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| 典型固體廢物資源循環(huán)利用實(shí)例及發(fā)展方向 |
| 來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-19 11:02:19 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）固體廢物資源循環(huán)利用礦物學(xué)實(shí)質(zhì)是利用傳統(tǒng)的礦物學(xué)理論解決固體廢物處理和資源化問題。２０１1年我國(guó)排放居前十位的固體廢物依次為尾礦、建筑廢物、農(nóng)作物秸稈、煤矸石、粉煤灰、冶煉渣、工業(yè)生物質(zhì)廢物、工業(yè)副產(chǎn)石膏、生活垃圾、赤泥；應(yīng)用較好的前十位固體廢物見表１，部分可能利用起來的固體廢物為廢舊紡織品、建筑廢物、赤泥、工業(yè)生物質(zhì)廢物。
一、尾礦現(xiàn)狀與利用方向
我國(guó)開采出來的礦石８０％以上都變成了尾礦，累積堆存１２０億ｔ以上，其中以鐵尾礦居首，其次是銅尾礦、黃金尾礦以及有色和稀貴金屬尾礦。２０１２年全國(guó)利用尾礦總量約為２．３億ｔ，綜合利用率為１７％，全國(guó)尾礦綜合利用產(chǎn)值超過５００億元。從尾礦中回收有價(jià)組分約占尾礦利用總量的３％，資源回收量達(dá)８００萬ｔ，生產(chǎn)建筑材料約占尾礦利用總量的４３％，充填礦山采空區(qū)約占尾礦利用總量的５３％。
尾礦礦物學(xué)應(yīng)從資源化、綜合利用和生產(chǎn)高附加值材料出發(fā)，針對(duì)在礦產(chǎn)開采、選礦及加工過程中產(chǎn)生的危害環(huán)境的各種尾礦（如脈石、尾渣等），研究尾礦的化學(xué)成分、礦物組成與物化特性；研究尾礦各物質(zhì)與組分的綜合利用途徑和評(píng)價(jià)指標(biāo)；研究大量使用和消耗尾礦的基礎(chǔ)科學(xué)問題、工藝原理；研究低成本、低能耗、無污染、低尾排放、生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的途徑與技術(shù)。
二、尾礦循環(huán)利用實(shí)例及發(fā)展方向
2.1 煤矸石
煤矸石約占煤炭產(chǎn)量的１５％左右。煤矸石為多種礦巖的混合體，其基質(zhì)大都由黏土礦物組成，夾雜著數(shù)量不等的碎屑礦物和炭質(zhì)。煤矸石富含Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｓ、Ｏ等有機(jī)質(zhì)可燃組分（可燃性），同時(shí)又以黏土礦物、石英、長(zhǎng)石為主要物相。
煤矸石產(chǎn)生大量的酸性水或攜帶重金屬離子的水，下滲損害地下水質(zhì)，外流導(dǎo)致地表水的污染。近１／３的煤矸石由于黃鐵礦和含碳物質(zhì)的存在發(fā)生自燃，產(chǎn)生有害氣體。
煤矸石循環(huán)利用發(fā)展方向：擴(kuò)大煤矸石制磚、水泥等新型建材和筑基鋪路的利用規(guī)模；探索煤矸石生產(chǎn)增白和超細(xì)高嶺土膨潤(rùn)土、聚合氧化鋁、陶粒、無機(jī)復(fù)合肥、特種硅鋁鐵合金等高附加值利用途徑。
2.2 粉煤灰
粉煤灰是晶體礦物和非晶體礦物的混合物，其礦物組成的波動(dòng)范圍較大。一般晶體礦物為石英、莫來石、磁鐵礦、氧化鎂、生石灰及無水石膏等，非晶物相為玻璃體、無定型和次生褐鐵礦，其中玻璃體質(zhì)量分?jǐn)?shù)占５０％以上。
粉煤灰循環(huán)利用發(fā)展方向：推廣粉煤灰分選和粉磨等精細(xì)加工提高附加值，開發(fā)大摻量粉煤灰混凝土技術(shù)，提升粉煤灰加氣混凝土及其制品、陶粒等利廢建材，大幅提高利用量和利用比例。有序推進(jìn)高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)及其配套項(xiàng)目建設(shè)。推動(dòng)煤電基地將粉煤灰用于煤礦井下防治煤自燃和水患安全工程，鼓勵(lì)粉煤灰復(fù)墾回填造地和生態(tài)利用。
2.3 工業(yè)副產(chǎn)石膏
工業(yè)副產(chǎn)石膏主要來源于磷化工生產(chǎn)所排放的磷石膏、煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏、海鹽生產(chǎn)形成的鹽石膏、生產(chǎn)氫氟酸產(chǎn)生的氟石膏和發(fā)酵法制檸檬酸所產(chǎn)生的檸檬酸石膏等。
磷石膏顏色呈灰色或微黃色，ｐＨ 值為２～４，化學(xué)成分比較復(fù)雜，含有殘留有機(jī)磷、無機(jī)磷、氟及其他物質(zhì)。脫硫石膏的品位較高，但化學(xué)成分波動(dòng)較大，并含有少量的亞硫酸鈣（ＣａＳＯ３·２Ｈ２Ｏ）。氟石膏中的有害成分主要是氟，含量一般在０．６％～３．０％，其中可溶性氟含量?jī)H為０．０２％～０．０９％，其他以穩(wěn)定的ＣａＦ２形式存。
由于氟石膏是一種無水石膏，水化反應(yīng)很慢，在水中溶解速度較二水石膏慢，若不經(jīng)改性處理直接摻入水泥作緩凝劑，會(huì)使水泥產(chǎn)生“假凝”現(xiàn)象。
不同的脫硫技術(shù)，如石灰石膏法、循環(huán)流化床法、氨法脫硫，其工業(yè)副產(chǎn)品對(duì)應(yīng)為脫硫石膏、固硫灰渣、硫酸銨晶體。固硫灰渣化學(xué)組成由ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳＯ３等幾種氧化物所組成，其中的ＣａＯ、ＳＯ３的含量都比較高。礦物相主要以ＣａＣＯ３、ｆ－ＣａＯ、Ⅱ－ＣａＳＯ４、α－ＳｉＯ２等礦物為主。從資源再生利用的角度，循環(huán)流態(tài)化床法沒有優(yōu)勢(shì)，吸收１ｔＳＯ２約產(chǎn)生１２．５ｔ的固硫灰渣，是石灰石膏法的５倍，且渣物相成分復(fù)雜，難于利用。
工業(yè)副產(chǎn)石膏循環(huán)利用的方向主要包括：大力推進(jìn)大摻量工業(yè)副產(chǎn)石膏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，推廣脫硫石膏、磷石膏用作水泥緩凝劑以及生產(chǎn)紙面石膏板、石膏砌塊、石膏商品砂漿等新型建筑材料。利用工業(yè)副產(chǎn)石膏開發(fā)混凝土復(fù)合材料，推進(jìn)磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥、磷石膏制硫銨碳酸鈣等先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。推動(dòng)工業(yè)副產(chǎn)石膏制備高強(qiáng)石膏、石膏晶須及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用。積極探索農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，加快工業(yè)副產(chǎn)石膏改良鹽堿地技術(shù)研究。
2.4 電子垃圾
電子廢物資源化主要研究電子廢物（如各種電子元器件、電視、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、手機(jī)等）的拆解、分選、回收等處理工藝、設(shè)備及資源化利用技術(shù)，如針對(duì)電子廢棄物中顯示器、線路板等的破碎、分離、分選研究金屬混合物的識(shí)別（尤其是貴金屬）、收集和提純技術(shù)。結(jié)合地區(qū)和城市產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究電子廢棄物中有害成分對(duì)環(huán)境及人體危害的評(píng)價(jià)方法以及環(huán)境友好性評(píng)價(jià)，如廢棄顯示器玻璃環(huán)境毒性評(píng)價(jià)；研究ＬＣＤ屏分離技術(shù)與貴重金屬綠色回收的基礎(chǔ)科學(xué)問題及關(guān)鍵技術(shù)等。重點(diǎn)“塑性材料高效粉化技術(shù)”、“有害物質(zhì)的等離子體高溫熔融技術(shù)”、“貴金屬?gòu)?fù)合提取技術(shù)”等技術(shù)開發(fā)，最大限度地實(shí)現(xiàn)電子廢棄物的循環(huán)利用。
對(duì)特色電子廢物短流程高效回收與循環(huán)利用應(yīng)當(dāng)關(guān)注稀土永磁二次資源綜合利用關(guān)鍵技術(shù)、稀土發(fā)光二次資源綜合利用關(guān)鍵技術(shù)、太陽能板回收利用關(guān)鍵技術(shù)、廢舊銅資源短流程直接再生利用關(guān)鍵技術(shù)、廢舊二次電池直接還原熔煉－金屬資源循環(huán)利用技術(shù)研究等。
2.5 建筑垃圾
建筑垃圾是下一個(gè)潛在可利用的固廢資源，每年排放８億ｔ以上。建筑垃圾的資源化利用應(yīng)著重從礦物學(xué)和材料學(xué)的角度研究其粒料的力學(xué)、顆粒學(xué)特性；用作低檔路面基材加工方式；紅磚的活性、膠凝性。建筑垃圾經(jīng)過分選、粉碎、篩分成粗細(xì)骨料，代替天然骨料配制混凝土、建筑用磚和道路基材建筑垃圾直接制成粗、細(xì)骨料和土，來替代部分天然砂石，制造混凝土、再生磚和古建磚研究。建筑垃圾構(gòu)件也可加工成再生材料構(gòu)件，這與建筑的設(shè)計(jì)、拆除方式和回用標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)。
三、固體廢棄物利用的研究方向和技術(shù)要點(diǎn)
（1）工業(yè)固體廢物資源化急需聯(lián)合攻關(guān)解決一批共性和關(guān)鍵問題，針對(duì)我國(guó)特色低品位礦、難處理礦產(chǎn)資源，以及非傳統(tǒng)二次資源，研發(fā)多金屬高選擇分離、稀散／稀貴金屬提取、伴生非金屬資源利用、產(chǎn)業(yè)鏈接循環(huán)利用等關(guān)鍵技術(shù)，提高資源綜合利用效率與環(huán)境安全水平，實(shí)現(xiàn)難轉(zhuǎn)化、難分離礦、低品位礦，多金屬／非金屬共伴生礦，冶金尾礦、冶金渣、粉煤灰、煤矸石等大宗工業(yè)廢物的高效清潔利用。
（2）中低端非金屬礦資源的提質(zhì)、降雜、精制、轉(zhuǎn)型，提高其高端性能和品質(zhì)，瞄準(zhǔn)特殊需求領(lǐng)域如深度脫除ＮＯｘ＼ＣＯｘ＼ＳＯ２＼霧霾，航天分子篩空間站環(huán)控生保材料、促進(jìn)變壓吸附制氧和Ｏ２／ＣＯ２循環(huán)燃燒技術(shù)材料的發(fā)展；以優(yōu)勢(shì)非金屬礦資源綜合利用技術(shù)開發(fā)室內(nèi)甲醛吸附捕捉與降解的技術(shù)，室內(nèi)外降塵非金屬材料開發(fā)等。
（3）積極開展工業(yè)固體廢物資源循環(huán)利用技術(shù)與產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境安全評(píng)價(jià)，為工業(yè)固體廢物資源循環(huán)利用提供評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
（4）選擇具有標(biāo)志性固體廢物（如大宗工業(yè)固廢）和廣泛應(yīng)用的先進(jìn)適用技術(shù)（如生物冶金），以區(qū)域布局方式在重點(diǎn)行業(yè)如有色金屬、電子、建材等龍頭企業(yè)帶動(dòng)示范，形成固體廢物回收－利用－循環(huán)產(chǎn)業(yè)集群，加快提升工業(yè)固體廢物資源化的跨行業(yè)集成；綜合使用經(jīng)濟(jì)扶持政策促進(jìn)固體資源化新型產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。
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