九固体废物利用研究ppt培训课件 49页

九固体废物利用研究 教学内容1概述2粉煤灰的利用3煤矸石的利用4炉渣的利用 1概述固体废物的概念固体废物（solidwaste）亦称废物，一般指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中提取目的组分之后，废弃的固态或泥浆状物质 固体废弃物的分类、来源和主要组成物 1.1废物利用的必要性 固体废物资源化资源化的含义资源化即为废物的再循环利用，回收能源和资源大规模地建立资源回收系统，必将减少原材料的采用，减少废物的排放量、运输量和处理量废物的资源回收可以提高社会经济效益，而且做到物尽其用，取得一定的经济效益 欧洲各国把固废资源化作为解决固废污染和能源紧张的方式之一，将其列入国民经济政策的一部分，投入巨资进行开发日本由于资源贫乏，将固废资源化列为国家的重要政策，当作紧迫课题进行研究美国把固废列入资源范畴，将固废资源化作为固废处理的替代方案我国固废资源化虽然起步较晚，但90年代已把八大固废资源化列为国家的重大技术经济政策之中各国固废资源化研究现状 旧汽车再利用中的材料回收 固体废物资源化系统分选技术城市垃圾卡车运输管道运输常温破碎低温破碎湿式破碎筛选、重力分离、静电分离、涡流分离、光学分离、磁场分离、溶剂分离、浮选分离等燃烧热分解微生物分解废气处理废水处理废渣处理大气河流填埋无机物铁非铁金属玻璃有机物纸纸浆塑料橡胶空瓶空罐废纸废零件分选回收、手选水蒸气和电力燃料气、油、炭黑堆肥、葡萄糖、蛋白、乙醇、丙酮、甲烷、乙烯建材骨料或道路用材等消费活动生产活动工业废物天然资源收集运输技术破碎技术转换技术后处理技术 1.2固体废物综合利用的途径①生产建筑材料②提取有用金属和制备化学品③代替某些工业原料④制备农用肥料⑤利用固体废物作为能源 粉煤灰是火力发电厂的主要废弃物，其产量逐年增大处理不当将严重污染环境目前国内外已经把粉煤灰广泛应用于建材、建工、回填、筑路、农业、化工、环保、高性能陶瓷材料等众多领域国外粉煤灰利用情况国外20世纪30年代就用粉煤灰配置混凝土英国粉煤灰利用率为46.2%，德国65%，法国75%美国把粉煤灰列入矿物资源的第七位，排在矿渣石灰与石膏之前，美国20世纪30、40年代就用粉煤灰建造水坝日本也从20世纪50年代起用粉煤灰建造水坝2粉煤灰的利用 我国粉煤灰的综合利用技术有近200项，其中得到实施应用的近70项。但是相对来说我国粉煤灰的利用率还是较低产生的附加值并不是很高。所以我们必须加紧对粉煤灰在高新技术领域应用的研究据资料统计，中国的粉煤灰堆积量已达到120亿t，且每年以1.6亿t速度增加，用这些粉煤灰堆成4m宽、4m高的城墙，长达80000km，比万里长城长16倍多，可以绕地球两圈以上目前我国粉煤灰利用率约为45％左右2.1国内粉煤灰的利用情况 2.2粉煤灰的基本性质粒度成分粉煤灰颗粒尺寸一般在φ0.001～0.25mm变化之间，小于0.075mm的颗粒含量在60％～98％之间，比表面积一般分布在2000～3500cm2／g之间 某电厂粉煤灰的颗粒形貌×1000×500 某电厂粉煤灰的颗粒形貌×2000×5000 化学成分 粉煤灰的化学成分被认为是评价粉煤灰质量高低的重要技术参数例如，在研究工作和实际应用中常根据粉煤灰中CaO的含量高低，将其区分为高钙灰和低钙灰。CaO含量在20％以上的称为高钙灰，其质量优于低钙灰 粉煤灰活性粉煤灰由于含有活性SiO2和Al2O3，在石灰(或水泥)存在条件下，水化生成胶凝物质--水化硅酸钙和水化硅酸铝，能够硬化，这一过程称之为粉煤灰活性(或火山灰反应性)一般粉煤灰中SiO2和Al2O3含量愈高，粒度成分愈细，活性愈高粉煤灰烧失量粉煤灰中未燃碳对粉煤灰的质量是有害的《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》中，规定粉煤灰烧失量上限值不超过12％ 2.3粉煤灰用作建筑材料目前，我国粉煤灰的大宗利用途径是生产建筑材料和回填在建筑材料方面的利用，主要是自制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等 粉煤灰制砖粉煤灰烧结砖是我国目前吃灰量很大的项目之一，生产工艺及主要设备与普通粘土砖基相同与普通粘土砖相比，其各项性能均能达到要求，并能降低建筑物的自重，提高建筑物的保温性能，其使用效果优于普通粘土砖粉煤灰蒸养砖也可以和粘土砖一样，作为承重墙体材料应用于工业与民用建筑。生产粉煤灰蒸养砖可以使用质量较差和长年积存在灰坑中的湿排灰，提供了一条可行的出路 粉煤灰作为制水泥和混凝土的原材料我国从20世纪50年代开始用粉煤灰生产水泥用粉煤灰做生产水泥的混合材料时，根据粉煤灰掺量的不同，生产不同品种的水泥粉煤灰加气混凝土是以粉煤灰为基本原料，配以适量的生石灰、水泥、石膏及铝粉等添加剂制成的一种轻质混凝土建筑材料，粉煤灰掺量一般可达70％用粉煤灰作混凝土掺和料，要求粉煤灰有较高的质量，如细度要大、活性要高、含碳量要低 粉煤灰生产其他建筑材料粉煤灰还可用于生产粉煤灰陶粒、灌浆材料等粉煤灰在道路工程中的应用用灰量占利用总量的20％，粉煤灰、石灰石、砂稳定路面基层。粉煤灰用于护坡、护提工程和粉煤灰修筑水库大坝，建造广场、机场、港区的地基等粉煤灰沥青混凝土 正在施工的略阳电厂沟谷灰场挡灰坝 从粉煤灰中提取矿物和高值利用粉煤灰中部分具有工业价值的稀有元素通常在细粒飞灰中富集，达到工业品位，可予以提取利用。目前己提取出铝、锗、镓、银、锅、铀等多种金属。这是粉煤灰综合利用的一条可行途径 2.4粉煤灰在路堤性质方面特点自重轻粉煤灰最大干密度约为0.9～1.2g/cm3，均小于一般细颗粒土。由于其质轻，可以减少路堤沉降和不均匀沉降。此外，在相同条件下还可以提高软土地基的路堤极限高度等强度较高粉煤灰因其颗粒组成类似于细粒土，所以也具有液、塑限、最佳含水量、最大干密度等，可以采用土工指标对粉煤灰的强度进行评价内摩擦角分别为18o～33o和30o～42o，CBR值可达23.5，(中液限粉质黏土17.9，粉煤灰高出约30％。) 压缩性小据试验结果得知，在采用重型击实标准压实度为100％时，土与粉煤灰比较，土的压缩系数a1-2=0.24Mpa-1，而粉煤灰的压缩系数a1-2=0.15Mpa-1，土的压缩系数高出约40％～50％。因此，在相同密实度条件下，粉煤灰路堤的压缩变形明显低于土质路堤击实特性良好一般情况下击实试验中，粉煤灰的含水量与干密度的关系趋于相对较平缓，表明适宜压实所需含水量的变化范围大，幅度可达到20％，容易压实。即使是最佳含水量相差一半，干密度仍可以达到最佳值的80％粉煤灰施工含水量较易控制的特性，给路基施工带来方便，更有利于雨季施工 粉煤灰的击实曲线 良好渗透性粉煤灰具有较大渗透性，在粉煤灰堆场中，堆高后很容易沥干粉煤灰的渗透系数(10-5量级)是粉质黏土(10-7量级)的400—500倍黏聚力小、毛细水作用影响较大，雨水或内部渗流时易流失，对路堤与边坡的稳定性产生一定影响 粉煤灰路堤的填筑 2.5粉煤灰在基础工程中应用CFG桩的使用水泥粉煤灰碎石桩简称CFC桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定黏结强度的桩，也是近年来新开发的一种地基处理技术CFG桩在受力特性方面介于碎石桩和钢筋混凝土桩之间。与碎石桩相比，CFG桩桩身具有一定的刚度，不属于散体材料桩，其桩体承载力取决于桩侧摩阻力和桩端端承力之和或桩体材料强度当桩间土不能提供较大侧限力时，CFG桩复合地基承载力高于碎石桩复合地基 利用粉煤灰改善土壤可以明显地改善土壤结构降低容重增加孔隙度提高地温、缩小膨胀率，从而显著地改善黏质土壤的物理性质促进土壤中微生物活性，有利于养分转化和种子的萌芽，合理施用符合农用标准的粉煤灰对不同土壤都有增产作用。对于黏、重、板及酸性土壤，每公顷施粉煤灰225t即可取得显著增产效果；小麦增产10.45%，玉米增产9.3%，水稻增产12.1%2.6粉煤灰在农业中应用 利用粉煤灰生产复合肥粉煤灰可以改良土壤调节土壤温度和pH值，增加和补充土壤的营养成分粉煤灰粪便和生活垃圾可以生产无害全营养复合肥料和微量元素肥已经开发的粉煤灰化肥品种有粉煤灰硅钙肥、粉煤灰钙镁磷肥、粉煤灰磁化肥等我国利用独创工艺生产出了中国磁化肥是以粉煤灰为主要原料按科学配方加入适量添加剂，经特殊磁化处理的复合肥，磁性复合肥作为专用肥料，不仅能提高肥效改良土壤耕性，而且能增强作物的光合作用和呼吸功效提高作物抗旱抗灾性 3煤矸石的利用煤矸石是含碳岩石和其他岩石的混合物大致可分三类页岩类：如油页岩、炭质页岩、泥质页岩和砂质页岩等泥岩类：如泥岩、炭质泥岩、粉砂质泥岩和泥灰岩等砂岩类：如泥质粉砂岩、砂岩 3.1煤矸石的基本性质煤矸石的工程特性(1)颗粒组成煤矸石的粒度分布范围较大，从几十厘米的块石至0.1mm以下的细小颗粒，普遍含有胶体成分。煤矸石的粒度分布的级配一般较差粗大颗粒含量普遍在60％以上，而粒径小于0.1mm的颗粒累积含量大都在5％以下。(2)膨胀性及崩解性水进入到矿物的结晶格子层间而引起的膨胀煤矸石在水中浸泡30d，崩解量达到30％以上，有较强崩解性。 (3)压缩性级配一般较差(4)渗透性煤矸石的渗透性与压密程度有关。在煤矸石中添加一定比例的细颗粒含量有助于矸石压密性的改善与渗透性的降低(5)煤矸石的水稳性煤矸石和一般的碎石类土相比存在水稳性较差的特点，主要反映在其强度条件和变形性对于含水量的变化有较强的敏感性(6)煤矸石的剪切强度煤矸石的内摩擦角φ随密实程度的增大而增大，而内聚力c却基本不变 3.2煤矸石在高速公路中应用徐州地区的煤矸石的堆存量达到1000万t，徐州的贾汪区及铜山县煤矸石山到处可见，侵占大量的农田，煤矸石山附近的农田基本上都是黑色的碎石土 4炉渣的利用工业废渣用于建筑材料高炉渣、钢渣、粉煤灰、煤矸石和其他废渣等生产品种水泥、集料、砖、玻璃、铸石、石棉和陶瓷等 4.1高炉渣高炉渣中主要的化学成分是二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AI2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁（MgO)、氧化锰(MnO)、氧化铁(FeO)和硫(S)等此外有些矿渣还含有微量的氧化钦(TiO2),氧化钒(V2O5),氧化钠(Na2O),氧化钡(BaO)、五氧化二磷(P2O5)、三氧化二铬(Cr2O3)等在高炉渣中，氧化钙(CaO)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(AI2O3)占90％（质量百分数）以上 4.2钢渣钢渣是炼钢过程中产生的固体废物炼钢的基本原理和炼铁相反，是以氧化的方法除去生铁中过多的碳素和杂质，氧和杂质作用生成的氧化物就是钢渣 （1）钢渣的化学成分和矿物组成钢渣的化学成分钢渣是由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物所组成，有时还含有钒和钦等氧化物，其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分 （2）钢渣的利用钢渣返回冶金再用返回烧结、返回高炉和返回炼钢炉等钢渣做水泥 钢渣代碎石作集料和路材钢渣碎石具有表观密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、不滑移、耐蚀、耐久性好、与沥青结合牢固等优良性能，因而特别适用于铁路、公路、工程回填、修筑堤坝、填海造地等方面代替天然碎石使用钢渣做磷肥品种有钢渣磷肥和钙镁磷肥等 Theend