第7章 固体废物的综合利用技术.docx

第七章 固体废物的综合利用技术第一节 一般工业固体废物的综合利用技术一、煤矸石 由于开采机械化的发展和煤层开采条件的逐渐恶化，全国煤矿每年排放1.5亿吨煤矸石， 利用率为 38.5%，累计积存量已达 10 亿吨以上1 来源及成分 露天剥离以及井筒和巷道掘进过程中开凿排出的矸石（45%），煤层中含有或削下部分 煤层底板产生的矸石（35％），煤炭洗选过程中排出的矸石（20％）含有一定碳（20%以下），硫SiO2，Al2O3含量高2 危害占地，大气污染（颗粒物、二氧化硫，自燃），水污染（渗滤水硫酸根高）3 综合利用⑴ 代替燃料烧沸腾锅炉：要求破碎至8mm以下，破碎工作量大，灰渣量大，锅炉埋管磨损严重， 耗电量增大铸造化铁：焦炭和煤矸石混合使用，应勤出渣、勤出铁水 烧石灰：每吨石灰需煤矸石600〜700kg回收煤炭：回收含煤 20%以上的煤矸石，可采用水力旋流器分选和重介质分选两种工 艺发电：⑵ 生产化工产品 制备三氯化铝Al2O3+3C+3Cl2-2AlCl3+3CO图 6－2水玻璃 图 6－3⑶生产水泥：代替粘土（Sio2, ai2o3）生产普通硅酸盐水泥、特种水泥和无熟料水泥 ⑷ 制砖：全国矸石砖厂数百家，年生产 20 亿块图 6－6二、粉煤灰国内电厂用煤灰分含量在 20〜30%之间，而燃烧后产灰量占灰渣总量的80〜90%。

2000 年全国灰渣量达1.6亿吨，累计贮灰量达22亿吨，占用土地44万亩我国许多电厂采用湿排灰方式，但用高效除尘器，并设置分电场干灰收集装置，有利 于粉煤灰的综合利用1 粉煤灰的物理化学性质 粉煤灰的主要氧化物为： SiO2、 Al2O3、 FeO、 Fe2O3、 CaO、 TiO2、 MgO、 K2O、 Na2O、SO3、 MnO、 P2O5SiOi恥0）CaO3—5423 ▼肉4-63-100.5-40J- L2比表面积达34000cm2/g2粉煤灰的综合利用我国从二十世纪50年代开始设立专门机构开展粉煤灰综合利用方面的工作79年利用 率不到10%，从80年代开始相继出台了一些鼓励粉煤灰利用在内的资源综合利用法规，95 年综合利用率上升到41.7%目前粉煤灰利用方向包括：代替粘土原料生产水泥，还可节约燃料作砂浆或混凝土的掺合料：我国许多大型工程（三门峡、秦山核电站、亚运会工程） 均应用制砖图7 — 1土壤改良剂（重粘土、酸性土）和农业肥料 回收煤炭资源（一般含碳5〜7%）和金属物质制造分子筛、絮凝剂和吸附材料，用于水处理三、高炉渣、钢渣1高炉渣高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物。

贫铁矿炼铁，每吨生铁产生1.0〜1.2t高炉 渣；富铁矿炼铁时，每吨生铁仅产生0.25t高炉渣我国年产钢1.2亿吨高炉渣主要化学成分是SiO2、A12O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等表8 — 1高炉渣可用于生产水泥和混凝土，制砖，代替天然石料用于公路、机场、地基工程、 铁路道渣、混凝土集料等配制矿渣碎石混凝土，生产矿渣棉（80〜90原料是高炉渣，其余 10〜20%是白云石、萤石等）2钢渣钢渣是炼钢过程中产生的炉渣约占粗钢产量的15〜20% 钢渣主要成分是CaO、FeO、SiO2、MgO、Al2O3等表8—6钢渣碱度较大，耐磨钢渣可用作冶金原料（烧结溶剂、高炉或化铁炉溶剂、炼钢返回渣，本厂回用量可达 50〜90%）、建筑材料（生产水泥、作筑路与回填工程材料）用于农业（作钢渣磷肥、作硅 肥）表8—7四、铬渣1 铬渣的产生及危害铬渣是冶金和化工行业在生产重铬酸钾、金属铬过程中排放出的废渣化学成分大致 为：Cr2O32.5〜4%、CaO29〜36%、MgO20〜33%、Al2O35〜8%、Fe2O37〜11%，水溶性 Cr6+0.28〜1.34%、酸溶性 Cr6+0.9〜1.49%铬渣中有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子。

永不妥协” 铬渣扬尘对大气环境的污染，天津某铬盐厂0.5km范围内大气超标32倍；铬渣对土壤和水环境的影响，锦州铁合金厂周围土壤和地下水污染带范围长达12.5km, 宽1m，9个村、千眼井受到Cr6+不同程度污染沈阳新城化工厂堆存铬渣7万多吨，造成 污染面积15万m2,深度达2m,附近长河水中Cr6+超标100倍；铬渣对农作物的影响； 对人体的影响：对人体的消化道、呼吸道、皮肤、黏膜和内脏都有危害，导致头痛、 疲倦、消瘦、胃口不好、鼻中隔糜烂穿孔等2 铬渣的综合利用堆存法、还原法和综合利用法 铬渣作玻璃着色剂（全国每年有4万吨用作玻璃着色剂，占铬盐行业年排放铬渣的40％ 左右）图 9－1铬渣制钙镁磷肥（六价铬被还原）图 9－2铬渣干法解毒：青海铬盐厂将铬渣与无烟煤按一定比例在800〜900°C温度下焙烧，六 价铬还原成三价铬（不易被水溶出）第二节 建筑垃圾的综合利用技术建筑行业固体废物也称建筑垃圾，它是指在建（构）筑物的建设、维修、拆除过程中产 生的固体废弃物，包括废混凝土块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖 渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等。

其中的废混凝土 块、沥青混凝上块、施工过程中散落的砂浆和混凝土以及碎砖渣又叫废建材建设副产物是 指伴随建设工程所产生的副产品建筑垃圾是城市垃圾的主要组成部分，约占城市垃圾产生量的30％一40％据测算， 我国每年施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨，绝大部分未经处理而直接运往郊外堆放或 填埋一 废混凝土块的再生利用1 废混凝土块的成分和来源构成废混凝土块的混凝土一般是指以石子或碎石为粗骨架材料，砂或细砂为细骨架材 料，通过与硅酸盐水泥或以硅酸盐水泥为主体的其他类型水泥的水合物联合硬化而制得的混 凝土，密度为2.3—2.4t/m3在混凝土中，水泥与水反应生成C-S-H的不溶性的硅酸钙水 合物和氢氧化钙，它们将骨架材料连接起来，凝结硬化成混凝土硬化后，骨架材料占总体 积的 70％一 80％，其余部分由水泥硬化组织来填充这些水泥硬化组织中分布着大量的各 种形状的孔隙，其体积约占总体积的10％一20％这些孔隙是水分进出和物质移动的通道， 较细的孔隙中充满了合有Na、Ca离子的强碱性细孔溶液（pH值12—13），孔隙的存在降低 了混凝土的强度此外，构成废混凝土块的混凝土也包括建筑上常用的密度小于20t/m3的 轻质骨架材料混凝土和钢筋混凝土。

废混凝土块的绝大部分是在拆毁建筑物和实施公共土木工程的过程中产生的，只有少 部分来自新建工程和民间土木工程，其最大直径为50 一 100cm，可以用翻斗卡车从现场将 其运出钢筋混凝土的处理，通常是将粗钢筋分离出来，细钢筋仍有少部分留在混凝土中 废混凝土块在挖掘、清运过程中常常混入泥砂2废混凝土块的再生利用废混凝土块产生于建筑物拆毁和维修过程中，经破碎后可作为天然粗骨料的代用材料 制作混凝土，也可作为碎石直接用于地基加固、道路和飞机跑道的垫层、室内地坪垫层等, 若进一步粉碎后可作为细骨料，用于拌制砌筑砂浆和抹灰砂浆废混凝土块的破碎系统如图 所示⑴作为非骨架材料的利用方法废混凝土块作为非骨架材料利用时，因所利用时的形态不同，分为如下几种情况① 作为混凝土板材和块材使用 根据使用目的将废混凝土块按所要求的尺寸切割成 相比的板材和块材用作渔礁、挡土墙、路面及地面水泥块的代用品；分离出钢筋，切成 30-50cm的团块，作为石材代用品使用② 作为料状破碎物使用 将废混凝土块粉碎至粒径小于40mm后，作为碎石、碎砂代 用品③ 作为微粉状破碎物利用将废混凝土块微粉化至粒径为几个微米至几十个微米之 间，作为混凝土的混合材料、沥青填充物等材料使用。

⑵作为混凝土用骨架材料的利用方法把废混凝土块破碎成碎石或碎砂后作为再生骨架材料使用，制备再生骨料混凝土再 生骨料混凝土与天然骨料混凝土相比具备如下特点① 同天然骨料混凝L土相比，同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗压强度约低15%, 抗拉强度约低20%，弹性模量约低25%② 再生骨料混凝土需要的自由水分要比天然骨料混凝土多5%因此，它比天然骨料 生产相对应的混凝土需要较多的水泥33捋勒葢说锌札进碎A1 .中琨选松尢除钢筋半NT捡出木杯'朽mwf?附r\岁狎冒材胃密力丙宦千风還分级P7旄带器再生启的iH骨制（ f G冬土砂少的血兹二*1 °r冲忖碎机/脈砰时切断粧两 破酢戒500tuni」r^i艇转圧大城 *m 籾防混粽土映国口-？混擬七用高质量再生骨材芯制绪丄乂疣弹骨材冉屯丄程鴻淀爲n ——一n冲击板7箱骨林目主再生后的粗骨材③ 再生骨料混凝土的干燥收缩率大、蠕变大，由此产生的预应力损失也大，因而不宜 作为预应力混凝土使用，另外，其抗冻融循环性也较差④ 再生骨料混凝土的物理力学性能随再生骨料的物理力学性能的不向有很大差异，因 而使用时在技术管理上应做严格控制日前再生骨料制作的混凝土一般用于基础、路面和非承载结构的低强度混凝土，通过 选择和严格控制配合比及再生骨料的掺和量，也可满足承重结构混凝土的要求。

实例中使用的粗骨材再生机（也叫粗骨料再生机）用于除去软石头和磨削碎石角，由两对 带有套筒的壳体和贯穿于内部的转子构成转子固定于壳体中心斜下方的偏心位置上，相互 反向旋转并对进入其中的混凝土破碎物施加压力和摩擦力细骨材再生机是为铸造用砂的再 生而开发的，投入的混凝土破碎物接触到高速旋转转子的突起部分，被撞击到挡板上，在撞 击力和摩擦力的作用下，附着于颗粒表面的水泥水合物部分被除去由于废混凝土块一般都堆放在建设工地现场或附近，因此废混凝土块的再生利用不仅 节约天然骨料资源，而且还降低了建筑垃圾的产量和清运费用，经济效益十分明显二、废沥青混凝土块的再生利用1沥青混凝土块的成分和来源沥青混凝土是骨架材料与沥青的混合物，所用的骨架材料与水泥混凝土一样，也分为 粗骨架材料和细骨架材料粗骨架材料是指粒径为2.5-20mm的碎石头，细骨架材料则为粒 径2.5mm以下的砂子所用的沥青为直馏沥青(从石油中蒸馏取出各种各样油之后的残留物 直接制成的沥青)直馏沥青在常温下呈固态，温度升至40—50°C时变软，达到150°C时则 变为液体，可以与骨架材料混合，温度下降重新返回固体状态为了满足涂覆在骨架材料表 面沥青厚度的要求和混合物稳定性的要求，通常加入石粉作为填料。

粗骨材、细骨材、填料 和沥青的质量比为(50-70)： (20-40)： (3-8)： (5-7)沥青混凝土块有79%产生于道路修补工程和上、下水管道埋设等市政工程，其余的21% 来自民间工程废沥青混凝土块的大小与废混凝土块相同，最大直径为50-100 cm路面上铺设的沥青混凝土的厚度为5-20cm，呈板状在大面积拆除路面时，不会像拆 除建筑物那样混入其他物质，仅会夹杂一些路基碎石和残留在路面上的白色路标涂料，分离 沥青混合物并不难2废沥青混凝土块的再生利用回收方法主要有冷溶回收和热熔回收前者是将经粉碎后的废沥青混凝土冷溶铺在下 层，再在其上铺设新沥青混凝土路面；后者是将经粉碎后的废沥青混凝土作为部分骨料掺入 新沥青混凝土中，制成再生沥青混凝土废沥青混凝土的掺入量可达15%一 50%(质量百分 比)再生沥青混凝土的质量受废沥青混凝土的质量和掺人量的影响较大，废沥青混凝土的 质量越好，可掺入的比例越大含有过度变质沥青的再生骨材不能用于制造再生沥青混凝土制备再生。