣精制：生物氣精制：生物氣除含甲烷、生物氣除含甲烷、COCO2 2外，還含外，還含H H2 2S S，氨等氨等 腐蝕性氣體，造成燃料電池催化劑老化。通常采用脫硫腐蝕性氣體，造成燃料電池催化劑老化。通常采用脫硫劑和活性碳精制凈化。劑和活性碳精制凈化。 燃料電池發(fā)電設(shè)備：燃料電池發(fā)電設(shè)備：由由5050kWkW的磷酸型燃料電池的磷酸型燃料電池( (PAFC)PA

20、FC)、生物氣甲烷變換設(shè)備、直交流轉(zhuǎn)換裝置以及涼水塔、水生物氣甲烷變換設(shè)備、直交流轉(zhuǎn)換裝置以及涼水塔、水處理裝置等構(gòu)成處理裝置等構(gòu)成。28不純氣體成分濃度不純氣體成分濃度生物氣發(fā)生狀況生物氣發(fā)生狀況( (平均值平均值) )293.1排煙脫硫石膏的資源化排煙脫硫石膏的資源化 硫化污染：硫化污染： SO2是污染環(huán)境、破壞生態(tài)的主要廢氣之是污染環(huán)境、破壞生態(tài)的主要廢氣之一，我國(guó)每年排放量達(dá)一，我國(guó)每年排放量達(dá)2800萬(wàn)噸萬(wàn)噸。 石灰石石灰石-石膏濕法排煙石膏濕法排煙脫硫法原理脫硫法原理： SO2 + H2O H2SO3 H2SO3 + 1/2O2 H2SO4H2SO4 + CaCO3 + H2O C

21、aSO42H2O + CO23 3、工業(yè)固態(tài)廢棄物的再資源化、工業(yè)固態(tài)廢棄物的再資源化30 CaSO42H2O的再資源化的再資源化(1)脫水后與粉煤灰混合制成空心砌磚，稱為脫水后與粉煤灰混合制成空心砌磚，稱為“綠色綠色”墻體材料。墻體材料。(2)用作地面自動(dòng)平整材料用作地面自動(dòng)平整材料(Self-leveling Flooring)。它是以無(wú)機(jī)膠凝材料為其基礎(chǔ)的新材料，具有良好它是以無(wú)機(jī)膠凝材料為其基礎(chǔ)的新材料，具有良好的流動(dòng)性，采用泵送澆注法施工，可得光潔樓板地的流動(dòng)性，采用泵送澆注法施工，可得光潔樓板地面，穩(wěn)定性好。將在未來(lái)混凝土自流平層及舊地面、面，穩(wěn)定性好。將在未來(lái)混凝土自流平層及舊地

22、面、起砂地面的修補(bǔ)等方面具有廣闊前景起砂地面的修補(bǔ)等方面具有廣闊前景。313.2 低硅尾礦的資源化低硅尾礦的資源化3.2.1 尾礦危害尾礦危害尾礦是僅次于煤矸石、粉煤灰的第三大固體廢棄物。尾礦是僅次于煤矸石、粉煤灰的第三大固體廢棄物。尾礦中的有害物質(zhì)對(duì)土地、大氣、水體造成嚴(yán)重污染。尾礦中的有害物質(zhì)對(duì)土地、大氣、水體造成嚴(yán)重污染。尾礦壩成為潛在的災(zāi)害源，管理成本越來(lái)越高，已造尾礦壩成為潛在的災(zāi)害源，管理成本越來(lái)越高，已造成多次人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。成多次人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。3.2.2 尾礦現(xiàn)狀尾礦現(xiàn)狀我國(guó)是最大的尾礦產(chǎn)出國(guó)，堆放量達(dá)我國(guó)是最大的尾礦產(chǎn)出國(guó)，堆放量達(dá)50億噸以上億噸以上，且每且每年增

23、加年增加5億噸。億噸。尾礦數(shù)量大、類型多、性質(zhì)復(fù)雜，尾礦利用率小于尾礦數(shù)量大、類型多、性質(zhì)復(fù)雜，尾礦利用率小于7%。323.2.3 尾礦綜合利用尾礦綜合利用利用尾礦制備微晶玻璃利用尾礦制備微晶玻璃(1)微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃是在高溫下使結(jié)晶從玻璃中析出而成的材料，微晶玻璃是在高溫下使結(jié)晶從玻璃中析出而成的材料，由結(jié)晶相和部分玻璃相組成，盡管拋光板的表面光潔度由結(jié)晶相和部分玻璃相組成，盡管拋光板的表面光潔度遠(yuǎn)高于石材，但是光線不論由任何角度射入，經(jīng)由結(jié)晶遠(yuǎn)高于石材，但是光線不論由任何角度射入，經(jīng)由結(jié)晶微妙的漫反射方式，均可形成自然柔和的質(zhì)感，毫無(wú)光微妙的漫反射方式，均可形成自然柔和的質(zhì)感，毫無(wú)

24、光污染。污染。33(2)研制歷史研制歷史1957年美國(guó)康寧玻璃公司斯徒基工程師在研制新產(chǎn)年美國(guó)康寧玻璃公司斯徒基工程師在研制新產(chǎn)品產(chǎn)品時(shí)首次發(fā)現(xiàn)微晶玻璃；品產(chǎn)品時(shí)首次發(fā)現(xiàn)微晶玻璃；1975年英國(guó)麥克倫教授在其專著微晶玻璃中指年英國(guó)麥克倫教授在其專著微晶玻璃中指出微晶玻璃是非晶態(tài)材料和晶態(tài)材料的完美結(jié)合；出微晶玻璃是非晶態(tài)材料和晶態(tài)材料的完美結(jié)合；1989年我國(guó)首次用鐵礦尾礦成功制備微晶玻璃，當(dāng)年我國(guó)首次用鐵礦尾礦成功制備微晶玻璃，當(dāng)時(shí)稱為時(shí)稱為微晶玻璃花崗巖微晶玻璃花崗巖；1991年完成燒結(jié)法工藝尾礦微晶玻璃工業(yè)試驗(yàn)；年完成燒結(jié)法工藝尾礦微晶玻璃工業(yè)試驗(yàn)；2000科技部科技部“九五九五”國(guó)家重

25、點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃尾礦國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃尾礦微晶玻璃生產(chǎn)工藝研究項(xiàng)目啟動(dòng)微晶玻璃生產(chǎn)工藝研究項(xiàng)目啟動(dòng)34(3)石棉尾礦微晶玻璃石棉尾礦微晶玻璃原料原料主要原料采用石棉尾礦，其它成分均采用工業(yè)原料主要原料采用石棉尾礦，其它成分均采用工業(yè)原料,如如硅砂、長(zhǎng)石、炭粉等。原料的化學(xué)組成見表。硅砂、長(zhǎng)石、炭粉等。原料的化學(xué)組成見表。35配料配料根據(jù)尾礦成分根據(jù)尾礦成分,確定研制的尾礦微晶玻璃屬于確定研制的尾礦微晶玻璃屬于MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，系統(tǒng)，如圖。根據(jù)相圖如圖。根據(jù)相圖,比較理想的晶相組成為鎂橄欖石或堇青石比較理想的晶相組成為鎂橄欖石或堇青石,它具有它具有較強(qiáng)的耐酸堿腐蝕性較強(qiáng)的耐酸堿腐

26、蝕性,良好的電絕緣性良好的電絕緣性,較高的機(jī)械強(qiáng)度和由中等到較高的機(jī)械強(qiáng)度和由中等到較低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)越性能較低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)越性能.尾礦微晶玻璃成分尾礦微晶玻璃成分原料配比原料配比36MgO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖37晶核劑晶核劑礦渣微晶玻璃最常用的晶核劑有礦渣微晶玻璃最常用的晶核劑有ZnO、TiO2、Cr2O3等。比等。比較其結(jié)晶情況較其結(jié)晶情況,發(fā)現(xiàn)加入發(fā)現(xiàn)加入79%的的TiO2作晶核劑的試樣結(jié)晶作晶核劑的試樣結(jié)晶效果最好效果最好,且試樣強(qiáng)度高。且試樣強(qiáng)度高。工藝流程工藝流程配料配料混合混合熔制熔制成形成形退火退火晶化晶化二次加工二次加工(磨光、磨光、切割等切割等)成品

27、成品38熔制曲線熔制曲線39熱處理熱處理(晶化晶化)晶化處理是微晶制備過(guò)程中的主要環(huán)節(jié),必須嚴(yán)格的控制才能得到所需的微細(xì)晶粒和足夠的晶相。晶化熱處理溫度根據(jù)DTA曲線確定。DTA曲線曲線40它包括核化(663,保溫1)和晶體長(zhǎng)大(838,保溫2)兩個(gè)階段。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn),確定第一階段最佳升溫速率為300/,第二階段最佳升溫速率為130/。微晶化處理在額定溫度為1000硅碳棒電爐中進(jìn)行。熱處理熱處理(晶化晶化)工藝工藝4142(3)其它尾礦微晶玻璃其它尾礦微晶玻璃SiC晶須增韌的鎢尾礦微晶玻璃晶須增韌的鎢尾礦微晶玻璃材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能制備工藝：制備工藝：配料配料熔制熔制澆注成形澆注成形冷

28、卻冷卻熱處理熱處理研磨拋光研磨拋光成品。成品。43可見晶須從基體中的拔出部分及拔出后殘存的空洞。這種晶須拔出效應(yīng)因介面摩擦消耗外界負(fù)載的能量而達(dá)到增韌補(bǔ)強(qiáng)的目的。這說(shuō)明在復(fù)合材料中含有晶須拔出增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)制。試樣的斷口試樣的斷口44鐵尾礦制備微晶玻璃鐵尾礦制備微晶玻璃銅尾礦制備微晶玻璃銅尾礦制備微晶玻璃黃金尾礦黃金尾礦制備微晶玻璃制備微晶玻璃黃金尾礦黃金尾礦制備微晶玻璃制備微晶玻璃鉀長(zhǎng)石尾礦制備微晶玻璃花崗巖鉀長(zhǎng)石尾礦制備微晶玻璃花崗巖鉭鈮尾礦制備微晶玻璃鉭鈮尾礦制備微晶玻璃注：其制備工藝基本相同。注：其制備工藝基本相同。453.2.4 尾礦的其它再資源化方法尾礦的其它再資源化方法(1)填埋和復(fù)

29、墾填埋和復(fù)墾 經(jīng)處理過(guò)的尾礦可用作填埋材料。國(guó)外礦山的復(fù)墾率經(jīng)處理過(guò)的尾礦可用作填埋材料。國(guó)外礦山的復(fù)墾率已達(dá)已達(dá)80%，我國(guó)相對(duì)滯后。，我國(guó)相對(duì)滯后。(2)利用尾礦生產(chǎn)建筑材料利用尾礦生產(chǎn)建筑材料 尾礦磚：尾礦磚：對(duì)尾礦適應(yīng)性較強(qiáng)，制造成本低。對(duì)尾礦適應(yīng)性較強(qiáng)，制造成本低。 水泥和混凝土：水泥和混凝土：以鈣質(zhì)和硅質(zhì)材料在高溫高壓飽和蒸以鈣質(zhì)和硅質(zhì)材料在高溫高壓飽和蒸汽條件下經(jīng)鈣硅水熱合成反應(yīng)制得，具有輕質(zhì)、隔熱汽條件下經(jīng)鈣硅水熱合成反應(yīng)制得，具有輕質(zhì)、隔熱和可加工等特點(diǎn)。和可加工等特點(diǎn)。 46(3)農(nóng)業(yè)應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用-制備微量元素化肥制備微量元素化肥俄羅斯利用銅、錳尾礦直接作微量元素化肥，俄羅

30、斯利用銅、錳尾礦直接作微量元素化肥，取得良好效果。取得良好效果。馬鞍山礦山研究院將鐵尾礦經(jīng)磁場(chǎng)處理生產(chǎn)馬鞍山礦山研究院將鐵尾礦經(jīng)磁場(chǎng)處理生產(chǎn)出磁化肥料，改善了土壤結(jié)構(gòu)性和孔隙度，出磁化肥料，改善了土壤結(jié)構(gòu)性和孔隙度，使早稻增產(chǎn)使早稻增產(chǎn)12.6%，大豆增產(chǎn)，大豆增產(chǎn)15.5%。47日本東京都國(guó)立產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所成功地將玻璃瓶碎片和澆注鋼筋混凝土?xí)r產(chǎn)生的淤渣，變成了一種理想的裝潢材料。制造原料的以上是玻璃瓶碎片以及鋼筋混凝土淤渣，另外還要加入一定的硫化鐵、硫酸鈉和石墨以控制結(jié)晶的生成。制造時(shí)，先給混合后的原料加攝氏度的高溫使之熔融成形，然后除去成形物中的氣泡，再在至攝氏度的環(huán)境下加熱后使之漸漸冷卻

31、。經(jīng)測(cè)試，用此法生產(chǎn)的材料，其彎曲強(qiáng)度約為大理石的倍，耐酸性則是大理石的倍。雖然目前這種材料因成本較高，還不能成為裝潢市場(chǎng)的主流，但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這種技術(shù)有助于處理都市廢棄物，今后有望普及。 3.2.5由玻璃碎片和混凝土渣生產(chǎn)的裝潢材料由玻璃碎片和混凝土渣生產(chǎn)的裝潢材料483.3 廢塑料制備綠色建材廢塑料制備綠色建材利用廢塑料和粉煤灰制備建筑用瓦利用廢塑料和粉煤灰制備建筑用瓦 粉煤灰表面積大，與塑料有良好的結(jié)合力，可保證制粉煤灰表面積大，與塑料有良好的結(jié)合力，可保證制備的瓦具有較高的強(qiáng)度和較長(zhǎng)的使用壽命；加入石墨備的瓦具有較高的強(qiáng)度和較長(zhǎng)的使用壽命；加入石墨利于脫模，并提高制品抗老化能力；加入

32、利于脫模，并提高制品抗老化能力；加入CaCO3提高提高制品的硬度和韌性，減小變形。制品的硬度和韌性，減小變形。利用廢泡沫塑料作隔熱保溫材料利用廢泡沫塑料作隔熱保溫材料 聚苯乙烯泡沫一般用作包裝材料和一次性餐具。消泡聚苯乙烯泡沫一般用作包裝材料和一次性餐具。消泡后的廢聚苯乙烯泡沫加入適量的改性劑、發(fā)泡劑、催后的廢聚苯乙烯泡沫加入適量的改性劑、發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑等，經(jīng)加熱發(fā)泡，壓制成具有微細(xì)密閉化劑、穩(wěn)定劑等，經(jīng)加熱發(fā)泡，壓制成具有微細(xì)密閉氣孔的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫塑料板。氣孔的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫塑料板。49利用廢泡沫塑料制備防水涂料利用廢泡沫塑料制備防水涂料 對(duì)廢泡沫塑料改性，可制備常溫速干、耐水

33、時(shí)對(duì)廢泡沫塑料改性，可制備常溫速干、耐水時(shí)間長(zhǎng)的水乳性防水涂料，也可代替防潮防油涂間長(zhǎng)的水乳性防水涂料，也可代替防潮防油涂料用于紙箱。料用于紙箱。 利用廢泡沫塑料制備硝基苯甲酸利用廢泡沫塑料制備硝基苯甲酸 硝基苯甲酸硝基苯甲酸(PNBA)主要用于制造強(qiáng)力纖維、農(nóng)主要用于制造強(qiáng)力纖維、農(nóng)藥、染料、樹脂、彩色膠卷成色劑等。將廢泡藥、染料、樹脂、彩色膠卷成色劑等。將廢泡沫塑料經(jīng)硝化氧化即可制得。沫塑料經(jīng)硝化氧化即可制得。利用廢泡沫塑料裂解制備苯乙烯利用廢泡沫塑料裂解制備苯乙烯 制備方法有熱裂解、催化裂解和無(wú)氧催化裂解制備方法有熱裂解、催化裂解和無(wú)氧催化裂解50樹脂基廢棄物復(fù)合材料樹脂基廢棄物復(fù)合材料

34、基體材料基體材料-廢舊熱塑性材料，如廢舊農(nóng)用膜、廢舊熱塑性材料，如廢舊農(nóng)用膜、食品袋、編織袋、舊輪胎再生膠等。食品袋、編織袋、舊輪胎再生膠等。增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料-工業(yè)固體廢棄物，如尾礦、爐渣、工業(yè)固體廢棄物，如尾礦、爐渣、粉煤灰、玻璃纖維下腳料等。粉煤灰、玻璃纖維下腳料等。4、 廢棄物復(fù)合材料廢棄物復(fù)合材料51 陶瓷基廢棄物復(fù)合材料陶瓷基廢棄物復(fù)合材料基體材料基體材料-廢棄物材料中含有活性廢棄物材料中含有活性SiO2、Al2O3，與與添加劑中的添加劑中的Ca2+水化生成水化生成CSH和和CAH，作基材。作基材。增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料-其它粒狀或纖維狀的廢棄物包裹在其中作其它粒狀或纖維狀的廢棄物包裹在其中作增強(qiáng)相。增強(qiáng)相。 金屬基廢棄物復(fù)合材料金屬基廢棄物復(fù)合材料基體材料基體材料-廢舊易拉罐、鋁合金型材邊角料等回收金廢舊易拉罐、鋁合金型材邊角料等回收金屬。屬。增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料-碎玻璃、玻璃纖維廠的廢棄物等硬質(zhì)相。碎玻璃、玻璃纖維廠的廢棄物等硬質(zhì)相。52自然資源(木材、石油)生產(chǎn)過(guò)程包裝材料消費(fèi)生產(chǎn)過(guò)程建筑材料消費(fèi)建筑垃圾再循環(huán)廢棄物回收焚燒或填埋污染空氣或水生活垃圾HB復(fù)合板原材料資源再生