10冶金工業(yè)固體廢物的資源化3(已修改)
2025-03-01 11:42 本頁面
【正文】 第十章 冶金工業(yè)固體廢物的資源化 2 目錄 冶金固體廢物 冶金工藝概述 ?高爐渣的資源化 ?鋼渣的資源化 ?赤泥的資源化 ?銅渣的資源化 有色金屬渣 煉鐵過程 3 金屬及其分類 4 冶金工業(yè)分類法 ？ 鐵、鉻、錳三種 黑色金屬 除鐵、鉻、錳三種金屬以外 的所有金屬。 有色金屬 5 ? (1)有色輕金屬 ：指密度小于，有鋁、鎂、鈣等及其合金； ? (2)有色重金屬 ：指密度大于、有銅、鎳、鉛、鋅、錫、銻、鈷、鉍、鎘、汞等及其合金； ? (3)貴金屬 ：指礦源少、開采和提取比較困難、價(jià)格比一般金屬貴的金屬，如金、銀和鉑族元素及其合金； 6 ? (4)半金屬 ：指物理化學(xué)性質(zhì)介于金屬與非金屬之間的硅、硒、碲、砷、硼等，也有人將硼、碳、砹、釙劃入半金屬，所有半金屬元素都呈現(xiàn)金屬光澤； ? (5)稀有金屬 ：指在自然界中含量很少、分布稀散或難以提取的金屬，稀有金屬又分為鈦、鈹、鋰、銣、銫等 稀有輕金屬 ；鎢、鉬、鈮、鉭、鋯、釩等 稀有高熔點(diǎn)金屬 ；鎵、銦、鉈、鍺等 稀有分散金屬 ；鈧、釔和鑭系元素等 稀土金屬 ；鐳、錒系元素等 稀有放射性元素。 7 冶金固體廢物 ? 冶金固體廢物 是指在冶金生產(chǎn)過程中所排放的暫時(shí)沒有利用價(jià)值而被丟棄的固體廢物。 ? 按照 《 中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法 》 ，固體廢物 分為 城市垃圾、工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物三類。（ 重點(diǎn) ） 8 冶金固體廢物分類 ? (1)礦業(yè)固體廢物 ? (2)鋼鐵冶金工業(yè)固體廢物 ? (3)有色金屬工業(yè)固體廢物 9 (1)礦業(yè)固體廢物 （ 見上一章） 10 (2)有色金屬工業(yè)固體廢物 ? 有色金屬工業(yè) 有害固體廢物： 則是指 具有浸出毒性、 腐蝕性 、 放射性 和 急性毒性 四種中的一種或一種以上的固體廢物，及列入表 3 24的固體廢物。 11 (3) 鋼鐵冶金工業(yè)固體廢物 ? 主要是煉鐵、煉鋼冶煉過程中排出的廢渣，這些廢渣可以統(tǒng)稱 冶金渣 。 12 冶金廢渣 ? 冶金廢渣 是指冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種固體廢棄物 。 ? 主要指煉鐵爐中產(chǎn)生的 高爐渣 ； 鋼渣 ； ? 有色金屬冶煉產(chǎn)生的各種 有色金屬渣 ，如 銅渣 、 鉛渣、鋅渣、鎳渣等； ? 從鋁土礦提煉氧化鋁排出的 赤泥 以及軋鋼過程產(chǎn)生的少量氧化鐵渣。 13 ?高爐渣的資源化 ?鋼渣的資源化 ?赤泥的資源化 ?銅渣的資源化 有色金屬渣 煉鐵過程 重點(diǎn)講述以下四種冶金廢渣的資源化 14 高爐渣的資源化（重點(diǎn)） 來源及成分 ? 高爐渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的廢物，當(dāng)爐溫達(dá)到 1400— 1600℃ 時(shí)，爐料熔融，礦石中的脈石、焦炭中的灰分、助溶劑、和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主，浮在鐵水上面的熔渣 。 ? 高爐渣中主要成分為 CaO、 SiO Al2O3。 15 高爐渣分類 ? 按 冶煉生產(chǎn)方法 可分為：鑄造生鐵礦渣、煉鋼生鐵礦渣、特種生鐵礦渣。 ? 按 化學(xué)成分 可以分為：堿性礦渣 ，中性礦渣 ，酸性礦渣。 ? 按 物理性質(zhì)及形態(tài) 可分為：急冷礦渣；粒狀礦渣、浮石狀或球狀礦渣；慢冷礦渣；塊狀礦渣、粉狀礦渣。 16 ? 高爐礦渣的性能取決于高溫熔渣的處理方法。 ? 對(duì)高爐熔渣通常用 急冷法 、 慢冷法 和 半急冷法三種方法處理，便得到了三種性能不同的高爐礦渣： ? 水淬渣 (granulated blastfurnace slag) ? 塊礦渣 (granular ore slag) ? 膨脹礦渣（ expanded slag） 17 (1) 水淬渣 (granulated blastfurnace slag) ? 用水、壓縮空氣或蒸汽對(duì)熔渣進(jìn)行快速冷卻處理，通常用水冷，使礦渣與水激烈混合急冷，形成粒狀或海綿狀浮石類物質(zhì) ,故又叫 ?；V渣 。在急冷過程中，熔渣中的大部分組分來不及結(jié)晶而呈玻璃態(tài)保留下來，只有少部分形成穩(wěn)定晶體。 ? 對(duì)于堿性水淬渣，主要結(jié)晶相為堿性高爐水淬渣，具有良好的活性。 ? 對(duì)于酸性熔渣由于 A12O3含量高 ,粘度大 ,在水淬急冷時(shí) ,熔渣易于形成玻璃態(tài)物質(zhì)，因此，酸性水淬渣也具有良好的活性。 ? 熔渣中的 MgO能降低其粘度，在水淬急冷時(shí)易于進(jìn)入玻璃體，對(duì)水淬渣活性有利。 ? 熔渣中的 MnO不利于玻璃體的形成，因此對(duì)水淬渣活性有不良影響。 18 (2) 塊渣 (Granular ore slag) ? 塊渣的礦物成分和物理性能 ? 塊渣的礦物成分明顯地不同于水淬渣，由于 緩慢冷卻 ，化學(xué)組分大多已析晶，主要礦物有黃長(zhǎng)石 (20～70％ )， CS(10～ 40％ )， C2S(20～ 50％ )， 輝石、 FeS、MnS、 CaO、 玻璃體 (3～ 5％ )，絕大多數(shù)不具有活性。 ? CS:CaOSiO2 硅酸鈣 C2S:2CaOSiO2硅酸二鈣 C3S:3CaOSiO2硅酸三鈣 ? 塊渣的分解 ? 塊渣中有多晶型的 C2S、 硫化物和石灰，當(dāng)其含量較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致礦渣結(jié)構(gòu)破壞，這種現(xiàn)象稱為 重礦渣分解 。 ? 硅酸鹽分解 ? 硫化物分解 ? 石灰分解 FeS、 MnS 是硫化物 19 a. 硅酸鹽分解 ? 由于 C2S在不同溫度下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致重礦渣體積膨脹而自動(dòng)碎裂粉化，稱為硅酸鹽分解。 ? 如 βC2S在＜ 525℃ 時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)?γC2S， 密度減小，由 ，而體積約增大 10％， 導(dǎo)致已凝固的重礦渣中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)內(nèi)應(yīng)力超過重礦渣本身結(jié)合力時(shí) ,就會(huì)導(dǎo)致塊渣開裂，酥碎、粉化。 ? 因此， C2S含量較多的塊渣，不能用作混凝土骨料和道路碎石。 塊渣的分解 20 ? 塊渣中所含的硫化物主要有鐵、錳的硫化物； ? 硫化物在水的作用下會(huì)生成氫氧化物，體積明顯增大； ? FeS生成 Fe(OH)3時(shí)體積增大 38％； ? MnS生成 Mn(OH)2時(shí)體積增大 24； ? 硫化物的分解也會(huì)導(dǎo)致重礦渣酥碎粉化。 塊渣的分解 21 ? 塊渣中的 CaO遇水消解 ？ ，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致塊渣碎裂粉化，稱為石灰分解。 ? 所以，當(dāng)利用塊渣，特別是用作混凝土骨料時(shí)，必須認(rèn)真分析上述物質(zhì)。 ? 根據(jù)國(guó)標(biāo) YBJ205— 84規(guī)定，將塊渣碎石試樣置于蒸養(yǎng)釜中，在 2個(gè)大氣壓下進(jìn)行 24小時(shí)蒸壓，視礦渣塊有無脹裂現(xiàn)象，予以試驗(yàn)評(píng)定。 塊渣的分解 22 (3) 膨脹礦渣（ expanded slag） ? 膨脹礦渣是高爐熔渣經(jīng) 半急冷處理 的產(chǎn)物，通常用水并在機(jī)械作用下形成的塊狀或粒狀膨脹礦渣，故又叫 膨珠 ； ? 主要由玻璃體 (95％ )構(gòu)成，外觀大多呈球形，表面有釉化玻璃光澤，珠內(nèi)有微孔，其松散容重大于陶粒、浮石，可達(dá) 400～ 1200 kg／ m3. 23 高爐渣利用 我國(guó)通常是把高爐渣加工成： ?
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