固體廢物處理處置與資源化第七章能源工業(yè)廢物的資源化ppt課件

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知識(shí)目標(biāo)： 了解能源工業(yè)固體廢物資源化的概念，目的 理解解粉煤灰和高爐渣的來(lái)源、組成和性質(zhì) 掌握粉煤灰和高爐渣綜合利用的途徑，比較采用不同途徑生產(chǎn)成產(chǎn)品的性能 掌握粉煤灰和高爐渣各種綜合利用的方法的原理、生產(chǎn)工藝和特點(diǎn)，并比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 能力目標(biāo)： 能結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，對(duì)能源工業(yè)固體廢物選擇出最佳的處理和綜合利用的方法,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,1,一、概念及來(lái)源 粉煤灰是煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成的一種似火山灰質(zhì)混合材料。它是燃煤電廠將煤磨細(xì)成100μm以下的煤粉，用預(yù)熱空氣噴入1300～1500℃的爐膛內(nèi)，在其懸浮燃燒后形成的固體廢物。產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)收塵裝置捕集就得到粉煤灰(或叫飛灰)。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,2,一、概念及來(lái)源 粉煤灰收集包括煙氣除塵和底灰除渣兩個(gè)系統(tǒng)，粉煤灰的排輸分干法和濕法兩種方法。 干排灰是將收集下來(lái)的粉煤灰用螺旋泵或倉(cāng)式泵等密閉的運(yùn)輸設(shè)備直接輸入灰倉(cāng)。 濕排是將收集到的粉煤灰送至管道再用高壓水沖排，不致使粉煤灰揚(yáng)散，通過(guò)管道和灰漿泵，利用高壓水力把粉煤灰輸送到貯灰場(chǎng)或江、河、湖、海。目前我國(guó)大多數(shù)電廠采用濕排。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,3,,,,4,一、概念及來(lái)源 煤炭的形成原因?yàn)楣糯参锏臍埡訉咏化B，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間受到細(xì)菌的生物作用，以及地殼變動(dòng)、環(huán)境高溫、高壓等因素，使這些物質(zhì)經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)變成煤炭。在煤化的過(guò)程中，亦會(huì)產(chǎn)生CH4（天然氣的主要成分），有些逸散至大氣中，部份則被封閉在地殼中，形成儲(chǔ)氣層，這也是采煤工作危險(xiǎn)的主因之一。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,5,化石的形成原因： 動(dòng)植物體內(nèi)若干堅(jiān)硬構(gòu)造(如生物的硬殼或骨胳)為礦物所取代而成。 土壤的形成原因： 土壤的形成受自然因素和人為的耕種等的影響，經(jīng)過(guò)不同的成土過(guò)程形成了不同的土壤發(fā)育層次和剖面形態(tài)特征，從而形成各種各樣的土壤。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,6,二、粉煤灰的形成 粉煤灰形成的過(guò)程即煤粉中礦物雜質(zhì)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，是以黏土質(zhì)礦物到硅酸鹽玻璃體的轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕獙?duì)象。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,7,三、粉煤灰的物理化學(xué)性質(zhì) 一、粉煤灰的組成 1.化學(xué)組成,根據(jù)粉煤灰中CaO含量的高低，一般將其分為高鈣灰和低鈣灰。CaO含量在20%以上的為高鈣灰，其質(zhì)量?jī)?yōu)于低鈣灰。粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量關(guān)系到用它作為建材原料的好壞。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,8,三、粉煤灰的物理化學(xué)性質(zhì) 2.礦物組成 粉煤灰的礦物組分十分復(fù)雜，主要有無(wú)定形相和結(jié)晶相兩大類。無(wú)定形相主要為玻璃體，約占粉煤灰總量的50%～80%，此外，未燃盡的炭粒也屬于無(wú)定形相。結(jié)晶相主要有莫來(lái)石、石英、云母、長(zhǎng)石、磁鐵礦、赤鐵礦等。這些結(jié)晶相大多是在燃燒區(qū)形成，又往往被無(wú)定形相包裹。因此，粉煤灰中單獨(dú)存在的結(jié)晶體極為少見，單獨(dú)從粉煤灰中提純的結(jié)晶相將極為困難。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,9,三、粉煤灰的物理化學(xué)性質(zhì) 3.顆粒組成 粉煤灰是一種復(fù)雜的細(xì)分散相固體物質(zhì)。在其形成過(guò)程中，由于表面張力的作用，大部分成球狀，表面光滑，微孔較小，小部分因在熔融狀態(tài)下互相碰撞而粘連，成為表面粗糙、棱角較多的集合顆粒。因而，粉煤灰顆粒大小不一，形狀各異。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,10,1、物理性質(zhì) 密度 是指絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。粉煤灰的密度與化學(xué)成分密切相關(guān)。低鈣灰密度一般為1800～2800 Kg/m3，高鈣灰密度可達(dá)2500～2800 Kg/m3。 堆密度 指干粉煤灰在松散狀態(tài)下的單位體積的質(zhì)量。粉煤灰松散干密度在600～1000 Kg/m3范圍內(nèi)，其壓實(shí)密度為1300～1600Kg/m3，濕粉煤灰的壓實(shí)密度隨含水率增加而增加。 孔隙率 指粉煤灰中孔隙的體積占總體積的百分率。一般為60%～75%。 細(xì)度 指粉煤灰顆粒的大小。粉煤灰粒徑范圍為0.5～300μm，粉煤灰的細(xì)度為45pm（細(xì)度為4900孔）方孔篩，其篩余量一般為10%～20%，其比表面積為2000～4000cm2/g。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,11,2、粉煤灰的活性 粉煤灰的活性是指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示的凝結(jié)硬化性能。具有化學(xué)活性的粉煤灰本身無(wú)水硬性，但在潮濕條件下，能與Ca（OH）2等發(fā)生反應(yīng)，顯示出水硬性。粉煤灰的活性是潛在的，需要激發(fā)劑激發(fā)才能發(fā)揮出來(lái)，主要激發(fā)劑有：石灰及少量石膏、石灰和少量水泥、水泥熟料及少量石膏。 粉煤灰活性的評(píng)定一般采用砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)法，它是把粉煤灰與一定比例的水泥或石灰摻混，磨細(xì)配成砂漿，做成試件，測(cè)定試件強(qiáng)度并與對(duì)比試件的強(qiáng)度比較，作為衡量粉煤灰的指標(biāo)。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,12,密度與化學(xué)成分相關(guān)，低鈣灰的密度一般為 1800 ～ 2800kg ／ m3 ，高鈣灰密度可達(dá) 2500~2800kg ／ m3 ；其松散干密度為 600 ～ 1000kg ／ m3 ，壓實(shí)密度為 1300 ～ 1600kg ／ m3 ；空隙率一般為 60% ～ 75 ％；細(xì)度一般為 40微m ，方孔篩篩余量 10%~20 ％，比表面積 2000~4000cm2 ／ g.,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,13,四、國(guó)內(nèi)外粉煤灰資源開發(fā) 20世紀(jì)50年代，尤其是70年代中期石油危機(jī)后，以煤炭為主要能源，灰渣大量排放 粉煤灰在建筑工程和基礎(chǔ)工程的應(yīng)用，是最主要的利用方式,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化,14,粉煤灰加氣混凝土 粉煤灰砌筑水泥 粉煤灰黏土磚 粉煤灰硅酸鹽密實(shí)砌塊 粉煤灰地面磚,粉煤灰免燒磚 粉煤灰硅酸鹽水泥 粉煤灰混凝土 粉煤灰筑路 粉煤灰充填,把粉煤灰作為一種資源來(lái)加以利用，是關(guān)系到我國(guó)電力工業(yè)及相關(guān)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展 的大問題。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 成熟技術(shù),15,（一）在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應(yīng)用 粉煤灰代替黏土原料生產(chǎn)水泥 粉煤灰作水泥混合材 生產(chǎn)低溫合成水泥 制作無(wú)熟料水泥 作砂漿或混凝土的摻合料,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 二、粉煤灰的資源化,16,蒸制粉煤灰磚,17,燒結(jié)粉煤灰磚 粉煤灰燒結(jié)磚是以粉煤灰、黏土及其他工業(yè)廢料為原料，經(jīng)原料加工、攪拌、成型、干燥、焙燒制磚。 工藝流程包括原料的加工、配料、碾壓、攪拌… 蒸壓生產(chǎn)泡沫粉煤灰保溫磚,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 二、粉煤灰的資源化,18,粉煤灰硅酸鹽砌塊,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 二、粉煤灰的資源化,19,粉煤灰加氣混凝土,20,（六）粉煤灰陶粒 （七）粉煤灰輕質(zhì)耐熱保溫磚,圖8-4粉煤灰陶粒生產(chǎn)流程,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 二、粉煤灰的資源化,21,（一）土壤改良劑 （二）農(nóng)業(yè)肥料 改善土壤的可耕性 改善酸性土和鹽堿土 提高土壤溫度 提高土壤的保水能力 增加土壤的有效成分，提高土壤肥力,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 三、粉煤灰作農(nóng)業(yè)材料和土壤改良劑,22,回收煤炭資源 回收金屬物質(zhì) 分選空心微珠 應(yīng)用于塑料工業(yè) 用于輕質(zhì)耐火材料和高效保溫材料 應(yīng)用于石油化工 其他,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 四、回收工業(yè)原料,23,（一）環(huán)保材料開發(fā) （二）用于廢水處理,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第一節(jié) 粉煤灰的資源化 五、作環(huán)保材料,24,一、概述 目前我國(guó)渣場(chǎng)堆積的歷年高爐渣l.5億多噸，占地1萬(wàn)多畝。 （一）爐渣 爐渣是指燃煤鍋爐的燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的塊狀廢渣。含碳量在15%，密度0.7-1t/m3 （二）沸騰鍋爐 指的是沸騰鍋爐燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢渣?；钚院?，易磨！！,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,25,表8-2 我國(guó)大部分鋼鐵廠高爐渣的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,26,1、水淬渣的化學(xué)活性 水淬渣是高爐熔渣在大量冷卻水的作用下急冷形成的海綿狀浮石類物質(zhì)。在急冷過(guò)程中，熔渣的絕大部分化合物來(lái)不及形成穩(wěn)定化合物，而以玻璃體狀態(tài)將熱能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能封存其內(nèi)，從而構(gòu)成了潛在的化學(xué)活性。水淬渣的化學(xué)活性主要取決于其化學(xué)成分和礦物結(jié)構(gòu)?；钚源笮⊥ǔＳ盟阍|(zhì)量系數(shù)K=(CaO+MgO+A12O3)/( SiO2+MnO+TiO2)來(lái)衡量，系數(shù)大則活性高。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,27,2、膨珠的物理力學(xué)性質(zhì) 膨珠也叫膨脹礦渣珠，它在適量水沖擊和成珠設(shè)備的配合作用下，被甩到空氣中使水蒸發(fā)成蒸汽并在內(nèi)部形成空間，再經(jīng)空氣冷卻形成珠狀礦渣。 3、重礦渣的物理化學(xué)性質(zhì) 重礦渣是高溫熔渣在空氣中自然冷卻或淋少量水慢速冷卻而形成的致密塊渣。重礦渣的礦物成分不同于水渣的，其主要成分為黃長(zhǎng)石，其次是假硅灰石、硅酸二鈣、輝石，并含有少量玻璃體和硫化物。,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,28,二、高爐渣的加工處理工藝 （一）高爐渣水淬處理工藝,圖8-5 OCP法水淬工藝示意圖 1-高爐； 2-熔渣溝和水沖渣槽； 3-抓斗起重機(jī)；4-水渣堆； 5-保護(hù)鋼軌； 6-溢流水口；7-沖洗空氣入口； 8-排出水口； 9-貯渣倉(cāng)； 10-運(yùn)渣車,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,29,6 15 圖8-6 拉薩法處理高爐熔渣工藝流程 1-水渣槽；2-噴水口；3-攪拌槽；4-輸渣泵；5-循環(huán)懵攪拌泵； 6-攪拌槽攪拌泵； 7-冷卻塔；8-循環(huán)水槽；9-沉降槽；10-沖渣給水泵；11-冷卻泵；12-分配器； 13-脫水槽；14-汽車；15-排泥泵,30,礦渣碎石工藝也稱慢冷處理，是高爐渣在指定的渣坑或渣場(chǎng)自然冷卻或淋水冷卻形成較為致密的礦渣后，在經(jīng)過(guò)挖掘、破碎、磁選和篩分而得到的一種碎石材料。礦渣碎石的生產(chǎn)工藝有熱潑法和堤式法兩種。,（二）礦渣碎石工藝,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,31,（三）膨脹礦渣和膨脹礦渣珠生產(chǎn)工藝,圖8-7膨珠生產(chǎn)工藝示意圖 1-渣罐； 2-接渣槽； 3-高壓噴水管； 4-膨脹槽； 5-滾筒； 6-冷卻水管； 7-集渣坑,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,32,（一）水淬渣的資源化 1、生產(chǎn)水泥 ①礦渣硅酸鹽水泥 ②普通硅酸鹽水泥 ③石膏礦渣水泥 ④石灰礦渣水泥 2、礦渣混凝土 3、生產(chǎn)礦渣磚,三、高爐渣的資源化,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,33,（二）礦渣碎石的資源化 1、配制礦渣碎石混凝土 2、礦渣碎石作道渣 3、礦渣碎石作地基,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,34,近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的膨珠生產(chǎn)工藝制取的膨珠質(zhì)輕、面光、自然級(jí)配好，吸音、隔熱性能好，可以制作內(nèi)墻板，樓板等，也可用于承重結(jié)構(gòu)。用作混凝土骨料可節(jié)約20%左右的水泥，我國(guó)采用膨珠配制的輕質(zhì)混凝土容重為1400～2000Kg/m3，較普通混凝土輕1/4左右，抗壓強(qiáng)度為9.8～29.4Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.407～0.528W/(m·K)，具有良好的物理力學(xué)性質(zhì)。 膨珠作輕質(zhì)混凝土在國(guó)外也廣泛使用，美國(guó)鋼鐵公司在匹茨堡建造了一座64層辦公大樓。用的都是這種輕質(zhì)混凝土。,（三）膨珠礦渣的資源化,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,35,1、生產(chǎn)礦渣棉 2、利用高鈦礦渣作護(hù)爐材料 3、生產(chǎn)微晶玻璃,（四）高爐渣資源化利用新技術(shù),第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,第三節(jié) 高爐渣的資源化,36,1. 簡(jiǎn)述粉煤灰的來(lái)源和組成?利用粉煤灰可生產(chǎn)哪些建材產(chǎn)品? 2. 粉煤灰作土壤改良劑的主要作用機(jī)理是什么? 3. 利用粉煤灰可回收利用哪兒種工業(yè)原料?簡(jiǎn)述其各自回收的方法? 4. 簡(jiǎn)述高爐渣的來(lái)源、組成和加工利用的形式? 5．高爐渣水淬方法有哪幾種?試比較各自優(yōu)缺點(diǎn)? 6．試述高爐渣綜合利用的途徑?,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,復(fù)習(xí)與思考題,37,全國(guó)人大常委法工委經(jīng)濟(jì)法室等編.中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1997 李國(guó)鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)出版社，1990 羋振明，高忠愛等，固體廢物的處理與處置（修訂版），北京：高等教育出版社，1993年10月第2版 楊國(guó)清，固體廢物處理工程，北京：科學(xué)出版社，2000 莊偉強(qiáng)等編.固體廢物處理與利用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 趙由才，固體廢物污染控制與資源化，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 趙由才等編.生活垃圾資源化原理與技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 汪群慧等編.固體廢物處理及資源化.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 徐惠忠等編.固體廢棄物資源化技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 李葆生、安福順.鋼渣資源化利用工程設(shè)計(jì)實(shí)踐.礦山機(jī)械，2004 張永杰、王建剛等.寶鋼新型鋼渣處理裝置.冶金環(huán)境保護(hù)，2002 董保澍編，固體廢物處理與利用.北京：冶金工業(yè)出版社，200,第七章 能源工業(yè)固體廢物的資源化,參考文獻(xiàn),38,