礦山環(huán)境保護(hù)第四章礦山固體廢物和資源化綜合利用

1、礦山環(huán)境保護(hù)第四章 礦山固體廢物和資源化綜合利用 拓展內(nèi)容2022/7/17固體廢棄物的定義和分類1固體廢棄物的危害2固體廢棄物污染的防治31.固體廢棄物的定義和分類 定義：人類在生產(chǎn)過程和社會(huì)生活中產(chǎn)生的不再需要或“沒有利用價(jià)值”而被遺棄的固體或半固體物質(zhì)。2022/7/171.1 固廢的定義 往往某一過程中的廢物是另一過程的原料，所以廢物又被稱為：放在錯(cuò)誤地點(diǎn)的原料。廢紙打印紙1. 固體廢棄物的定義和分類2022/7/17兩個(gè)重要概念：固廢的處理：將固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、利用和處置的過程或操作。固廢的處置：將無法回收利用且不打算回收的固體廢物長期地保留在環(huán)境中所采取的技術(shù)措施。物理

2、處理生物處理固化處理熱處理化學(xué)處理固廢處理方法海洋處置深海投棄海上焚燒陸地處置土地耕作工程庫貯留池貯存土地填埋深井灌注固廢處置方法1.固體廢棄物的定義和分類1. 固體廢棄物的定義和分類2022/7/171.2 固廢的分類固廢的分類化學(xué)性質(zhì)危害狀況形狀有機(jī)廢物無機(jī)廢物有害廢物一般廢物固體狀廢物泥狀廢物來源礦業(yè)廢物工業(yè)廢物城市垃圾農(nóng)業(yè)廢物放射性廢物1. 固體廢棄物的定義和分類2022/7/17固體廢物的分類、來源和主要組成物分類來源主要組成物礦業(yè)廢物礦山、選冶廢礦石、尾礦、金屬、廢木磚瓦、石灰等工業(yè)廢物冶金、交通、機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)等工業(yè)金屬、礦渣、砂石、模型、陶瓷、邊角料、涂料、管道煤炭煤矸石、木料、

3、金屬食品加工肉類、谷類、果類、菜蔬、煙草橡膠、皮革、塑料等工業(yè)橡膠皮革、塑料布、纖維、染料、金屬等造紙、木材、印刷等工業(yè)刨花、鋸末、碎木、化學(xué)藥劑、金屬填料、塑料石油化工化學(xué)藥劑、金屬、塑料、橡膠、陶瓷、瀝青、油氈電器、儀器儀表等工業(yè)金屬、玻璃、木材、橡膠、塑料、化學(xué)藥劑、研磨料紡織服裝業(yè)布頭、纖維、橡膠、塑料、金屬建筑材料金屬、水泥、粘土、陶瓷、石膏、石棉、砂石電力工業(yè)爐渣、粉煤灰、煙塵城市垃圾居民生活食物垃圾、紙屑、布料、木料、金屬、玻璃、塑料商業(yè)機(jī)關(guān)廢汽車、廢電器、廢器具、含有易爆、易燃、腐蝕性市政維護(hù)、管理部門碎磚瓦、樹葉、死禽畜、金屬、鍋爐灰渣、污泥農(nóng)業(yè)廢棄物農(nóng)林稻草、秸桿、蔬菜、水

4、果、果樹枝條、糠秕 、落葉、水產(chǎn)腐爛魚、蝦、貝殼、水產(chǎn)加工污水、污泥放射性廢物核工業(yè)、核電站、放射性醫(yī)療金屬、含放射性廢渣、粉塵、污泥、器具Company Logo我國工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量發(fā)展趨勢固體廢物產(chǎn)生量（億噸）1985 1990 1995 20001. 固體廢棄物的定義和分類Company Logo城市生活垃圾增長率發(fā)達(dá)國家平均為2-4%，中國為9%（自1979年以來）、7%（19902000）。城市垃圾的增長速度明顯高于人口增長速度；國民經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇期，垃圾增長尤其快（美國達(dá)5%）。我國1999年城市垃圾年產(chǎn)量約億噸，年清運(yùn)量達(dá)億噸。1. 固體廢棄物的定義和分類2. 固體廢棄物的危害202

5、2/7/172.1 固廢的污染一般途徑人類疾病接觸呼吸飲用接觸浸入食物鏈固體廢物源直接接觸大氣水體土壤Company Logo 與廢水廢氣不同，固廢往往是許多污染成分的終極狀態(tài)。例如： 廢氣處理中有害氣體或飄塵可富集成為廢渣； 廢水處理中有害物質(zhì)或懸浮物可分離成為污泥或殘?jiān)@些“終態(tài)”物質(zhì)中的有害成分又能轉(zhuǎn)入大氣、水體和土壤，成為其污染的“源頭”。 基于上述，控制“源頭”，處理好“終態(tài)物”是固廢污染控制的關(guān)鍵。因此固廢的污染控制可從兩方面入手：一是防治固體廢物污染，二是綜合利用廢物資源。 2. 固體廢棄物的危害2.1 固廢的污染一般途徑Company Logo影響環(huán)境衛(wèi)生侵占土地污染水體污染

6、大氣固體廢物污染危害污染土壤2. 固體廢棄物的危害2.2 固廢污染的危害2. 固體廢棄物的危害2022/7/172.2 固廢污染的危害 堆存1萬噸煤矸石，要占用畝土地；堆存1萬噸尾礦，要占用畝土地；堆存1萬噸冶煉渣，要占用2畝土地；堆存1萬噸爐渣，要占用畝土地；堆存1萬噸其他渣，要占用畝土地。占用土地污染土壤污染水體 固體廢物堆置或垃圾填埋處理，經(jīng)雨水浸淋，其滲出液及瀝濾中含有的有害成分會(huì)改變土質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤中的微生物活動(dòng)，妨礙植物的根系生長，或在植物機(jī)體內(nèi)積蓄，危害食用。 固體廢物直接排入地表水或其浸出液流入地表水，會(huì)導(dǎo)致固體廢物所含的有害成分污染地表水源；固體廢物與雨水、地表水接觸

7、混合，其中的有害成分隨水分滲透進(jìn)入土壤進(jìn)入地下，污染地下水源。2. 固體廢棄物的危害2022/7/172.2 固廢污染的危害 固體灰渣中的細(xì)粒，粉末受日曬、風(fēng)吹產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染周圍的大氣環(huán)境，固體廢物長期堆放，由于揮發(fā)、自然化學(xué)反應(yīng)等會(huì)產(chǎn)生有害氣體污染空氣，例如煤矸石含硫若超過1.5%，長期堆放就會(huì)自燃。污染大氣影響衛(wèi)生白色污染 目前我國不僅90%以上糞便、垃圾未經(jīng)無害化處理，而且醫(yī)院、傳染病院的糞便、垃圾也混入普通糞便、垃圾之中，廣泛傳播肝炎、腸炎、痢疾以及各種蠕蟲?。燃纳x病）等，成為環(huán)境的嚴(yán)重污染源。 我們周圍幾乎到處可見丟棄的塑料食品袋、包裝袋、飲料瓶、快餐盒等，無處不被廢舊塑料困擾，

8、就連花、草、樹木、農(nóng)作物也處處可見“白旗”懸掛，無疑這已構(gòu)成嚴(yán)重的“視覺污染”。2. 固體廢棄物的危害2022/7/17占用土地2. 固體廢棄物的危害2022/7/17污染土壤2. 固體廢棄物的危害2022/7/17焚燒垃圾污染大氣2. 固體廢棄物的危害2022/7/17生活垃圾影響環(huán)境衛(wèi)生Company Logo礦渣廢酸金屬渣廢堿粉塵其它污泥污泥其它廢堿金屬渣廢酸礦渣其它污泥礦渣廢酸金屬渣廢堿粉塵1.排放總量（22047萬噸）2.資源化利用量（7293萬噸）3.最終處置量（3510萬噸）固體廢物的組成日本工業(yè)固體廢物的組成3. 固體廢棄物污染的防治Company Logo 日本生活垃圾的組成

9、及變化趨勢3. 固體廢棄物污染的防治Company Logo3. 固體廢棄物污染的防治Company Logo固廢法中首先確立了固廢污染防治的“三化”原則基本原則減量化資源化無害化3. 固體廢棄物污染的防治3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17解決固廢污染的技術(shù)途徑減量化 通過改革工藝，如采用無廢、少廢或清潔工藝，盡量減少廢物的產(chǎn)生量。 將廢物回收綜合利用，將廢物再一次轉(zhuǎn)化為二次資源。資源化 即無害化處理與處置技術(shù)，這是固體廢物污染控制的末端環(huán)節(jié)，即為固體廢物解決安全的最終歸宿。無害化3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/173.1 減量化 固體廢物的減量化是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過對(duì)

10、原輔材料的選擇、調(diào)整、工藝的改進(jìn)、產(chǎn)品的科學(xué)設(shè)計(jì)及管理的完善等途徑來達(dá)到固體廢物產(chǎn)生量的最小化，主要措施有以下五點(diǎn)。 一是選用相比之下較為豐富的資源替代稀有、短缺的自然資源，并盡量減少其用量；二是采用低毒、少害或無害的原材料替代有毒有害的原材料；三是盡量使用再生的二次資源。原輔材料替代工藝設(shè)備改革 一是采用完全不同的工藝原理和技術(shù)，從根本上改造舊的工藝和設(shè)備；二是針對(duì)舊工藝其薄弱環(huán)節(jié)，部分的調(diào)整和革新廢物產(chǎn)生環(huán)節(jié)；三是只改變舊工藝條件和參數(shù)以達(dá)到減少廢物的目的；四是使用高效、先進(jìn)的使廢物產(chǎn)生量最小化的生產(chǎn)設(shè)備。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/173.1 減量化 一是收集流失的產(chǎn)品和原料

11、，將其返回主體流程之中；二是回收廢物，將其處理成原料和原料組分，返回原流程中再以利用；三是將回收的廢物作為其他流程的原料生產(chǎn)其他產(chǎn)品； 四是閉路循環(huán)及能量回收。物料循環(huán)和綜合利用清潔產(chǎn)品強(qiáng)化管理 要求產(chǎn)品從設(shè)計(jì)開始就應(yīng)考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用和使用后均不應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危害。產(chǎn)品應(yīng)有合理的包裝、使用功能和壽命；產(chǎn)品使用后應(yīng)易于回收、再生、重復(fù)使用和易于降解與處置。 清潔生產(chǎn)要求出發(fā)，應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理，對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行排污審計(jì)，從工藝過程管理入手，建立規(guī)章制度和責(zé)任制度，加強(qiáng)區(qū)域性和廠際間的廣泛聯(lián)系，促進(jìn)資源有效利用。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/173.2 資源化 固體廢物

12、的產(chǎn)生有其必然性，在一定的技術(shù)水平上實(shí)施減量化，也不可避免要排放一定數(shù)量的固體廢物。固體廢物既是環(huán)境的污染源，又是寶貴的二次資源，可以預(yù)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，廢物和原料之間的差異、界限將逐漸淡化。作為固體廢物的資源化，就是針對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的固體廢物進(jìn)行回收、加工、再生利用。使其直接變成產(chǎn)品和二次資源的綜合利用過程。所以固體廢物資源化技術(shù)涉及預(yù)處理技術(shù)、綜合利用技術(shù)、分解技術(shù)等。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17預(yù)處理技術(shù)固廢的預(yù)處理技術(shù)壓實(shí)是一種通過對(duì)廢物實(shí)行減容化、降低運(yùn)輸成本、延長填埋場壽命的預(yù)處理技術(shù)。一般施加的壓力為 200-250kg/cm2。使固體.外形尺寸減小，使之便于

13、運(yùn)輸，適宜于分選或綜合利用以及有利于提高燃燒、分解效率及壓實(shí)、均勻穩(wěn)定填埋等。分選是根據(jù)物料的物理、化學(xué)性質(zhì)方面的差異，將其中的不同組分分開，常用的方法有：篩選，重選，磁選等。固化是將有害固體廢物固定或包容在惰性無害的固化基材中，使他無害化、穩(wěn)定化，以便于運(yùn)輸、利用和處置。主要有水泥，石灰，瀝青固化等。壓實(shí)破碎分選固化3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17資源化技術(shù) 資源化就是將廢物（或經(jīng)過預(yù)處理后的廢物）引入新的生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)，使這些廢物變?yōu)樵匣蚰茉吹靡岳谩Ｓ捎趶U物種類繁多，性質(zhì)復(fù)雜，所以固體廢物資源化技術(shù)涉及的內(nèi)容也非常廣泛，大體可將其分為以回收能源為主的熱化學(xué)分解技術(shù)，以獲得肥料

14、和原料為主的微生物轉(zhuǎn)化技術(shù)和直接作為原輔材料使用的廢物利用技術(shù)三大類。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17A.熱化學(xué)分解法 熱化學(xué)分解是利用高溫氧化、分解固體廢物，使其轉(zhuǎn)化為有用或無害的物質(zhì)，并同時(shí)回收熱能的方法。其主要處理對(duì)象是有機(jī)物含量較高且難以微生物降解的固體廢物，其方法主要有焚燒、熱解、濕式氧化法等。焚燒：焚燒是固體廢物在高溫下分解和深度氧化的過程。焚燒的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 可回收利用固體廢物燃燒產(chǎn)生的熱能；大幅度減少固體廢物的體積；徹底消除有害細(xì)菌和病毒；破壞有毒廢物。缺點(diǎn): 只能處理含可燃物成分高的固體廢物；容易造成二次污染；投資運(yùn)行費(fèi)用高。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/

15、17熱解：在無氧或缺氧條件下，將固體有機(jī)物加熱分解，并以分解物貯存熱量的過程。 分解產(chǎn)物主要有氫、甲烷、碳?xì)浠衔?、一氧化碳等可燃?xì)怏w和甲醇、丙酮、硫酸、乙醛等液態(tài)燃料油及以固態(tài)碳等物質(zhì)。這是低污染能源回收的一個(gè)高效途徑，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠回收可貯存和運(yùn)輸?shù)娜剂?，且尾氣排放量和殘?jiān)枯^少。濕式氧化：在有水存在和適當(dāng)?shù)臏囟燃皦毫ο聦⒂袡C(jī)物快速氧化，生成二氧化碳、水、無機(jī)鹽等。 濕式氧化能有效處理污泥或高濃度有機(jī)廢水而不需要預(yù)脫水；不產(chǎn)生粉塵和煤煙；滅毒除毒比較徹底；反應(yīng)時(shí)間短。但是限制其廣泛運(yùn)用的主要原因就是設(shè)備的投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比較高。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17B.微生物轉(zhuǎn)化法 利

16、用微生物對(duì)有機(jī)固體廢物的分解作用，使有機(jī)固體廢物轉(zhuǎn)化為能源、食品、飼料、肥料，是固體廢物資源化處理的有效而又經(jīng)濟(jì)的方法。 依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物，人為地促進(jìn)有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生化過程。堆肥是一種優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的土壤改良肥料，具有改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤容水性，減少無機(jī)氮流失，促進(jìn)難容磷肥轉(zhuǎn)化，增大土壤緩沖能力，增進(jìn)化肥肥效等功效。堆肥化沼氣化 在一定的溫度、濕度和酸堿度的厭氧條件下，固體廢物中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)成分經(jīng)沼氣細(xì)菌的發(fā)酵作用產(chǎn)生一種可燃?xì)怏w沼氣的過程。沼氣的主要成分是甲烷（6070%）和二氧化碳（3040%），其次為一氧化碳和硫化氫等氣體。3.

17、 固體廢棄物污染的防治2022/7/17C.廢渣利用 對(duì)于礦山的廢石、尾礦，冶金、化工、電力等工業(yè)的廢渣處理，最積極的措施時(shí)變廢為寶綜合利用。由于工礦企業(yè)的固體廢物種類繁多，成分復(fù)雜，所以涉及的綜合利用技術(shù)也不勝枚舉，在此只對(duì)礦業(yè)和工業(yè)廢渣利用做簡單介紹。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17C.廢渣利用廢物名稱主要用途重金屬尾礦制作磚瓦和回填礦坑輕金屬尾礦和廢石制作建筑材料和水泥多種金屬共生礦的廢石和尾礦回收有價(jià)值的金屬SO2大于70%的尾礦作加氣混凝土的配料無毒無害廢石和尾礦鋪路、填坑造地、建筑骨料大部份廢石和尾礦作礦層回填材料煤矸石燃料、建筑材料和化工原料礦業(yè)廢渣的主要用途3. 固

18、體廢棄物污染的防治2022/7/17C.廢渣利用工業(yè)廢渣的主要用途名 稱主要用途高爐渣生產(chǎn)建筑材料，如砌塊、礦渣水泥、礦渣棉和保溫材料，經(jīng)水淬后生產(chǎn)硅鈣粉，作為肥料鋼渣制造礦渣水泥和碎石，作筑路材料和防火材料，生產(chǎn)微晶玻璃及礦渣磷肥鉻鐵渣生產(chǎn)耐熱膠凝材料，制造水泥、肥料、鑄石等有色金屬渣做水泥、磚瓦、砌塊、礦渣棉粉煤灰做筑路材料、肥料、隔音磚、屋面材料，回收稀有金屬鉬、鍺、鈧等廢石膏做建筑材料3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17D.廢物交換 我們知道，往往某一企業(yè)的固體廢物，可能是另一企業(yè)的原料，如能建立廢物交換系統(tǒng)，借助現(xiàn)代發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)，便可有計(jì)劃迅速地將一些工業(yè)廢物轉(zhuǎn)到其它領(lǐng)域作

19、為原料使用。這樣做既可節(jié)約原材料和能源，又可減少廢物的處置量。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/173.3 無害化 無論多么先進(jìn)的技術(shù)，總不可避免產(chǎn)生一些無法利用和處理的固體廢物。這些固體廢物是多種污染物的終態(tài)，將長期存在與環(huán)境中，為了控制其對(duì)環(huán)境的污染，必須進(jìn)行最終處置，也即為其找到一最大限度地與生物圈隔離的歸宿。這就是固體廢物的無害化處置技術(shù)。3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17無害化技術(shù)無害化處置方法海洋處置遠(yuǎn)洋焚燒深海投擲陸地處置衛(wèi)生填埋安全填埋深井灌注定義：衛(wèi)生填埋是利用工程手段將垃圾填埋在地下，同時(shí)采取有效技術(shù)措施，防止?jié)B濾液及有害氣體對(duì)水體和大氣的污染，并將垃圾壓實(shí)

20、減容至最小。 優(yōu)點(diǎn)：土地利用率高；蚊、蠅、鼠無法生存，避免疾病傳播；可防止對(duì)外界的污染；填埋結(jié)束后土地仍可以在利用。 缺點(diǎn)：需要占用大量土地；垃圾滲濾液可能危害地下水；需要長期實(shí)施監(jiān)控和維護(hù)；長途運(yùn)輸費(fèi)用高。3. 固體廢棄物污染的防治衛(wèi)生填埋 衛(wèi)生填埋是一種防止二次污染的填埋方法，由于填埋過程是一層垃圾一層土交替進(jìn)行，又稱夾層填埋法。 從橫斷面看，垃圾和砂土交互掩埋，既可以防止垃圾的飛散和降雨時(shí)的流失，又可以防止蚊蠅等還從的孽生，以及臭氣火災(zāi)的發(fā)生，因而稱為衛(wèi)生填埋法。3. 固體廢棄物污染的防治衛(wèi)生填埋3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17衛(wèi)生填埋3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/

21、17填埋前3. 固體廢棄物污染的防治2022/7/17填埋后 深井灌注是把液態(tài)危險(xiǎn)廢物灌入一個(gè)深層的、垂直成層的、多孔的、水層鹽度高的巖層中的一種處理方法。 是美國境內(nèi)一種最常見的危險(xiǎn)廢物處置方法。 同其它處理技術(shù)相比，具有污染風(fēng)險(xiǎn)小、處理 成本低的特點(diǎn)，可以作為工業(yè)、城市處理、儲(chǔ)存液體污染物的手段。 但是，由于該項(xiàng)技術(shù)并不能完全避免污染風(fēng) 險(xiǎn)，仍需加強(qiáng)和完善相關(guān)的立法。3. 固體廢棄物污染的防治深井灌注3. 固體廢棄物污染的防治典型深井灌注圖4 礦業(yè)固體廢物的資源化 目前，我國有95%以上的能源、80%以上的工業(yè)原料、70%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料等都來自礦產(chǎn)資源。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界每年排出的礦

22、業(yè)固體廢物在100億以上。 礦業(yè)固體廢物的組成 礦業(yè)固體廢物的性質(zhì) 尾礦的資源化 廢石的資源化4.1 礦業(yè)固體廢物的組成 礦石開采過程中，需剝離圍巖，掘進(jìn)巷道，排出廢石；采得的礦石需經(jīng)選礦，提高品位，排出尾礦。礦業(yè)固體廢物系采選作業(yè)過程中產(chǎn)生的廢石和尾礦的總稱。 礦物組成：自然元素、硫化物及其類似化合物、含氧鹽礦物、氧化物和氫氧化物、鹵化物等。 量大面廣的為含氧鹽礦物、氧化物和氫氧化物、硫化物及其類似化合物。它們是決定利用途徑的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、含氧鹽礦物 含氧鹽礦物占已知礦物總數(shù)的2/3左右，在地殼里的分布極為廣泛。 （1）硅酸鹽礦物：硅酸鹽是組成巖石的最主要成分，已知硅酸鹽礦物約800種之多，

23、約占礦物總數(shù)的1/4，占地殼總重量的80%。 （2）碳酸鹽礦物：碳酸鹽礦物在自然界中分布較廣，已知礦物約80種之多，占地殼總重量的1.7%。其中以Ca、Mg碳酸鹽礦物最多，其次為Fe、Mn等碳酸鹽礦物。 （4）其他含氧鹽礦物：其他含氧鹽礦物較常見的有磷酸鹽、鎢酸鹽和鉬酸鹽，其他不常見的有硼酸鹽、砷酸鹽、釩酸鹽、硝酸鹽礦物等。 （3）硫酸鹽礦物： 硫酸鹽礦物在自然界中產(chǎn)出約有260種之多，但僅占地殼總重量的0.1%。其中常見和具工業(yè)意義的礦物不多，主要礦物有石膏、重晶石。 二、氧化物和氫氧化物礦物 氧化物和氫氧化物是地殼的重要組成礦物，它們的化合物有200種左右，約為地殼總重量的17%，其中Si

24、O2(石英、石髓、蛋白石)分布最廣，約占12.6%，F(xiàn)e的氧化物和氫氧化物占3.9%，其次是Al、Mn、Ti、Cr的氧化物或氫氧化物。 本類礦物是工業(yè)上金屬礦產(chǎn)的主要來源。三、硫化物及其類似化合物礦物 主要為金屬硫化物，亦包括金屬與硒、碲、砷、銻等的化合物?？倲?shù)約350種左右，按重量約占地殼總重量的0.15%，其中以鐵的硫化物為主，有色金屬銅、鉛、鋅、銻、汞、鎳、鈷等也以硫化物為主要來源，故工業(yè)上具有重大意義。 包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)表面性質(zhì)：白度、亮度、疏水性等。物理性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)：礦物對(duì)光線的吸收、折射和反射所表現(xiàn)的各種性質(zhì)。力學(xué)性質(zhì)：廢物在外力作用下所表現(xiàn)的物理機(jī)械性能 。磁學(xué)性質(zhì)：礦物的

25、磁性是指礦物被永久磁鐵和電磁鐵吸引，或礦物本身能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)。 電學(xué)性質(zhì)：礦物導(dǎo)電的能力及在外界能量作用下發(fā)生帶電的現(xiàn)象。 對(duì)于透明礦物來說，所有透過光波的顏色就是該礦物的顏色（如自然硫，由于它較多地吸收了透射光中的紫、藍(lán)、綠、橙、紅色光波而透過較多的黃色光波而成黃色）。 對(duì)于不透明礦物來說，它的顏色主要決定于其表面反射光波的顏色（如黃鐵礦表面反射出來的是以黃光為主，所以呈現(xiàn)黃色）一、光學(xué)性質(zhì)：包括顏色、光澤、透明度等 （1）顏色 它是礦物對(duì)不同波長的光波吸收和反射的結(jié)果。 如果對(duì)各種波長的光波普遍而又平均地吸收，則隨吸收程度的不同而呈黑色（幾乎全部吸收）、灰、白色。 如果只吸收某些色

26、光，則呈現(xiàn)出反射光的混合色。一、光學(xué)性質(zhì)：包括顏色、光澤、透明度等 （1）顏色 顏色的命名： 雙重命名法：如黃綠、褐紅等。 比較法：如深紅、淺綠、淡黃等。 比擬法：如乳白、鐵黑、櫻桃紅、橄欖綠、天藍(lán)色等。 比色法：紫色-紫水晶、銅紅色-自然銅、藍(lán)色-藍(lán)銅礦、鐵黑色-磁鐵礦、綠色-孔雀石、黃銅色-黃銅礦、黃色-雌黃、鉛灰色-方鉛礦、金黃色-自然金、橙色-雄黃、 鋼灰色-黝銅礦、紅色-辰砂。 （2）光澤 礦物表面對(duì)于投射光線的反射能力稱為光澤。反射能力的強(qiáng)弱也就是光澤的強(qiáng)弱，可用反射率R表示，計(jì)算公式為： R越大，光澤越強(qiáng)。按R的大小，將光澤由弱至強(qiáng)分成四個(gè)等級(jí)： 表4-1 光澤強(qiáng)弱的四個(gè)等級(jí)R值

27、，%光澤特點(diǎn)舉例210玻璃光澤，礦物表面象玻璃一樣反光清澈。石英的晶面、螢石、石榴石等。1019金剛光澤，象金剛石的反光一樣光輝燦爛。錫石、閃鋅礦、金剛石等。1925半金屬光澤，表面象久經(jīng)使用的金屬制品那樣的反光。磁鐵礦、 黑鎢礦、赤鐵礦等。25以上金屬光澤，象新鮮金屬制品的反光一樣耀眼。輝銻礦、輝銅礦、黃銅曠、自然金等。 提取礦業(yè)固體廢物中的有價(jià)礦物，可借助于它與脈石礦物光澤、顏色的差異進(jìn)行光電分選。 （3）透明度：礦物透光的能力 自然界絕對(duì)不透明的礦物、絕對(duì)透明的礦物都是不存在的。透明度是一個(gè)相對(duì)的概念。 礦物透明與不透明的區(qū)分界限，是指礦物磨至標(biāo)準(zhǔn)厚度時(shí)的透光程度而言。 一般將礦物分為：

28、透明礦物，絕大部分光線能通過，能完全或基本上透見另一物體。如無色水晶、冰洲石、云母等。半透明礦物，能透過小部分光線，只能模糊透見另一物體，如辰砂、閃鋅礦等。不透明礦物，光幾乎完全不能通過，如石墨、磁鐵礦等。 透明度是鑒定礦業(yè)固體廢物能否作為光學(xué)材料使用的特征之一，也是能否作為填料使用的特征之一。如石英、CaCO3常作為無色透明的填料使用。二、力學(xué)性質(zhì)：硬度、韌性、比重等性能。 （1）硬度 指廢物抵抗某種外來機(jī)械作用的能力，可借助測定礦物硬度的方法來測定。 測定礦物硬度的方法很多，但在礦物學(xué)中一直沿用的是摩氏硬度計(jì)法，目前可用專門測硬度的儀器和顯微硬度計(jì)精確測定礦物的硬度。圖4-5所示為三種方法

29、測定結(jié)果對(duì)比。圖4-5 摩氏硬度、新摩氏硬度和顯微硬度等級(jí)的對(duì)比 廢物硬度與廢物粉碎關(guān)系密切。廢物硬度不同，粉碎的難易程度、粉碎所需時(shí)間和設(shè)備不同。硬度越大，越難粉碎，粉碎時(shí)消耗的能量也越大。 另外，硬度不同的廢物，其應(yīng)用價(jià)值不同。硬度大的廢物可作為磨料使用，硬度小的廢物可作為填料使用。 （2）韌性 廢物受壓軋、錘擊、彎曲或拉引等力作用時(shí)所呈現(xiàn)的抵抗能力。包括： 脆性：廢物容易被打碎或壓碎的性質(zhì)。大多數(shù)廢物具有脆性。 撓性：廢物在外力作用下趨于彎曲而不發(fā)生折斷，除去外力后不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如片狀石膏、綠泥石、蛭石等礦物。 彈性：外力作用下趨于變形，但外力解除后又恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如云母、石棉等

30、礦物。 韌性對(duì)某些廢物原料進(jìn)行加工具有重要意義。韌性不同的礦業(yè)廢物，所采用的粉碎流程不同，所選用的粉碎設(shè)備也不同。 （3）密度 礦物的比重是礦物在4時(shí)的重量與同體積的水的重量之比。密度在選擇資源化方法時(shí)具有重要指導(dǎo)意義。 一般將礦物按密度分為三級(jí)：輕密度礦物，密度在以下的礦物；中等密度礦物，密度在4之間的礦物；重密度礦物，密度在4以上的礦物。 在礦物學(xué)上測密度的方法很多，常見的有比重瓶法、重液法和體積計(jì)法三種。 三、電學(xué)性質(zhì)：導(dǎo)電性及荷電性。 （1）導(dǎo)電性 礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力，可用礦物的導(dǎo)電率來表示。導(dǎo)體礦物：=102-1cm-1以上的礦物，如自然金屬、大部分硫化物礦物。非導(dǎo)體或絕緣體：10

31、-12-1cm-1的礦物，如硅酸鹽、碳酸鹽類礦物。半導(dǎo)體礦物：值介于前兩者之間的礦物，如部分硫化物及金屬氧化物類礦物。 某些礦物的導(dǎo)電性有重要的實(shí)用意義，如金屬和石墨是電的良導(dǎo)體可作電極材料，云母是不良導(dǎo)體可作絕緣材料，而半導(dǎo)體則廣泛地被應(yīng)用在無線電工業(yè)中。 在固體廢物資源化利用中，可根據(jù)廢物中礦物導(dǎo)電率的不同采用靜電分離法來分離提純有用礦物。 （2）礦物的荷電性：在受外力作用，如摩擦、加熱、加壓影響下，發(fā)生帶電現(xiàn)象的性能。實(shí)質(zhì)是礦物中的熱能或機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的形式。 凡具有荷電性的礦物，其導(dǎo)電性均很弱或者根本不具導(dǎo)電性。 荷電性按所施外力不同，有以下幾種： 摩擦電性：某些礦物與絲絹或毛皮摩擦

32、時(shí)，呈現(xiàn)帶電現(xiàn)象。如自然硫、金剛石、琥珀(C10H16O4)等具有這種性質(zhì)。 焦電性：某些礦物受熱時(shí)，在晶體的某些部位產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象，即熱能轉(zhuǎn)化為電能，如電氣石即具有這種性質(zhì)。 壓電性：某些礦物在壓力或張力影響下，因變形而呈現(xiàn)出電荷的性質(zhì)。 在壓縮時(shí)發(fā)生正電荷的部位，在伸張時(shí)就發(fā)生負(fù)電荷，因此在機(jī)械的一壓一張的不斷作用下，就產(chǎn)生了一個(gè)交變電場，這種效應(yīng)稱為電壓效應(yīng)。反過來，具有壓電性的礦物晶體，又能借電能產(chǎn)生機(jī)械能。即把它放在一個(gè)交變電場中，會(huì)產(chǎn)生一伸一縮的機(jī)械振動(dòng)，這種效應(yīng)稱為電致伸縮。當(dāng)交變電場的頻率和壓電性礦物本身機(jī)械振動(dòng)的頻率一定時(shí)，發(fā)生特別強(qiáng)烈的共振現(xiàn)象。 壓電材料在電子工業(yè)中用作各

33、種換能器，如超聲波發(fā)生器等。石英由于振動(dòng)頻率穩(wěn)定，質(zhì)地堅(jiān)硬和化學(xué)性穩(wěn)定，是最優(yōu)良的天然壓電材料。四、磁性 礦物的磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引或礦物本身能夠吸引鐵物體的性質(zhì)。 自然界具有磁性的礦物極為普遍，但磁性顯著的礦物則不多。 礦物磁性的強(qiáng)弱，可用比磁化系數(shù)表示，它表示1cm3的礦物在磁場強(qiáng)度為1 Oe的外磁場中所產(chǎn)生的磁力。 比磁化系數(shù)越大，表示礦物被磁化的能力越強(qiáng)。在礦業(yè)固體廢物資源化中，常根據(jù)廢物中不同礦物的磁性差異進(jìn)行分離。 按比磁化系數(shù)的不同，礦物分成四類： （1）強(qiáng)磁性礦物 比磁化系數(shù)大于300010-6 cm3/g，在弱磁場（9001200Oe）就能與其他礦物分離，如磁

34、鐵礦、磁黃鐵礦等。 （2）中磁性礦物 比磁化系數(shù)介于（6003000）10-6 cm3/g之間，在磁場強(qiáng)度20008000Oe才能與其他礦物分離，如鈦鐵礦、鉻鐵礦及含磁鐵礦的赤鐵礦等。 （3）弱磁性礦物 比磁化系數(shù)介于（15600）10-6 cm3/g之間，在磁場強(qiáng)度10000Oe以上才能與其他礦物分離，如赤鐵礦、褐鐵礦、黑鎢礦、輝銅礦、菱鐵礦、黃鐵礦等。 （4）非磁性礦物 比磁化系數(shù)小于1510-6 cm3/g的礦物，無法采用磁選分離法分離回收，如石英、方解石、長石等。 對(duì)于某些磁性弱的礦物，可通過適當(dāng)?shù)娜斯け簾鰪?qiáng)其磁性。如赤鐵礦、褐鐵礦的還原焙燒，反應(yīng)式為：五、礦物的潤濕性 礦物表面能否

35、被液滴所潤濕的性質(zhì)，稱為潤濕性。 礦物的潤濕性是浮選的理論基礎(chǔ)，是浮選上用來判別礦物可浮性好壞的標(biāo)志。 易被水潤濕的礦物稱為親水性礦物，如云母、石英、方解石等。不易被水潤濕的礦物稱為疏水性礦物，如滑石、石墨、輝鉬礦、方鉛礦、黃銅礦等。 礦物的潤濕性主要由礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定。分子鍵礦物為疏水性，即難潤濕的礦物。原子鍵礦物為親水性，即潤濕性強(qiáng)的礦物。 各種礦物由于潤濕性的不同，在水介質(zhì)中可能上浮或下沉。 一般地，難潤濕的礦物（疏水性）易浮，如方鉛礦顆粒（比重）在水中與氣泡相遇，礦粒表層的水層迅速破裂，礦粒與汽泡緊密結(jié)合而上升。 潤濕性強(qiáng)的礦物（親水性）難浮，如比重為的石英顆粒，在水介質(zhì)中，石英表

36、面與水緊密結(jié)合，空氣不能排除石英表面的水層，則石英顆粒不易附著在氣泡上，仍留于水中。 因此，礦物在水介質(zhì)中是上浮還是下沉，起主導(dǎo)作用的是其潤濕性，而不是比重。 4.2.2 礦物化學(xué)性質(zhì) 當(dāng)?shù)V物與空氣、水等接觸時(shí)，將發(fā)生不同的物理、化學(xué)變化，如氧化、水解及水化等。與固體廢物資源化有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)主要包括礦物的可溶性、氧化性。一、可溶性 礦物中有價(jià)成分在不同溶劑中的溶出性能，是浸出提取有價(jià)元素的重要依據(jù)。 如在常溫常壓下，硫酸鹽、碳酸鹽以及含有氫氧根和水的礦物易溶于水，大部分硫化物、氧化物及硅酸鹽類礦物難溶于水。 二、氧化性 礦物被氧化后，其成分、結(jié)構(gòu)及礦物表面性質(zhì)均會(huì)發(fā)生變化，對(duì)廢物的資源化利用具

37、有較大影響。 如硫化礦物的適當(dāng)氧化可促進(jìn)其浮選的進(jìn)行或酸處理的效果。 礦物氧化主要與礦物本身的性質(zhì)、環(huán)境中氧化劑的作用、礦物的共生組合特征等有關(guān)。 （1）礦物本身的性質(zhì) 通常在金屬礦物中，那些缺氧的礦物最易受氧化，而多數(shù)金屬氧化物則很少受到影響，如石英具有抵抗氧化的能力。硫化物是最容易氧化的礦物，但不同金屬硫化物的氧化速度并不相同： 含有低價(jià)離子的礦物比較容易受到氧化，如含低價(jià)鐵Fe2+離子的磁鐵礦Fe3O4易氧化成含高價(jià)鐵離子Fe3+的赤鐵礦Fe2O3，菱錳礦MnCO3氧化成硬錳礦mMnOMnO2nH2O等。 （2）環(huán)境中氧化劑的作用：水、氧 水本身具有偶極性和解離性，能使很多礦物溶解于其中

38、。因此，水是礦物氧化中最活躍的因素。 氧是礦物氧化中最強(qiáng)的氧化劑之一。氧的作用可使露天堆存的廢礦物中的低價(jià)離子變成高價(jià)離子，氧化后礦物的性質(zhì)也隨之改變，如硫化物的氧化： （3）礦物的共生組合特征凡種類復(fù)雜的礦物共生或伴生，其氧化速度較快，反之則較慢。 研究表明，當(dāng)方鉛礦、閃鋅礦、藍(lán)銅礦在有黃鐵礦存在時(shí)，其氧化速度要快820倍。若是單一的硫化物，則比較難氧化。 當(dāng)溶液中（尤其是在堿性溶液中）存在著某些金屬陽離子時(shí)，可以大大加快金屬硫化物的氧化速度。 因此，在提取金屬硫化物時(shí)，必須注意這些礦物的共生、伴生特點(diǎn)以及某些金屬陽離子的存在對(duì)礦石氧化的影響。 一、尾礦中有價(jià)組分的提取 許多尾礦中含有具回收

39、利用價(jià)值的有價(jià)組分，其品位常常大于相應(yīng)的原生礦品位，充分利用分選技術(shù)回收這些有價(jià)金屬對(duì)充分利用資源、延緩礦產(chǎn)資源的枯竭具有重要意義。 （1）銅尾礦 美國奧蓋奧選礦廠尾礦平均含Cu0.42%，主要有用礦物為黃銅礦、輝銅礦和黃鐵礦。 銅尾礦篩分沉淀銅二次尾礦碎鐵硫酸浸出篩分磁選浮選二次尾礦銅精礦碎鐵黃藥、甲基戊醇圖4-6 銅尾礦回收銅的工藝流程 浮選藥劑鉛鋅浮選尾礦混合浮選絹云母初選Cu、Pb、Zn硫化礦抑制劑、捕收劑絹云母精選絹云母石英石英圖4-11 鉛鋅尾礦浮選提取絹云母工藝流程 （2）鉛鋅尾礦中有價(jià)組分的提取 銀山鉛鋅尾礦中SiO2、Al2O3、K2O占總成分的80%以上。主要礦物為石英和絹

40、云母，其中石英含量為5154%，絹云母含量為2934%。且大部分絹云母呈單體形狀，粒度較細(xì)。 絹云母：造紙、保溫絕緣材料、建筑陶瓷及磨擦材料等的原料，超細(xì)絹云母還廣泛應(yīng)用于油漆、橡膠、防水材料、醫(yī)藥、化妝品、顏料等。圖4-10 鉛鋅尾礦生物-硫脲聯(lián)合浸出回收Au、Ag工藝流程貧液循環(huán)鉛鋅浮選尾礦細(xì)菌浸出培養(yǎng)基、硫酸細(xì)菌固液分離pH2.3溶液回收利用硫脲浸出0.5M硫脲、過硫酸氫鉀pH1.3殘?jiān)F液活性炭吸附解析活性炭電解提煉Au、Ag固液分離 新墨西哥圣馬茍爾地區(qū)佩克斯選廠鉛鋅硫化礦浮選尾礦 尾礦主要元素的組成為：、Cu0.44%、Pb0.54%、Zn0.68%、Fe12.6%、S10.2%。

41、 細(xì)菌間接浸出： 硫脲浸出： Au回收率92%，Ag回收率78% 細(xì)菌直接浸出： （3）蛇紋石尾礦制備MgO 蛇紋石尾礦組成復(fù)雜，主要含有MgO、SiO2、CaO等成分，還含有Fe、Al、Ni、Cr、Co等氧化物，其中含MgO33%以上。 氧化鎂產(chǎn)品15%工業(yè)純堿蛇紋石尾礦酸浸過濾濾液除雜31%工業(yè)鹽酸過濾SiO2沉淀制取水玻璃Fe、Al、Ni、Cr、Co等氫氧化物沉淀堿式碳酸鎂制備15%工業(yè)純堿過濾堿式碳酸鎂濾液回收750煅燒化工產(chǎn)品水硫酸鎂、七水硫酸鎂耐火材料制作煉鋼鎂球爐底料的主要原料建筑方面廣泛應(yīng)用于集裝箱、防火板、工藝美術(shù)、蔬菜大棚、墻體保溫板、活動(dòng)板、石棉瓦等制作。二、尾礦生產(chǎn)建筑

42、材料 尾礦中含有的多種非金屬礦物，如硅石或石英、長石及各類粘土或高嶺土、白云石或石灰石、蛇紋石等，都是較有價(jià)值的非金屬礦物資源，可代替天然原料作為生產(chǎn)建筑材料的原料。（1）生產(chǎn)微晶玻璃 學(xué)名玻璃陶瓷，具有玻璃和陶瓷的雙重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強(qiáng)。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)於天然石材和陶瓷，可用於建筑幕墻及室內(nèi)高檔裝飾，還可做機(jī)械上的結(jié)構(gòu)材料，電子、電工上的絕緣材料，大規(guī)模集成電路的底板材料、微波爐耐熱器皿、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。（1）生產(chǎn)微晶玻璃 （1）生產(chǎn)微晶玻璃 尾礦中含有制作微晶玻璃的大多數(shù)組分，而且其含量也與微晶玻璃的原料組成相接近。一般無

43、須添加成核劑。生產(chǎn)工藝包括：燒結(jié)工藝和熔融工藝。 生產(chǎn)原料普通玻璃原料：SiO2,其次是Na2O、K2O、CaO、MgO和A12O3等。成核劑：比較理想的成核劑有TiO2、Cr2O3、P2O5、ZrO2等。尾礦粉碎配料熔融水淬晶化磨光切割微晶玻璃燒結(jié)工藝：熔融工藝：尾礦配料熔融成型退火晶化磨光切割微晶玻璃（2）生產(chǎn)硅酸鹽水泥作用礦化劑：利用尾礦含鐵量高的特點(diǎn)代替水泥配方中的鐵粉。一般用量5%，消耗尾礦的量不大。代替水泥原料：用量大，但一般尾礦成分不會(huì)完全符合水泥配方要求，往往需要另外配入一些成分才能符合水泥的要求。尾礦生料磨制回轉(zhuǎn)窯煅燒石灰石鐵粉等生料熟料廢氣磨細(xì)石膏硅酸鹽水泥圖4-18 尾礦

44、燒制水泥工藝流程 （3）生產(chǎn)免燒磚免燒磚作為一種新型建筑材料，是由膠凝材料與含硅、鋁原料按一定顆粒級(jí)配均勻摻合，壓制成型，并進(jìn)行蒸壓或蒸養(yǎng)而成的一種以水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣等多種水化產(chǎn)物為一體的建筑制品。 生石灰鄂式破碎管磨尾礦攪拌成型高壓養(yǎng)護(hù)蒸壓尾礦磚輪碾 圖4-19 北京鐵礦蒸壓硅酸鹽尾礦磚生產(chǎn)工藝流程。 12:885%水8個(gè)大氣壓，150200C（4）生產(chǎn)燒結(jié)磚 鎢尾礦燒結(jié)磚細(xì)磨篩分磨料配料篩分混煉壓坯成型烘干燒成稀土尾礦細(xì)磨篩分圖4-22 贛南地區(qū)利用尾礦生產(chǎn)燒結(jié)磚工藝流程 以尾礦為原料，用塑性成型或半干壓成型生產(chǎn)燒結(jié)磚。6570%3035%11001130 （5）生產(chǎn)加氣混凝土水?dāng)嚢桁o置澆注成型出