工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)

工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)徐德龍西安建筑科技大學(xué)工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2Content1概述2冶金工業(yè)渣的資源化技術(shù)3粉煤灰的資源化技術(shù)4用煤矸石制取煤系高嶺土的技術(shù)工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!31概述資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!42冶金工業(yè)渣的資源化技術(shù)2.1水硬性鋼渣的資源化技術(shù)表1鋼渣與水泥熟料主要化學(xué)成分的對比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O燒失量鋼渣8.9318.7212.9243.796.560.0195.98熟料22.005.503.5064.001.00//工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!5鋼渣資源化的主要目標(biāo)

選鐵回爐

膠凝材料圖1鋼渣資源化的主要工藝過程液態(tài)渣

（1450℃）淬冷

?；F

分離細(xì)磨建材骨料燒結(jié)原料改良土壤磁選FeFe熟料粉礦渣粉膠凝材料

（鋼渣水泥）工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!6滾筒渣和淺盤渣的對比圖3滾筒渣和淺盤渣的對比工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!7不銹鋼濕法選鐵過程圖5不銹鋼濕法選鐵流程圖工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!82.2具有潛在水硬性的高爐礦渣每生產(chǎn)1噸鐵產(chǎn)生0.3~1.0噸礦渣，

我國每年排出的礦渣總量約1.4億噸。SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO礦渣31.8216.071.8737.788.46熟料22.005.503.5064.001.00表4礦渣與水泥熟料主要化學(xué)成分的對比工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!9水泥或混凝土中加入礦渣微粉的優(yōu)越性1.水灰比密實性后期強(qiáng)度

水化熱早期裂縫外界侵蝕

耐久性大大提高2.漿體流動性粘度屈服應(yīng)力

施工難度降低工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!10礦渣微粉生產(chǎn)工藝的選擇粉磨系統(tǒng)圈流球磨

系統(tǒng)輥壓機(jī)系統(tǒng)立式輥磨

系統(tǒng)預(yù)粉磨聯(lián)合粉磨終粉磨功耗/%10070~8055~7540~6050~70投資/%10090~110130100110~115維修/%100110130120115噪音大大中小小表5不同工藝過程生產(chǎn)礦渣微粉的經(jīng)濟(jì)性比較工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!11長鋼150萬t/a生產(chǎn)線工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!12青藏鐵路和大體積高層建筑工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!133.1粉煤灰的化學(xué)和物理特性表6粉煤灰的主要化學(xué)成分成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO燒失量％40～5020～305～101～50.5～22～8形貌為球形玻璃珠,

d=0.5~200m,

80%50m,A=270~370m2/kg(透氣法),r=2.0~3.0,

=0.6~1.0kg/l圖8粉煤灰原灰形貌工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!143.2粉煤灰的水化原理潛在水化活性的材料。

活性來自無定形的活性SiO2、高活性Al2O3。玻璃體的含量及其解聚能力。一般不與水發(fā)生反應(yīng)，但在Ca(OH)2或石膏溶液中卻有明顯的水化作用，其機(jī)理是：xCa(OH)2+SiO2+mH2OxCaOSiO2nH2OyCa(OH)2+Al2O3+mH2OyCaOAl2O3nH2O工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!153.3粉煤灰的資源化技術(shù)歷史：起步于上世紀(jì)50年代美國：

1965年出現(xiàn)6家細(xì)灰公司，

2002年50家大規(guī)模公司。

至今連續(xù)召開幾十次國際灰渣利用會議。

1974年將其列為國家最豐富的第七位礦產(chǎn)資源。英、澳、加：

1980年起作為水泥的孿生工業(yè)進(jìn)行經(jīng)營。中國：

1950年起研究；

1979年利用率10％；

1995年后開始多方面應(yīng)用：墻體材料、膠凝材料、路基材料；

現(xiàn)利用率尚<60％。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!16普通粉煤灰水泥的生產(chǎn)工藝粉煤灰

(40%)熟料石膏粉煤灰

水泥普通粉煤灰水泥已成為我國五大水泥品種之一粉磨圖11普通粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝示意圖工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!17粉煤灰的磨細(xì)效果將粉煤灰磨細(xì)至平均粒徑為7m時，粉煤灰呈現(xiàn)硅灰的性質(zhì)，用其等量替代20%的水泥熟料后，可使混凝土的強(qiáng)度提高25%以上，尤其使抗折強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，且后期強(qiáng)度很高。生產(chǎn)技術(shù)將粉煤灰用熟料或礦渣粉均勻混合后，用立磨粉磨。具有系統(tǒng)簡潔、助磨效果好、電耗很低、過程干凈的優(yōu)點。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!18我國粉煤灰總貯存量已超過30億噸，

嚴(yán)重地影響環(huán)境、氣候和生態(tài)，將其徹底資源化仍任重道遠(yuǎn)。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!19成熟的矸石利用技術(shù)用矸石生產(chǎn)燒結(jié)磚并替代部分燃料用矸石生產(chǎn)陶粒等輕骨料；用矸石替代部分水泥粘土質(zhì)原料或少量混合材；用作筑路、礦井等的充填材料。技術(shù)含量低、產(chǎn)品利用價值低、利用率有限工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!20高嶺石為主的粘土類礦產(chǎn)的特點和用途物理特性：可塑性、粘結(jié)性、耐火性、化學(xué)穩(wěn)定性；用途：陶瓷及其釉料，紙張的充填料、粘土質(zhì)耐火材料、油漆涂料的骨料、橡膠塑料的充填料、石油化工中的濾料或吸附劑等。我國每年從國外進(jìn)口高檔次高嶺土約100萬噸。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!21新型高壓立式擠壓粉磨工藝圖12新型高壓立式擠壓粉磨工藝工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!22懸浮態(tài)快速煅燒煤矸石新工藝煅燒：氣固兩相間（或固體內(nèi)）傳熱、傳質(zhì)、反應(yīng)的耦合過程表10堆積態(tài)和懸浮態(tài)下氣固相之間的換熱參數(shù)對比工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!23新工藝的全套流程圖16新煅燒工藝流程圖工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!24地質(zhì)聚合物膠凝材料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖17地質(zhì)聚合物膠凝材料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!25Geopolymers與水泥的性能比較普通波特蘭水泥Geopolymers高強(qiáng)度短期內(nèi)強(qiáng)度更高對于酸、硫酸鹽和海水敏感不受酸、硫酸鹽和海水的影響多孔、易導(dǎo)致鋼筋的銹蝕多孔、但不導(dǎo)致鋼筋的銹蝕抵受不了凍融循環(huán)能夠抵抗凍融循環(huán)長期穩(wěn)定性差是否有長期穩(wěn)定性？生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的CO2生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生CO2，廢棄物可再循環(huán)利用已成熟的技術(shù)新技術(shù)表12Geopolymers與水泥的性能比較工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!26結(jié)語主要廢棄物的資源化可實現(xiàn)鋼鐵、能源、建材、化工等工業(yè)的聯(lián)產(chǎn)。物理和化學(xué)的有效激發(fā)使廢棄物正在成為膠凝材料的主要組分。將其全部用來替代水泥熟料，可年減排CO25億噸、SO240多萬噸，少開采石灰石4.8億噸。今天的廢棄物必將成為明天可貴的礦產(chǎn)資源而受到人類的器重。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!27我國主要工業(yè)廢棄物的年排放量鋼渣 0.65億噸/年高爐礦渣 1.4億噸/年粉煤灰 3.75億噸/年煤矸石 3.8億噸/年工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!28鋼渣的堿度與主要礦物的關(guān)系堿度[CaO/(SiO2+P2O5)]主要礦物0.9~1.4CMS鈣鎂橄欖石1.4~1.6C3MS2鎂薔薇輝石1.6~2.4C2S硅酸二鈣>2.4C3S硅酸三鈣FeO+Fe-+Fe2O315~25%表2鋼渣的堿度與主要礦物的關(guān)系工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!29轉(zhuǎn)筒式淬冷造粒裝置圖2轉(zhuǎn)筒式淬冷造粒裝置工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!30鋼渣的細(xì)磨和選鐵過程圖4鋼渣的細(xì)磨和選鐵流程圖工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!31鋼渣水泥的生產(chǎn)（首鋼渣）鋼渣堿度＝鋼渣粉細(xì)度：1#450m2/kg;2#500m2/kg水泥熟料粉細(xì)度：300m2/kg成分SiO2TiO2Al2O3MgOCaONa2OK2OSO3TFe2O3TFeP2O5Loss含量%14.730.864.067.6248.000.170.0750.5720.4414.301.042.58圖6鋼渣摻量與水泥石強(qiáng)度的關(guān)系表3鋼渣化學(xué)成分分析工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!32高溫礦渣的潛在活性主要取決于CaO、Al2O3的含量和玻璃相的含量，一般上述量（或相）含量越多，礦渣的活性越高。礦渣中的主要活性礦物為C2AS,CAS,CS,C2S等，故SiO2的含量越少，其活性越高。礦渣粉的活性還取決于其細(xì)度。水化反應(yīng)：礦渣粉在沒有激發(fā)劑的情況下一般不與水發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)漿體中存在Ca(OH)2或硫酸鹽物質(zhì)后，能生成水化硅酸鈣、水化硫鋁酸鈣、水化鐵酸鈣等凝膠。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!33礦渣微粉的細(xì)度、摻量與強(qiáng)度的關(guān)系細(xì)度為650m2/kg的礦渣圖7礦渣微粉的細(xì)度、摻量與強(qiáng)度的關(guān)系細(xì)度為350m2/kg的礦渣細(xì)度為530m2/kg的礦渣工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!34沙鋼200萬t/a生產(chǎn)線工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!35四川川威集團(tuán)100萬t/a礦渣水泥生產(chǎn)線工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!363粉煤灰的資源化技術(shù)主要為火力發(fā)電廠燃煤鍋爐排出的廢渣；每年3.75億噸，目前利用率為<60%；大部分在灰場堆放，一小部分倒入江河湖海；據(jù)1985年統(tǒng)計，堆放25億噸，占地8000公頃。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!37玻璃球的分類空心玻璃球（光滑富鈣，粗糙富鐵）多孔玻璃球（富硅或鋁，大球包小球，層層包裹）不規(guī)則的顆粒（含量比較少）圖9不同形式的粉煤灰顆粒形貌工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!38影響水化的因素激發(fā)劑濃度越高，激發(fā)作用越大，活性發(fā)揮越充分；粉煤灰磨得越細(xì)，反應(yīng)界面越大，水化速度越快；石灰、水泥熟料、堿類、石膏等都可有效地激發(fā)活性鋁和活性硅。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!39粉煤灰脫炭技術(shù)殘余炭粒徑較大、多孔、需水量增加、反應(yīng)活性減小，外加劑消耗量增加。影響水泥和混凝土質(zhì)量。靜電分離圖10采用靜電分離方法進(jìn)行粉煤灰脫炭的原理示意圖工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!40低熱粉煤灰水泥配比粉煤灰礦渣粉熟料粉硬石膏其它36~5220~3618~20100.15性能低水化熱（146J/g.3d;188J/g.7d)微膨脹，其強(qiáng)度可達(dá)32.5#或42.5#.表7低熱粉煤灰水泥的配比工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!41各種珠體的分選磁珠：Fe3O4,磁選，含鐵量為50~70%漂珠：＝400～700kg/m3，用作隔熱材料或各種添料沉珠：浮選時沉在水底，為實心珠或石英單體，耐磨，強(qiáng)度高，可用于生產(chǎn)膠凝材料和填料。工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!424煤矸石的資源化技術(shù)矸石/原煤＝15％，每年3.8億噸；全國矸石堆山1500座，40億噸，占地1.2萬公頃釋放CO,SO2,CO2和大量粉塵，污染水工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!434.1煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)碳質(zhì)泥巖、碳質(zhì)頁巖、碳質(zhì)沙巖、泥質(zhì)頁巖、沙巖、石灰?guī)r等組成；礦物組成：高嶺石、水云母和綠泥石等粘土礦物；高嶺土類的非金屬礦產(chǎn)資源。表8煤矸石的主要化學(xué)成分成分SiO2Al2O3Fe2O3+TiO2CaOMgO燒失量％40~6015~301.0~130.3~2.00.5~1.515~30工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!444.2煤系高嶺土的生產(chǎn)新工藝我國煤系高嶺土生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題起步晚：

20世紀(jì)90年代，1998年開始生產(chǎn)雙90產(chǎn)品；生產(chǎn)工藝繁復(fù)落后（10道工序）；能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，活性差。關(guān)鍵：粉磨、煅燒技術(shù)落后。選礦粉磨六道剝片噴霧(閃蒸)干燥煅燒細(xì)磨工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!45用立磨制備原料、制成產(chǎn)品的試驗結(jié)果樣品名稱電耗（KWh/t)磨耗kaolinite15.70.012Coalwaste15.60.008Calcinedkaolin7.10.037表9用高壓立磨粉磨煤矸石的能耗試驗結(jié)果圖14終粉磨試樣（產(chǎn)品）的粒度分布圖13終粉磨試樣（原料）的粒度分布工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!46懸浮態(tài)煤矸石煅燒新工藝的示意優(yōu)點平推流（煅燒均勻）煅燒速度高

（產(chǎn)品活性大）過程向可逆逼近

（熱效率高）易大規(guī)模生產(chǎn)高固氣比懸浮預(yù)熱器系統(tǒng)懸浮煅燒爐懸浮冷卻系統(tǒng)圖15懸浮態(tài)煤矸石煅燒新工藝工業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)共50頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!474.3地質(zhì)聚合物(Geopolymers)

膠凝材料的研究懸浮態(tài)高溫快速生產(chǎn)的高嶺石細(xì)粉中的主要成分是高活性的SiO2和Al2O3，它們在細(xì)粉中的總含量為70～80％。正如前面所示，這些細(xì)粉不僅可象粉煤灰一樣作為混凝土的重要組分，而且