2023年工業(yè)固體廢物綜合利用情況報(bào)告

工業(yè)固體廢物綜合利用情況報(bào)告《礦山固體廢物綜合利用技術(shù)》復(fù)習(xí)資料

第一章緒論

1尾礦：選礦廠在特定經(jīng)濟(jì)下，將礦石磨細(xì)、選取“有用組分”后所排放的廢棄物。即，礦石經(jīng)分選，選出精礦后剩余的廢料。（尾礦是在特定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下難以分選的物料，不是絕對的廢棄物，不是完全無用的廢料。）2尾礦的特點(diǎn)：

（1）排放量大、組成復(fù)雜；（2）破壞和污染生態(tài)環(huán)境；（3）處理處置方式多元化；

（4）處理花費(fèi)較大，見效則相對較慢；

（5）固體廢物綜合利用率低，資源浪費(fèi)明顯。3尾礦綜合利用的目的：

（1）有用成分回收；

（2）研究原礦分選的工藝流程、藥劑制度、設(shè)備配置等是否合理；（3）凈化尾礦廢水和回收有用藥劑；

（4）復(fù)合礦物材料，如微晶玻璃、?；u、耐火材料等。4尾礦的分類按化學(xué)成分分類

（1）高硅型：sio2>80%（2）鈣鎂質(zhì)型：cao+mgo>30%（3）鋁硅質(zhì)型：al2o3>15%、sio2>60%（4）鐵硅質(zhì)型：fe2o3+feo>20%、sio2>60%（5）堿鋁硅質(zhì)型：k2o+na2o>10%、al2o3>10%、sio2>60%（6）鈣鋁硅質(zhì)型：cao>10%、al2o3>10%、sio2>60%（7）復(fù)合成分型：sio240%~60%按排出尾礦的礦山及其選別成分分類

（1）有色金屬礦山尾礦（cu、sn、pb、mo、ni等）（2）黑色金屬礦山尾礦（fe、mn等）（3）貴金屬尾礦（au、ag、pt等）

（4）非金屬礦山尾礦（磷礦、螢石、重晶石等尾礦）（5）煤炭資源固體廢棄物（煤泥、粉煤灰、煤矸石等）按選礦工藝分類

（1）手選尾礦（2）重選尾礦（3）磁選尾礦（4）浮選尾礦

（5）電選與光電選礦尾礦（6）化學(xué)選礦尾礦或尾渣按礦物成分分類

（1）石英型

（2）石英-長石型（3）碳酸鹽礦物型（4）黏土礦物型（5）復(fù)成分型按礦物組成分類（1）鎂鐵硅酸鹽型

（2）長英巖型（3）鈣鋁硅酸鹽型（4）堿性硅酸鹽型（5）高鋁硅酸鹽型（6）高鈣硅酸鹽型（7）硅質(zhì)巖型（8）碳酸鹽型5尾礦資源化的必要性（1）潛在價(jià)值（2）礦產(chǎn)資源短缺

6經(jīng)濟(jì)品位。經(jīng)濟(jì)品位又稱臨界品位，指礦山生產(chǎn)達(dá)到盈虧平衡時(shí)的最低品位要求。

7尾礦物理、化學(xué)、工藝性質(zhì)尾礦的物理、化學(xué)與工藝性質(zhì)與建材生產(chǎn)有關(guān)的尾礦物理性質(zhì)，主要包括密度、硬度、熔點(diǎn)、線脹系數(shù)等；

尾礦的化學(xué)性質(zhì)，是指尾礦參與化學(xué)反應(yīng)的能力或在化學(xué)介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力；

工藝性質(zhì)。（1）可磨性（2）易篩性。8尾礦中有害元素脫除方法（1）生物法

（2）化學(xué)法（3）物理法

9尾礦中微細(xì)顆粒特點(diǎn)：

（1）比表面積大（2）表面活性強(qiáng)（3）化學(xué)反應(yīng)快（4）吸附能力好（5）不易分散和絮凝（6）沉降速度慢

10尾礦利用需要解決的技術(shù)

（1）尾礦中微細(xì)顆粒回收問題

（2）尾礦中有用成分含量低，雜質(zhì)影響大（3）尾礦與原礦性質(zhì)差異大

（4）尾礦中含量高的微細(xì)料氧化物的干擾與回收（5）尾礦中低含量的稀貴金屬的回收技術(shù)

（6）尾礦堆放時(shí)間與礦物物性有明顯關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致分選難第二章尾礦綜合利用技術(shù)1尾礦綜合利用的主要途徑（1）作為二次資源再選（2）制作建材（3）用作土壤改良劑及微量元素化肥（4）利用尾礦復(fù)墾植被（5）井下采空區(qū)填充3尾礦作為二次資源的原因

技術(shù)條件有限，伴生組分未回收，有用組分進(jìn)入尾礦。4水泥生產(chǎn)工藝二磨一燒工藝

5水泥強(qiáng)度與什么有關(guān)（1）熟料燒成情況（2）熟料中的礦物組成

c3sc2sc3ac2a6鉬鐵尾礦生產(chǎn)水泥的作用機(jī)理

鉬鐵尾礦中的微量元素鉬能促進(jìn)碳酸鈣分解、使碳酸鈣開始分解溫度和吸熱谷溫度分別提前了10℃和20℃；通過改變?nèi)垠w性質(zhì)，如降低液相的出現(xiàn)溫度、液相黏度和表面張力，加速熟料形成過程中的固相反應(yīng)和熔體的質(zhì)點(diǎn)遷移速度，促進(jìn)鋁酸三鈣形成和硅酸二鈣吸收fcao生成硅酸三鈣的反應(yīng)，使熟料易于形成；同時(shí)，對水泥熱料礦物組成無不利影響，并可降低熟料中的fcao，提高熱料的早期強(qiáng)度。7微晶玻璃概念

微晶玻璃是由基礎(chǔ)玻璃經(jīng)控制晶化行為而制成的微晶體和玻璃相均勻分布的材料。

具有較低的線膨脹系數(shù)、較高的機(jī)械強(qiáng)度、顯著的耐腐蝕、抗風(fēng)化能力和良好的抗震性能。8關(guān)于微肥

尾礦中的含有k、p、mn、zn、mo等元素，常是植物的微量營養(yǎng)組分，因此，微肥被稱為植物生長的“維生素”，具有增產(chǎn)效果。9土壤改良劑（1）某些尾礦中如富含碳酸鎂和碳酸鈣，可用作改良酸性土壤的礦物原料。（2）日本愿大峰選礦廠的尾礦屬于鹽基性尾礦，可中和老朽酸性土壤，有助于改善土質(zhì)。

（3）某些尾礦中含有石膏，可改良堿性土壤或弱鹽土。

（4）含黃鐵礦的尾礦用來酸化含碳酸鹽（碳酸鈉）高的土壤。10全尾砂膠結(jié)填充的濃縮方式（1）濃縮一過濾兩段脫水工藝

（2）高效沉降濃縮

（3）砂倉自然沉降濃縮——可濃縮至65-70%11土地復(fù)墾、尾礦復(fù)墾、尾礦復(fù)墾的3中方式

土地復(fù)墾是指對生產(chǎn)建設(shè)過程中，因控?fù)p、塌陷、壓占等造成破壞的土地進(jìn)行整治，使其恢復(fù)到可供利用狀態(tài)的活動(dòng)。

尾礦復(fù)墾是指在尾礦庫上復(fù)墾或利用尾礦在適宜地點(diǎn)充填造地等與尾礦有關(guān)的土地復(fù)墾工作。

我國尾礦復(fù)墾的3種情況：（1）仍在使用的尾礦庫復(fù)墾

（2）已滿或已局部干涸的尾礦庫復(fù)墾（3）尾礦砂直接用于復(fù)墾12尾礦復(fù)墾利用方式

（1）復(fù)墾為農(nóng)業(yè)用地（2）復(fù)墾為林業(yè)用地（3）復(fù)墾為建筑用地13有價(jià)金屬回收意義

（1）有用成分的回收，減少資源浪費(fèi)，解決資源短缺問題。

（2）減少尾礦壩的建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用。（3）保護(hù)環(huán)境。

第三章煤矸石綜合利用技術(shù)1煤矸石的來源（1）開采矸石（露天開采剝離及井筒和巷道掘進(jìn)排出的矸石；采煤過程煤巷產(chǎn)生的矸石）

（2）洗選矸石2煤矸石的危害（1）自燃危害

（2）生態(tài)環(huán)境及土地資源的破壞（3）煤矸石淋溶水污染（4）地質(zhì)災(zāi)害3煤矸石的組成（1）元素組成

大量元素：c、si、o、al、fe、s、ca、mg等微量痕量：hg、cd、cu、pb、zn、mo、co、sn等不同類型矸石微量元素含量不同：砂質(zhì)矸風(fēng)化矸>新鮮矸（2）化學(xué)組成

化學(xué)成分主要是sio

2、al2o3和c，其中sio2（40%~60%）和al2o3（15%~30%）含量最高，砂巖煤矸石sio2含量可達(dá)70%，鋁質(zhì)巖煤矸石al2o3含量可達(dá)40%以上；其次是fe2o

3、cao、mgo、na2o、k2o、so

3、p2o

5、n和h等；此外，還有少量的ti、v、co等金屬元素。（3）礦物組成

常見礦物。黏土類礦物、碳酸鹽類礦物、鋁土礦、黃鐵礦、石英、云母、長石、炭質(zhì)和植物化石。

煤矸石主要是由高嶺土、石英、蒙脫石、長石、伊利石、石灰石、硫化鐵、氧化鋁和少量的稀有金屬的氧化物組成。（4）巖石組成

通?；瘜W(xué)成分是指矸石煅燒所產(chǎn)生的灰渣的化學(xué)成分，一般由無機(jī)化合物（礦巖）轉(zhuǎn)變成的氧化物，尚有部分燒失量?；瘜W(xué)成分的種類和含量隨礦巖成分不同而變化，因此可以用氧化物含量的大小來判斷矸石礦巖成分和矸石類型等。

（5）工業(yè)分析

4煤矸石的性質(zhì)

煤矸石性質(zhì)通常是指：（1）發(fā)熱量（2）活性

（3）熔融性（熔融性是指煤矸石在一定條件下加熱，隨著溫度的升高，煤矸石產(chǎn)生軟化、熔化的現(xiàn)象，那么這時(shí)的溫度稱為灰熔點(diǎn)。）

（4）膨脹性（膨脹性是指煤矸石在一定條件下煅燒時(shí)產(chǎn)生體積膨脹的現(xiàn)象。）（5）可塑性（可塑性是指煤矸石粉和適當(dāng)?shù)乃旌暇鶆蛑瞥扇魏螏缀涡螤睿?/p>

當(dāng)除去應(yīng)力后泥團(tuán)保持形狀的性質(zhì)。煤矸石具有較好的可塑性，塑性指數(shù)一般在7~10左右。）

（6）硬度（7）收縮性（8）強(qiáng)度

5煤矸石活化方式

活化方法。熱活化、化學(xué)活化、物理活化和微波輻照活化。6煤矸石化學(xué)組成對活性的影響

（1）氧化硅（sio2）

氧化硅是煤矸石中主要組分之一，對煤矸石玻璃體結(jié)構(gòu)的形成有很大的作用。但含量過高時(shí)，得不到足夠的mgo、cao與之化合，從而影響煤矸石的活性，尤其是sio2存在于結(jié)晶礦物中時(shí)。

（2）氧化鋁（al2o3）

決定煤矸石活性的主要因素之一，al2o3含量相對較低時(shí)，活性較好。

（3）氧化鈣（cao）

煤矸石+cao+sio2+h2o→c2s提高系統(tǒng)反應(yīng)能力含量越高，活性越大如：煤矸石用于建材行業(yè)時(shí)要求cao含量適當(dāng)高一些。

（4）氧化鐵（fe2o3）

（5）氧化鎂（mgo）

7煤矸石分類

（1）按煤矸石的來源來分

（2）按煤矸石巖石不同分類

含炭泥巖或頁巖矸石、泥質(zhì)頁巖矸石、粉砂質(zhì)頁巖矸石、含砂頁巖矸石等。

（3）按礦排出期限分

（4）按煤矸石元素和化學(xué)成分灰分

（5）按煤矸石顏色分類

白矸石、灰矸石、黑矸石、綠矸石等

（6）按煤矸石用途分類

為了合理利用煤矸石，我國煤炭工業(yè)和建材部門按熱值劃分了煤矸石的用途。

8煤矸石綜合利用現(xiàn)狀（1）作為燃料（2）矸石發(fā)電

（3）生產(chǎn)建筑及其它材料（4）井下采空區(qū)、塌陷區(qū)充填（5）制取化工產(chǎn)品（6）回收和生產(chǎn)礦物（7）農(nóng)業(yè)利用（8）修筑道路（9）注漿技術(shù)

10循環(huán)液化床鍋爐的優(yōu)勢：

（1）燃燒效率提高（97.5-99%）（2）沒有埋管，徹底解決埋管磨損（3）可大型化

（4）脫硫劑利用率提高（5）降低熱力型nox生成

11回收硫鐵礦、高嶺土、制備鋁系產(chǎn)品的意義成本低、能耗低，副產(chǎn)物價(jià)值高

無廢渣、廢水、廢氣產(chǎn)生煤矸石分離率高，回收催化劑反復(fù)使用

使煤矸石達(dá)到無害化、減量化、資源化綜合利用1

1煤矸石制磚時(shí)化學(xué)組成對磚的影響

12煤矸石漿液作燃煤煙道氣的脫硫劑作用機(jī)理

硅酸鹽。煤矸石中含有大量的si元素，主要以sio2和硅酸鹽形式存在，在酸性環(huán)境中，硅酸鹽是很好的脫硫劑。

堿性氧化物。經(jīng)過處理的煤矸石漿液含有一定量的cao和mgo等堿性氧化物，與so2反應(yīng)，另外含有少量的fe2o3和v2o5起催化作用，提高脫硫反應(yīng)速率。

煤矸石漿液吸收的過程是眾多元素聯(lián)合發(fā)生協(xié)同效應(yīng)的結(jié)果，脫硫率能達(dá)到75%。

第四章非金屬尾礦資源綜合利用（個(gè)人總結(jié)）1我國螢石礦的資源分布及特點(diǎn)

（1）儲(chǔ)量居世界第一，資源潛力巨大。（2）螢石儲(chǔ)量相對集中。

（3）單一型螢石礦床多，儲(chǔ)量少。（4）難選礦多，易選礦少。（5）貧礦多，富礦少。（6）嵌布顆粒較細(xì)

2我國重晶石資源的分布及特點(diǎn)

我國重晶石的儲(chǔ)量為世界第一，同時(shí)重晶石也是我國出口的優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。我國重晶石不但儲(chǔ)量大，而且品位高，平均baso4>92.8%；富礦占99.4%，大中型礦占88.4%。3絹云母的用途（1）陶瓷工業(yè)（2）造紙工業(yè)

（3）化工及化肥工業(yè)（4）化妝品填料（5）涂料工業(yè)（6）白色顏料（7）塑膠工業(yè)

第五章粉煤灰綜合利用技術(shù)1粉煤灰的來源

粉煤灰——煤粉懸浮燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)除塵器收集得到的飛灰。

爐渣——少量煤粉粒子在燃燒過程，由于碰撞粘結(jié)成塊，落到鍋爐底部，爐底灰或滬下渣。（統(tǒng)稱粉煤灰渣）2粉煤灰分類

物象轉(zhuǎn)變

3粉煤灰的危害（1）大氣污染（2）水源污染

（3）侵占、污染土地4粉煤灰組成

（1）化學(xué)成分

主要由原煤的成分和燃燒條件決定。

粉煤灰質(zhì)量評價(jià)1）cao的含量

高鈣型（f型）質(zhì)量優(yōu)于低鈣型（c型），我國粉煤灰多屬于低鈣型。2）燒失量

即粉煤灰中未燃盡炭的含量，燒失量越高，粉煤灰的質(zhì)量越差，如制備燒結(jié)磚時(shí)，收縮地大。3）sio2+al2o3+fe2o3關(guān)系建材原料的好壞。（2）礦物組成

粉煤灰中的礦物與原煤的礦物有關(guān)。

（3）顆粒組成

粉煤灰質(zhì)量的優(yōu)劣和波動(dòng)，在很大程度上取決于各種顆粒之間的組合以及顆粒組成的變化。

可分為。珠狀顆粒、渣狀顆粒、鈍角顆粒、碎屑、黏聚顆粒5類。5粉煤灰的性質(zhì)和品質(zhì)指標(biāo)

（1）表觀色澤

低鈣粉煤灰——隨著碳的增加，乳白色變?yōu)榛液谏哜}粉煤灰——淺黃色cao含量較高

cao含量高低：褐煤>次煙煤>煙煤>無煙煤（2）粒徑和細(xì)度

粉煤灰的粒徑。0.5-300μm，范圍與水泥接近，但大部分顆粒要比水泥細(xì)得多。

國標(biāo)規(guī)定。i級灰>45μm的≤12%，ii級灰≤45%。比表面積

粉煤灰的比表面積范圍1500-5000cm2/g（4）需水量比

粉煤灰的需水量比以30%的粉煤灰取代硅酸鹽水泥時(shí)所需的水量與硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)砂漿需水量之比?？煞磻?yīng)粉煤灰物理性質(zhì)的優(yōu)劣。

i級粉煤灰需水量比≤95%，ii級粉煤灰需水量比≤105%，iii級粉煤灰需水量比≤115%。

（5）火山灰活性

火山灰活性是指常溫下與石灰起化學(xué)反應(yīng)，生成具有膠聚性的水化產(chǎn)物的性能。

（6）燒失量

燒失量是指在105—110℃烘干的原料在1000—1100℃灼燒后失去的重量百分比。是制備燒結(jié)產(chǎn)品的有害物質(zhì)。i級粉煤灰煤失量≤5%，ii級粉煤灰≤8%，iii級粉煤灰≤15%。6粉煤灰活性激發(fā)

（1）石灰和少量石膏為激發(fā)劑

在水的參與下，石灰與粉煤灰中的sio

2、al2o3反應(yīng)生成水化硅酸鈣（csh）、水化鋁酸鈣（cah）凝膠。

mca（oh）2+sio2+（n-1）h2o=mcao·sio2·nh2omca（oh）2+al2o3+（n-1）h2o=mcao·al2o3·nh2ocah強(qiáng)度較低，在石膏的作用下，發(fā)生硫酸鹽激發(fā)：

mcao·al2o3·nh2o+caso4·2h2o=mcao·al2o3·3caso4·（n+2）h2o（2）石灰和水泥為激發(fā)劑的蒸壓養(yǎng)護(hù)

激發(fā)劑為石灰、水泥和少量石膏，石灰為主料，水化反應(yīng)生成：①cao·sio2·h2o②cao·al2o3·h2o

③cao·al2o3·sio2·h2o④cao·al2o3·caso4·h2o在高溫高壓和蒸汽養(yǎng)護(hù)環(huán)境，粉煤灰中的活性氧化物溶解度大大提高，因而促進(jìn)水化產(chǎn)物的形成（csh）。

（3）水泥熟料和石膏為激發(fā)劑的常溫激發(fā)

7粉煤灰在混凝土中的機(jī)理分析（1）形態(tài)效應(yīng)

粉煤灰的主要礦物組成是海綿狀玻璃體，鋁硅酸鹽玻璃微珠，這些球狀玻璃體表面光滑、粒度細(xì)，質(zhì)地致密，比表面積小，不僅使水泥漿需水量小，而且它們往往填充水泥漿體孔隙中，使混凝土密實(shí)性大大提高，或者在相同用水量的情況下，可增大流動(dòng)性，改善和易性和可泵性。

（2）微集料效應(yīng)

粉煤灰中的微細(xì)顆粒均勻分布在水泥顆粒之中，阻止了水泥顆粒的相互粘聚，而處于分散狀態(tài)，有利于水化反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)減少了用水量，硬化后混凝土孔隙率降低，使密實(shí)度得以提高。

（3）活性效應(yīng)

粉煤灰的活性效應(yīng)也稱火山灰效應(yīng)，粉煤灰中的活性成份sio2和a12o3與水泥和石灰的水化產(chǎn)物在水溶液中發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，繼而與石膏反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。上述這些反應(yīng)幾乎都是在水泥漿孔隙中進(jìn)行的，大大降低了混凝土內(nèi)部的孔隙率，改變了孔結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的密實(shí)度。

8粉煤灰混凝土的早期性能

粉煤灰最初用于混凝土的主要技術(shù)優(yōu)勢，就是能非常顯著的改善新拌混凝土的工作性能，具體體現(xiàn)如下：

（1）減少混凝土的需水量；

（2）改善混凝土的泵送性能；

（3）提高混凝土的密實(shí)性、流動(dòng)性和塑性；（4）減少泌水與離析；（5）減少坍落度損失。9影響強(qiáng)度的主要機(jī)理

（1）粉煤灰是由大小不等的球狀顆粒的玻璃體組成，表面光滑致密，在混凝土拌合物中能起滾動(dòng)作用;（2）新拌混凝土中水泥顆粒易聚集成團(tuán)，粉煤灰的摻入可有效分散水泥顆粒，釋放更多的漿體來潤滑骨料；

（3）由于摻入粉煤灰需水量比小于1，能有效減少混凝土用水量，使混凝土的水膠比降到更小水平，減少泌水和離析現(xiàn)象；（4）由于粉煤灰具有良好的保