编辑推荐
适读人群 :本书内容较为全面丰富,可参考性强,可供从事金属工业环境工程、能源工程及金属矿产等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考,也可供高等学校环境科学与工程、资源循环科学与工程及相关专业师生参阅。 工业废物对环境的污染已经越来越引起世人的关注,治理废物的根本出路除减少废物的产生量之外,资源化与综合利用是积极的措施。正如总书记2013年7月在武汉考察废弃物的绿色回收利用时指出:“垃圾是放错位置的资源”。废物资源化的意义就是对其中的有用物质及能量加以回收和利用,同时使其无用部分达到无害化、减量化,以做到物尽其用,取得较大的经济效益,并达到环境保护的目的。
“三废”的处理和实现循环经济具有重要意义,开展“三废”综合利用治理,是防治工业“三废”污染,搞好环境保护的重要途径之一。有色金属工业是国民经济重要行业之一,产生的“三废”受到了国家和行业部门的高度重视。
本书分四篇共28章。首篇主要介绍有色金属工业分类、生产工艺、三废特征、三废处理利用、三废综合利用模式、三废相关管理要求;第二篇主要介绍有色金属工业固体废物特征和综合利用状况、综合利用原则、综合利用技术方法、采选固体废物综合利用技术、冶炼固体废物综合利用技术,重点介绍废石、尾矿、炉渣、赤泥、浸出渣、烟尘、阳极泥等固体废物的来源、成分特性、典型有色金属生产的固体废物利用技术以及工程实例;第三篇主要介绍有色金属工业废气特征和综合利用状况、综合利用技术方法、采选废气综合利用技术、冶炼废气综合利用技术,重点介绍炉窑烟气、烟粉尘、二氧化硫烟气等废气的来源、余热、成分、特性,烟气中余热、二氧化硫、尘粒等的回收利用,典型有色金属生产的废气利用技术以及工程实例;第四篇主要介绍有色金属工业废水特征和综合利用状况、废水综合利用原则、废水处理技术方法、采选废水综合利用技术、冶炼废水综合利用技术,重点介绍井下涌水、矿坑涌水、选矿废水、尾矿库溢流水、烟气净化废水、冲洗废水、污酸、酸性废水、初期雨水等废水的来源、水质特性、典型有色金属生产的废水处理利用技术以及工程实例。
本书内容较全面和丰富,可参考性强,可以作为环境保护工作管理和技术人员的参考资料,也可供高等学校环境工程、资源循环科学与工程及相关专业师生参考。
内容简介
本书分四篇共26章。第一篇主要介绍有色金属工业种类、生产工艺、“三废”特征、“三废”处理与利用、“三废”处理利用相关管理要求;第二篇主要介绍有色金属工业固体废物特征与综合利用状况、综合利用原则与方法、采选固体废物利用技术、冶炼固体废物综合利用技术;第三篇主要介绍有色金属工业废气来源、特征、综合利用现状及发展趋势,综合利用技术方法,采选废气(粉尘)综合利用技术,冶炼废气综合利用技术;第四篇主要介绍有色金属工业废水特征与综合利用状况、废水综合利用技术方法、采选废水综合利用技术、冶炼废水处理与综合利用技术。
本书内容较为全面丰富,可参考性强,可供从事金属工业环境工程、能源工程及金属矿产等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考,也可供高等学校环境科学与工程、资源循环科学与工程及相关专业师生参阅。
作者简介
周连碧:教授级高级工程师,现任北京矿冶研究总院环境工程研究设计所所长,担任中国有色金属学会环境保护学术委员会秘书长,中国土地学会土地整理与复垦分会副秘书长,中国矿业联合会矿山环境保护与治理工作委员会理事。
一直从事矿山"三废"治理、环境影响评价和生态恢复研究,主持并负责的重点项目有:国家科技支撑计划重点课题“有色金属矿山废弃物堆场生态修复技术研究与示范”(2006BAC09B04)、社会公益研究专项“大型有色金属矿山生态环境整治技术示范研究”(2000DIA10001)、环保公益项目“典型大宗工业固体废物环境管理技术体系研究”(201109034)等。
作为主要技术负责人参加国家科研项目有:中国—澳大利亚国际合作项目“矿山固体废弃物管理项目”、国家863 计划“植物修复收获物的安全处置与资源化利用技术研究”(2007AA061001)、“有色大型冶炼企业节水技术开发”(2006BAB04B06)、“大型矿业节水治污技术综合集成研究与工程示范”(2004BA610A-11)等。
先后发表学术论文30余篇,出版专著2本,起草相关标准4项,已颁布2项。获国家科技进步二等奖一项,部级二等奖四项,申请国家专利4项,已获授权2项。
内页插图
目录
第一篇有色金属工业概论
第1章有色金属工业种类
1.1重有色金属工业002
1.2轻有色金属工业005
1.3贵金属工业006
1.4稀有稀散金属工业007
1.5稀土工业008
参考文献008
第2章有色金属工业生产工艺
2.1采矿工艺009
2.2选矿工艺014
2.3冶炼工艺021
参考文献044
第3章有色金属工业“三废”特征
3.1“三废”产生来源及特征045
3.2环境危害特征049
3.3资源价值特征056
参考文献060
第4章有色金属工业“三废”处理与利用
4.1废气处理与利用061
4.2废水处理利用062
4.3固体废物处置利用065
4.4“三废”综合利用模式066
参考文献067
第5章有色金属行业“三废”处理利用相关管理要求
5.1行业规范(准入)条件要求068
5.2行业清洁生产要求078
5.3行业污染防治技术政策要求097
5.4行业污染防治最佳可行技术指南要求102
5.5行业工业污染物排放标准要求124
第二篇有色金属工业固体废物综合利用技术
第1章有色金属工业固体废物特征与综合利用状况
1.1有色金属工业固体废物来源与分类144
1.2有色金属工业固体废物属性148
1.3有色金属工业固体废物特征150
1.4有色金属工业固体废物管理153
1.5有色金属工业固体废物综合利用现状与问题161
1.6有色金属工业固体废物综合利用发展趋势165
参考文献167
第2章有色金属工业固体废物综合利用原则与方法
2.1有价金属回收168
2.2作建筑材料179
2.3充填采空区182
2.4土壤改良剂183
2.5功能材料184
参考文献184
第3章有色金属采选固体废物综合利用技术
3.1有色金属采选固体废物来源与资源特征185
3.2有色金属采选固体废物综合利用194
3.3有色金属采选固体废物工程实例200
参考文献235
第4章重有色金属冶炼固体废物综合利用技术
4.1重有色金属冶炼固体废物来源236
4.2重有色金属冶炼固体废物组成成分及资源特征240
4.3重有色金属冶炼固体废物综合利用253
4.4重有色金属冶炼固体废物工程实例290
参考文献305
第5章轻有色金属冶炼固体废物综合利用技术
5.1轻有色金属冶炼固体废物来源306
5.2轻有色金属冶炼固体废物组成成分及资源特征310
5.3轻有色金属冶炼固体废物综合利用313
5.4轻有色金属冶炼固体废物综合利用工程实例325
参考文献328
第6章贵金属冶炼固体废物综合利用技术
6.1贵金属冶炼固体废物来源329
6.2贵金属冶炼固体废物组成成分及资源特征333
6.3黄金冶炼固体废物综合利用335
参考文献341
第7章稀有稀散金属冶炼固体废物综合利用技术
7.1稀有稀散金属冶炼固体废物来源342
7.2稀有稀散金属冶炼固体废物组成成分及资源特征345
7.3稀有稀散冶炼固体废物综合利用345
参考文献347
第三篇有色金属工业废气综合利用技术
第1章有色金属工业废气综合利用概述
1.1有色金属工业废气来源350
1.2有色金属工业废气资源特征351
1.3有色金属工业废气综合利用现状360
1.4有色金属工业废气综合利用发展趋势364
参考文献365
第2章有色金属工业废气综合利用技术方法
2.1废气余热回收366
2.2二氧化硫回收368
2.3烟粉尘回收369
第3章有色金属采选废气(粉尘)综合利用技术
3.1有色金属采选废气(粉尘)来源374
3.2有色金属采选废气(粉尘)组成成分及资源特征377
3.3采选粉尘综合利用377
3.4有色金属采选废气(粉尘)工程实例385
参考文献391
第4章重有色金属冶炼废气综合利用技术
4.1重有色金属冶炼废气来源392
4.2重有色金属冶炼废气组成成分及资源特征424
4.3铜冶炼废气综合利用433
4.4铅冶炼废气综合利用455
4.5锌冶炼废气综合利用461
4.6镍冶炼废气综合利用466
4.7锡、锑冶炼废气综合利用467
4.8重有色金属冶炼废气工程实例475
参考文献502
第5章轻金属冶炼废气综合利用技术
5.1轻金属冶炼废气来源505
5.2轻金属冶炼废气组成成分及资源特征512
5.3铝冶炼废气综合利用512
5.4镁冶炼废气综合利用516
5.5轻金属冶炼废气工程实例519
参考文献522
第6章稀有稀散金属冶炼废气综合利用技术
6.1稀有稀散金属冶炼废气来源523
6.2稀有稀散金属冶炼废气组成成分及资源特征527
6.3钨冶炼废气综合利用527
6.4钼冶炼废气综合利用528
6.5稀有稀散金属冶炼废气工程实例529
参考文献534
第7章贵金属冶炼废气综合利用技术
7.1贵金属冶炼废气来源535
7.2贵金属冶炼废气组成成分537
7.3黄金冶炼废气综合利用537
7.4贵金属冶炼废气工程实例538
参考文献540
第四篇有色金属工业废水处理与综合利用技术
第1章有色金属工业废水特征与综合利用状况
1.1有色金属工业废水来源与分类542
1.2有色金属工业废水特征与危害性543
1.3有色金属工业废水综合利用现状545
1.4有色金属工业废水综合利用存在的问题与发展趋势546
参考文献547
第2章有色金属工业废水综合利用技术方法
2.1酸性废水及重金属废水处理技术方法548
2.2选矿废水处理技术方法550
2.3氰化废水处理技术方法551
2.4含氟废水处理技术方法552
2.5氨氮废水处理技术方法552
参考文献554
第3章有色金属采选废水综合利用技术
3.1有色金属采选废水来源与水质特征555
3.2有色金属采选废水综合利用处理技术557
3.3有色金属采选废水工程实例566
参考文献575
第4章重有色金属冶炼废水处理与综合利用技术
4.1重有色金属冶炼废水来源与污染特征576
4.2重有色金属冶炼废水处理与循环利用技术597
参考文献624
第5章轻有色金属冶炼废水处理与综合利用技术
5.1轻有色金属冶炼废水来源与污染特征625
5.2轻有色金属冶炼废水处理与综合利用处理技术635
5.3轻有色金属冶炼废水工程实例637
参考文献639
第6章稀有金属冶炼废水处理与综合利用技术
6.1稀有金属冶炼废水来源与污染特征640
6.2稀有金属冶炼废水处理与综合利用处理技术649
6.3稀有金属冶炼废水工程实例652
参考文献654
第7章贵金属冶炼废水处理与综合利用技术
7.1贵金属冶炼废水来源与污染特征655
7.2贵金属冶炼废水处理与综合利用处理技术657
7.3贵金属冶炼废水工程实例662
参考文献664
索引
前言/序言
随着我国经济的高速发展,城市化进程不断加快,人民生活水平不断提高,“废水”“废气”“固体废物”排放到环境中,不仅会对环境产生污染,而且也是一种资源浪费,已经引起了全社会的关注。 “三废”的处理处置原则是“减量化、资源化、无害化”。因此,“三废”的处理对实现循环经济具有重要意义,开展“三废”综合治理利用是防治工业“三废”污染、搞好环境保护的重要途径之一。有色金属工业是国民经济重要行业之一,产生的“三废”受到了国家和行业部门的高度重视,因此,编著者依据多年科研和工程实践中积累的经验和知识,在相关高等学校、科研单位的热情支持和协作参与下编著了本书。
本书共分四篇。第一篇主要介绍有色金属工业种类、生产工艺、“三废”特征、“三废”处理与利用、“三废”处理利用相关管理要求;第二篇主要介绍有色金属工业固体废物特征与综合利用状况、综合利用原则与方法、采选固体废物利用技术、冶炼固体废物综合利用技术,重点介绍了废石、尾矿、炉渣、赤泥、浸出渣、烟尘、阳极泥等固体废物的来源、成分、特性、典型有色金属生产的固体废物利用技术以及工程实例;第三篇主要介绍有色金属工业废气来源、特征、综合利用现状及发展趋势,综合利用技术方法,采选废气(粉尘)综合利用技术,冶炼废气综合利用技术,重点介绍了炉窑烟气、烟粉尘、二氧化硫烟气等废气的来源、余热、成分、特性,烟气中余热、二氧化硫、尘粒等的回收利用,典型有色金属生产的废气利用技术以及工程实例;第四篇主要介绍有色金属工业废水特征与综合利用状况、废水综合利用技术方法、采选废水综合利用技术、冶炼废水处理与综合利用技术,重点介绍了井下涌水、矿坑涌水、选矿废水、尾矿库溢流水、烟气净化废水、冲洗废水、污酸、酸性废水、初期雨水等废水的来源、水质特性、典型有色金属生产的废水处理利用技术以及工程实例。本书内容较为全面丰富,可参考性强,可供环境科学与工程、能源工程、金属矿产等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员使用,也可供高等学校相关专业师生参考。
本书主要由周连碧、祝怡斌、邵立南等编著,具体分工如下:第一篇中,第1章由孟磊、周连碧编著,第2章由宋爽、祝怡斌编著,第3章由霍汉鑫、周连碧编著,第4章由朱亦珺、李青编著,第5章由孟磊、李青编著;第二篇中,第1章由朱亦珺、苏文湫编著,第2章由孟磊、祝怡斌编著;第3章由苏文湫 、李青编著,第4章由李青、周连碧编著,第5章由陈斌、祝怡斌编著,第6章由霍汉鑫、 周连碧编著,第7章由朱亦珺、李青编著;第三篇中,第1章、第6章、第7章由楚敬龙编著,第2章由谭海伟编著,第3章由陈玉福、苗雨编著,第4章由谭海伟编著,第5章由李韧、李莉、范书凯、陈谦编著;第四篇中,第1章、第2章、第3章由邵立南编著,第4章由胡建龙编著,第5章由郑曦编著,第6章、第7章由陈国强编著。全书后由周连碧、祝怡斌统稿、定稿。
本书得到了杨晓松、宗子就等专家的大力支持,在此一并表示感谢。我们谨向所有关心并给予支持本书出版的同志们致以衷心的感谢。
限于编著者水平和编著时间,书中不妥和疏漏之处在所难免,敬希广大读者批评指正。
编著者
2017年3月
钢铁冶金渣资源化利用技术研究与实践 图书简介 本书聚焦于当前钢铁工业发展中日益凸显的环境挑战与资源循环利用的迫切需求,系统性地阐述了钢铁冶金过程中产生的主要渣料——高炉灰渣、钢渣等的形成机理、化学特性、矿物学组成,并深入探讨了其在不同领域的高值化、资源化利用技术与工程实践。本书旨在为冶金工作者、材料科学家、环保工程师及相关政策制定者提供一部全面、深入且具有实践指导意义的参考专著。 第一部分:钢铁冶金渣的生成、特性与环境影响 本部分首先追溯了钢铁生产流程中渣料的产生源头。详细解析了高炉炼铁过程中铁矿石、焦炭、熔剂等原料的反应路径,重点阐述了炉渣的化学成分(如 $ ext{CaO}$、$ ext{SiO}_2$、$ ext{Al}_2 ext{O}_3$、$ ext{MgO}$ 的配比)如何决定其物理化学性质和潜在利用价值。针对钢渣,则区分了转炉钢渣(主要受脱氧剂和耐火材料影响)和电炉钢渣(成分波动较大,含有较高的游离氧化钙和金属相),剖析了不同类型钢渣在冷却速率、晶化程度和稳定性上的差异。 书中详尽对比了不同渣型的矿物学特征,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)结合能谱分析(EDS)等手段,深入分析了渣中主要矿物相(如硅酸盐玻璃体、钙铁橄榄石、镁铝尖晶石等)的含量与分布状态。特别关注了渣料的潜在环境风险,包括碱度对水土环境的影响、重金属(如 $ ext{Cr}$、$ ext{V}$、$ ext{Ni}$)的浸出特性及其稳定化处理技术。 第二部分:渣料的预处理与基础改性技术 高效利用的前提是渣料的充分破碎、分选与预处理。本部分详细介绍了针对粗粒钢渣和细颗粒高炉灰渣的机械物理分选技术,包括磁选(回收残余金属铁和磁性氧化物)、重介质分选(去除密度差异较大的杂质相)以及筛分与磨矿技术。 在化学改性方面,本书侧重于提高渣料的反应活性和稳定性。对于高炉灰渣,重点讨论了不同程度的磨细对活性指数的影响,以及在碱激发体系中作为潜在水泥替代品所需的活化条件(如预水化、微波处理)。对于钢渣,则着重介绍了脱除游离 $ ext{CaO}$ 的水化稳定化处理工艺,包括蒸汽养护、碳化处理和添加稳定剂等方法,以确保其在后续应用中不会发生体积膨胀破坏。 第三部分:钢铁冶金渣在建材领域的深度应用 建材领域是钢铁渣资源化利用的主流方向,本书对此进行了最详尽的论述。 3.1 混凝土与水泥替代品: 深入研究了钢渣和高炉灰渣作为水泥熟料或特种水泥组分的适用性。针对高炉矿渣微粉(GGBFS)的性能,分析了其在提高混凝土后期强度、改善耐久性(抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀)方面的机理。对于钢渣,重点讨论了其作为骨料的使用问题,包括如何解决细粉化导致的和易性下降、以及由于 $ ext{Fe}^{2+}$ 氧化引起的泛碱和色变问题,提出了高性能钢渣骨料的制备工艺。 3.2 道路工程材料: 全面评估了酸性钢渣和碱性钢渣在路基、路面结构中的应用潜力。详细介绍了钢渣碎石的骨料性能测试(如压碎值、磨耗值、棱角性),以及其在水泥稳定碎料(CSS)和泡沫沥青混合料中的应用配比优化。特别强调了钢渣在无机结合料稳定基层中作为矿物掺合料对增强结构稳定性的贡献。 3.3 特种陶瓷与耐火材料: 利用渣料中高熔点氧化物(如 $ ext{MgO}$、$ ext{Al}_2 ext{O}_3$)的特点,探讨了渣料在生产低能耗陶瓷砖、陶粒轻质骨料中的应用。在耐火材料方面,详细阐述了通过熔融分离技术,从电炉钢渣中提取高品质的镁铝尖晶石相,用于制造高性能不定形或定形耐火浇注料。 第四部分:冶金渣在冶金、化工及环境工程中的新兴利用技术 本部分着眼于渣料的高附加值转化,推动其从大宗建材向精细化工或冶金原料的升级。 4.1 提取有价金属与稀土元素: 针对富含金属元素的电炉钢渣和某些特种钢渣,系统介绍了湿法冶金和火法冶金技术。湿法方面,重点分析了酸浸、碱浸结合溶剂萃取或离子交换法从渣浸出液中回收锰、铬、钒等过渡金属的工艺流程,并讨论了渣中微量稀土元素的富集与分离技术。火法方面,探讨了利用还原熔炼技术将渣中的氧化物还原成金属合金相的方法。 4.2 环保修复与吸附材料: 利用钢渣和高炉灰渣的独特孔隙结构和碱性特性,深入研究了其作为重金属固定剂和污染物吸附剂的应用。详细论述了钢渣在处理酸性矿山废水(AMD)中的中和能力和对砷、铅、镉等重金属的固化机理。此外,还探讨了改性渣料(如酸活化渣)在有机污染物(如染料、酚类化合物)吸附去除方面的性能优化。 4.3 生产金属铁合金与铸造材料: 针对钢渣中残留的金属团块和氧化铁,提出了高效的回收技术。阐述了通过电弧炉或感应炉的熔炼、分离工艺,回收高品位铁合金或生产用于铸造、喷砂的磨料。讨论了如何控制熔炼过程中的炉渣碱度,以优化铁水质量并确保炉渣自身的可利用性。 第五部分:技术经济性分析与未来展望 本书的最后一部分回归到产业化层面,对各种利用技术的经济可行性和环境效益进行了量化评估。通过多案例分析,对比了不同技术路线的投资成本、运行能耗和市场回收潜力。同时,指出了当前钢铁渣资源化利用中面临的标准化瓶颈、市场接受度挑战以及技术集成度不高的问题。最后,展望了基于人工智能优化渣料配比、低温循环利用技术以及渣料在能源储存(如蓄热材料)等新兴领域的应用前景。 本书内容深度结合了国内大型钢铁企业的工程实践数据和最新的实验室研究成果,图表丰富,分析严谨,是钢铁工业实现绿色制造和循环经济战略的必备技术手册。