編輯推薦
適讀人群 :本書內容較為全麵豐富,可參考性強,可供從事金屬工業環境工程、能源工程及金屬礦産等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考,也可供高等學校環境科學與工程、資源循環科學與工程及相關專業師生參閱。 工業廢物對環境的汙染已經越來越引起世人的關注,治理廢物的根本齣路除減少廢物的産生量之外,資源化與綜閤利用是積極的措施。正如總書記2013年7月在武漢考察廢棄物的綠色迴收利用時指齣:“垃圾是放錯位置的資源”。廢物資源化的意義就是對其中的有用物質及能量加以迴收和利用,同時使其無用部分達到無害化、減量化,以做到物盡其用,取得較大的經濟效益,並達到環境保護的目的。
“三廢”的處理和實現循環經濟具有重要意義,開展“三廢”綜閤利用治理,是防治工業“三廢”汙染,搞好環境保護的重要途徑之一。有色金屬工業是國民經濟重要行業之一,産生的“三廢”受到瞭國傢和行業部門的高度重視。
本書分四篇共28章。首篇主要介紹有色金屬工業分類、生産工藝、三廢特徵、三廢處理利用、三廢綜閤利用模式、三廢相關管理要求;第二篇主要介紹有色金屬工業固體廢物特徵和綜閤利用狀況、綜閤利用原則、綜閤利用技術方法、采選固體廢物綜閤利用技術、冶煉固體廢物綜閤利用技術,重點介紹廢石、尾礦、爐渣、赤泥、浸齣渣、煙塵、陽極泥等固體廢物的來源、成分特性、典型有色金屬生産的固體廢物利用技術以及工程實例;第三篇主要介紹有色金屬工業廢氣特徵和綜閤利用狀況、綜閤利用技術方法、采選廢氣綜閤利用技術、冶煉廢氣綜閤利用技術,重點介紹爐窯煙氣、煙粉塵、二氧化硫煙氣等廢氣的來源、餘熱、成分、特性,煙氣中餘熱、二氧化硫、塵粒等的迴收利用,典型有色金屬生産的廢氣利用技術以及工程實例;第四篇主要介紹有色金屬工業廢水特徵和綜閤利用狀況、廢水綜閤利用原則、廢水處理技術方法、采選廢水綜閤利用技術、冶煉廢水綜閤利用技術,重點介紹井下湧水、礦坑湧水、選礦廢水、尾礦庫溢流水、煙氣淨化廢水、衝洗廢水、汙酸、酸性廢水、初期雨水等廢水的來源、水質特性、典型有色金屬生産的廢水處理利用技術以及工程實例。
本書內容較全麵和豐富,可參考性強,可以作為環境保護工作管理和技術人員的參考資料,也可供高等學校環境工程、資源循環科學與工程及相關專業師生參考。
內容簡介
本書分四篇共26章。第一篇主要介紹有色金屬工業種類、生産工藝、“三廢”特徵、“三廢”處理與利用、“三廢”處理利用相關管理要求;第二篇主要介紹有色金屬工業固體廢物特徵與綜閤利用狀況、綜閤利用原則與方法、采選固體廢物利用技術、冶煉固體廢物綜閤利用技術;第三篇主要介紹有色金屬工業廢氣來源、特徵、綜閤利用現狀及發展趨勢,綜閤利用技術方法,采選廢氣(粉塵)綜閤利用技術,冶煉廢氣綜閤利用技術;第四篇主要介紹有色金屬工業廢水特徵與綜閤利用狀況、廢水綜閤利用技術方法、采選廢水綜閤利用技術、冶煉廢水處理與綜閤利用技術。
本書內容較為全麵豐富,可參考性強,可供從事金屬工業環境工程、能源工程及金屬礦産等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考,也可供高等學校環境科學與工程、資源循環科學與工程及相關專業師生參閱。
作者簡介
周連碧:教授級高級工程師,現任北京礦冶研究總院環境工程研究設計所所長,擔任中國有色金屬學會環境保護學術委員會秘書長,中國土地學會土地整理與復墾分會副秘書長,中國礦業聯閤會礦山環境保護與治理工作委員會理事。
一直從事礦山"三廢"治理、環境影響評價和生態恢復研究,主持並負責的重點項目有:國傢科技支撐計劃重點課題“有色金屬礦山廢棄物堆場生態修復技術研究與示範”(2006BAC09B04)、社會公益研究專項“大型有色金屬礦山生態環境整治技術示範研究”(2000DIA10001)、環保公益項目“典型大宗工業固體廢物環境管理技術體係研究”(201109034)等。
作為主要技術負責人參加國傢科研項目有:中國—澳大利亞國際閤作項目“礦山固體廢棄物管理項目”、國傢863 計劃“植物修復收獲物的安全處置與資源化利用技術研究”(2007AA061001)、“有色大型冶煉企業節水技術開發”(2006BAB04B06)、“大型礦業節水治汙技術綜閤集成研究與工程示範”(2004BA610A-11)等。
先後發錶學術論文30餘篇,齣版專著2本,起草相關標準4項,已頒布2項。獲國傢科技進步二等奬一項,部級二等奬四項,申請國傢專利4項,已獲授權2項。
內頁插圖
目錄
第一篇有色金屬工業概論
第1章有色金屬工業種類
1.1重有色金屬工業002
1.2輕有色金屬工業005
1.3貴金屬工業006
1.4稀有稀散金屬工業007
1.5稀土工業008
參考文獻008
第2章有色金屬工業生産工藝
2.1采礦工藝009
2.2選礦工藝014
2.3冶煉工藝021
參考文獻044
第3章有色金屬工業“三廢”特徵
3.1“三廢”産生來源及特徵045
3.2環境危害特徵049
3.3資源價值特徵056
參考文獻060
第4章有色金屬工業“三廢”處理與利用
4.1廢氣處理與利用061
4.2廢水處理利用062
4.3固體廢物處置利用065
4.4“三廢”綜閤利用模式066
參考文獻067
第5章有色金屬行業“三廢”處理利用相關管理要求
5.1行業規範(準入)條件要求068
5.2行業清潔生産要求078
5.3行業汙染防治技術政策要求097
5.4行業汙染防治最佳可行技術指南要求102
5.5行業工業汙染物排放標準要求124
第二篇有色金屬工業固體廢物綜閤利用技術
第1章有色金屬工業固體廢物特徵與綜閤利用狀況
1.1有色金屬工業固體廢物來源與分類144
1.2有色金屬工業固體廢物屬性148
1.3有色金屬工業固體廢物特徵150
1.4有色金屬工業固體廢物管理153
1.5有色金屬工業固體廢物綜閤利用現狀與問題161
1.6有色金屬工業固體廢物綜閤利用發展趨勢165
參考文獻167
第2章有色金屬工業固體廢物綜閤利用原則與方法
2.1有價金屬迴收168
2.2作建築材料179
2.3充填采空區182
2.4土壤改良劑183
2.5功能材料184
參考文獻184
第3章有色金屬采選固體廢物綜閤利用技術
3.1有色金屬采選固體廢物來源與資源特徵185
3.2有色金屬采選固體廢物綜閤利用194
3.3有色金屬采選固體廢物工程實例200
參考文獻235
第4章重有色金屬冶煉固體廢物綜閤利用技術
4.1重有色金屬冶煉固體廢物來源236
4.2重有色金屬冶煉固體廢物組成成分及資源特徵240
4.3重有色金屬冶煉固體廢物綜閤利用253
4.4重有色金屬冶煉固體廢物工程實例290
參考文獻305
第5章輕有色金屬冶煉固體廢物綜閤利用技術
5.1輕有色金屬冶煉固體廢物來源306
5.2輕有色金屬冶煉固體廢物組成成分及資源特徵310
5.3輕有色金屬冶煉固體廢物綜閤利用313
5.4輕有色金屬冶煉固體廢物綜閤利用工程實例325
參考文獻328
第6章貴金屬冶煉固體廢物綜閤利用技術
6.1貴金屬冶煉固體廢物來源329
6.2貴金屬冶煉固體廢物組成成分及資源特徵333
6.3黃金冶煉固體廢物綜閤利用335
參考文獻341
第7章稀有稀散金屬冶煉固體廢物綜閤利用技術
7.1稀有稀散金屬冶煉固體廢物來源342
7.2稀有稀散金屬冶煉固體廢物組成成分及資源特徵345
7.3稀有稀散冶煉固體廢物綜閤利用345
參考文獻347
第三篇有色金屬工業廢氣綜閤利用技術
第1章有色金屬工業廢氣綜閤利用概述
1.1有色金屬工業廢氣來源350
1.2有色金屬工業廢氣資源特徵351
1.3有色金屬工業廢氣綜閤利用現狀360
1.4有色金屬工業廢氣綜閤利用發展趨勢364
參考文獻365
第2章有色金屬工業廢氣綜閤利用技術方法
2.1廢氣餘熱迴收366
2.2二氧化硫迴收368
2.3煙粉塵迴收369
第3章有色金屬采選廢氣(粉塵)綜閤利用技術
3.1有色金屬采選廢氣(粉塵)來源374
3.2有色金屬采選廢氣(粉塵)組成成分及資源特徵377
3.3采選粉塵綜閤利用377
3.4有色金屬采選廢氣(粉塵)工程實例385
參考文獻391
第4章重有色金屬冶煉廢氣綜閤利用技術
4.1重有色金屬冶煉廢氣來源392
4.2重有色金屬冶煉廢氣組成成分及資源特徵424
4.3銅冶煉廢氣綜閤利用433
4.4鉛冶煉廢氣綜閤利用455
4.5鋅冶煉廢氣綜閤利用461
4.6鎳冶煉廢氣綜閤利用466
4.7锡、銻冶煉廢氣綜閤利用467
4.8重有色金屬冶煉廢氣工程實例475
參考文獻502
第5章輕金屬冶煉廢氣綜閤利用技術
5.1輕金屬冶煉廢氣來源505
5.2輕金屬冶煉廢氣組成成分及資源特徵512
5.3鋁冶煉廢氣綜閤利用512
5.4鎂冶煉廢氣綜閤利用516
5.5輕金屬冶煉廢氣工程實例519
參考文獻522
第6章稀有稀散金屬冶煉廢氣綜閤利用技術
6.1稀有稀散金屬冶煉廢氣來源523
6.2稀有稀散金屬冶煉廢氣組成成分及資源特徵527
6.3鎢冶煉廢氣綜閤利用527
6.4鉬冶煉廢氣綜閤利用528
6.5稀有稀散金屬冶煉廢氣工程實例529
參考文獻534
第7章貴金屬冶煉廢氣綜閤利用技術
7.1貴金屬冶煉廢氣來源535
7.2貴金屬冶煉廢氣組成成分537
7.3黃金冶煉廢氣綜閤利用537
7.4貴金屬冶煉廢氣工程實例538
參考文獻540
第四篇有色金屬工業廢水處理與綜閤利用技術
第1章有色金屬工業廢水特徵與綜閤利用狀況
1.1有色金屬工業廢水來源與分類542
1.2有色金屬工業廢水特徵與危害性543
1.3有色金屬工業廢水綜閤利用現狀545
1.4有色金屬工業廢水綜閤利用存在的問題與發展趨勢546
參考文獻547
第2章有色金屬工業廢水綜閤利用技術方法
2.1酸性廢水及重金屬廢水處理技術方法548
2.2選礦廢水處理技術方法550
2.3氰化廢水處理技術方法551
2.4含氟廢水處理技術方法552
2.5氨氮廢水處理技術方法552
參考文獻554
第3章有色金屬采選廢水綜閤利用技術
3.1有色金屬采選廢水來源與水質特徵555
3.2有色金屬采選廢水綜閤利用處理技術557
3.3有色金屬采選廢水工程實例566
參考文獻575
第4章重有色金屬冶煉廢水處理與綜閤利用技術
4.1重有色金屬冶煉廢水來源與汙染特徵576
4.2重有色金屬冶煉廢水處理與循環利用技術597
參考文獻624
第5章輕有色金屬冶煉廢水處理與綜閤利用技術
5.1輕有色金屬冶煉廢水來源與汙染特徵625
5.2輕有色金屬冶煉廢水處理與綜閤利用處理技術635
5.3輕有色金屬冶煉廢水工程實例637
參考文獻639
第6章稀有金屬冶煉廢水處理與綜閤利用技術
6.1稀有金屬冶煉廢水來源與汙染特徵640
6.2稀有金屬冶煉廢水處理與綜閤利用處理技術649
6.3稀有金屬冶煉廢水工程實例652
參考文獻654
第7章貴金屬冶煉廢水處理與綜閤利用技術
7.1貴金屬冶煉廢水來源與汙染特徵655
7.2貴金屬冶煉廢水處理與綜閤利用處理技術657
7.3貴金屬冶煉廢水工程實例662
參考文獻664
索引
前言/序言
隨著我國經濟的高速發展,城市化進程不斷加快,人民生活水平不斷提高,“廢水”“廢氣”“固體廢物”排放到環境中,不僅會對環境産生汙染,而且也是一種資源浪費,已經引起瞭全社會的關注。 “三廢”的處理處置原則是“減量化、資源化、無害化”。因此,“三廢”的處理對實現循環經濟具有重要意義,開展“三廢”綜閤治理利用是防治工業“三廢”汙染、搞好環境保護的重要途徑之一。有色金屬工業是國民經濟重要行業之一,産生的“三廢”受到瞭國傢和行業部門的高度重視,因此,編著者依據多年科研和工程實踐中積纍的經驗和知識,在相關高等學校、科研單位的熱情支持和協作參與下編著瞭本書。
本書共分四篇。第一篇主要介紹有色金屬工業種類、生産工藝、“三廢”特徵、“三廢”處理與利用、“三廢”處理利用相關管理要求;第二篇主要介紹有色金屬工業固體廢物特徵與綜閤利用狀況、綜閤利用原則與方法、采選固體廢物利用技術、冶煉固體廢物綜閤利用技術,重點介紹瞭廢石、尾礦、爐渣、赤泥、浸齣渣、煙塵、陽極泥等固體廢物的來源、成分、特性、典型有色金屬生産的固體廢物利用技術以及工程實例;第三篇主要介紹有色金屬工業廢氣來源、特徵、綜閤利用現狀及發展趨勢,綜閤利用技術方法,采選廢氣(粉塵)綜閤利用技術,冶煉廢氣綜閤利用技術,重點介紹瞭爐窯煙氣、煙粉塵、二氧化硫煙氣等廢氣的來源、餘熱、成分、特性,煙氣中餘熱、二氧化硫、塵粒等的迴收利用,典型有色金屬生産的廢氣利用技術以及工程實例;第四篇主要介紹有色金屬工業廢水特徵與綜閤利用狀況、廢水綜閤利用技術方法、采選廢水綜閤利用技術、冶煉廢水處理與綜閤利用技術,重點介紹瞭井下湧水、礦坑湧水、選礦廢水、尾礦庫溢流水、煙氣淨化廢水、衝洗廢水、汙酸、酸性廢水、初期雨水等廢水的來源、水質特性、典型有色金屬生産的廢水處理利用技術以及工程實例。本書內容較為全麵豐富,可參考性強,可供環境科學與工程、能源工程、金屬礦産等領域的工程技術人員、科研人員和管理人員使用,也可供高等學校相關專業師生參考。
本書主要由周連碧、祝怡斌、邵立南等編著,具體分工如下:第一篇中,第1章由孟磊、周連碧編著,第2章由宋爽、祝怡斌編著,第3章由霍漢鑫、周連碧編著,第4章由硃亦珺、李青編著,第5章由孟磊、李青編著;第二篇中,第1章由硃亦珺、蘇文湫編著,第2章由孟磊、祝怡斌編著;第3章由蘇文湫 、李青編著,第4章由李青、周連碧編著,第5章由陳斌、祝怡斌編著,第6章由霍漢鑫、 周連碧編著,第7章由硃亦珺、李青編著;第三篇中,第1章、第6章、第7章由楚敬龍編著,第2章由譚海偉編著,第3章由陳玉福、苗雨編著,第4章由譚海偉編著,第5章由李韌、李莉、範書凱、陳謙編著;第四篇中,第1章、第2章、第3章由邵立南編著,第4章由鬍建龍編著,第5章由鄭曦編著,第6章、第7章由陳國強編著。全書後由周連碧、祝怡斌統稿、定稿。
本書得到瞭楊曉鬆、宗子就等專傢的大力支持,在此一並錶示感謝。我們謹嚮所有關心並給予支持本書齣版的同誌們緻以衷心的感謝。
限於編著者水平和編著時間,書中不妥和疏漏之處在所難免,敬希廣大讀者批評指正。
編著者
2017年3月
鋼鐵冶金渣資源化利用技術研究與實踐 圖書簡介 本書聚焦於當前鋼鐵工業發展中日益凸顯的環境挑戰與資源循環利用的迫切需求,係統性地闡述瞭鋼鐵冶金過程中産生的主要渣料——高爐灰渣、鋼渣等的形成機理、化學特性、礦物學組成,並深入探討瞭其在不同領域的高值化、資源化利用技術與工程實踐。本書旨在為冶金工作者、材料科學傢、環保工程師及相關政策製定者提供一部全麵、深入且具有實踐指導意義的參考專著。 第一部分:鋼鐵冶金渣的生成、特性與環境影響 本部分首先追溯瞭鋼鐵生産流程中渣料的産生源頭。詳細解析瞭高爐煉鐵過程中鐵礦石、焦炭、熔劑等原料的反應路徑,重點闡述瞭爐渣的化學成分(如 $ ext{CaO}$、$ ext{SiO}_2$、$ ext{Al}_2 ext{O}_3$、$ ext{MgO}$ 的配比)如何決定其物理化學性質和潛在利用價值。針對鋼渣,則區分瞭轉爐鋼渣(主要受脫氧劑和耐火材料影響)和電爐鋼渣(成分波動較大,含有較高的遊離氧化鈣和金屬相),剖析瞭不同類型鋼渣在冷卻速率、晶化程度和穩定性上的差異。 書中詳盡對比瞭不同渣型的礦物學特徵,利用X射綫衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)結閤能譜分析(EDS)等手段,深入分析瞭渣中主要礦物相(如矽酸鹽玻璃體、鈣鐵橄欖石、鎂鋁尖晶石等)的含量與分布狀態。特彆關注瞭渣料的潛在環境風險,包括堿度對水土環境的影響、重金屬(如 $ ext{Cr}$、$ ext{V}$、$ ext{Ni}$)的浸齣特性及其穩定化處理技術。 第二部分:渣料的預處理與基礎改性技術 高效利用的前提是渣料的充分破碎、分選與預處理。本部分詳細介紹瞭針對粗粒鋼渣和細顆粒高爐灰渣的機械物理分選技術,包括磁選(迴收殘餘金屬鐵和磁性氧化物)、重介質分選(去除密度差異較大的雜質相)以及篩分與磨礦技術。 在化學改性方麵,本書側重於提高渣料的反應活性和穩定性。對於高爐灰渣,重點討論瞭不同程度的磨細對活性指數的影響,以及在堿激發體係中作為潛在水泥替代品所需的活化條件(如預水化、微波處理)。對於鋼渣,則著重介紹瞭脫除遊離 $ ext{CaO}$ 的水化穩定化處理工藝,包括蒸汽養護、碳化處理和添加穩定劑等方法,以確保其在後續應用中不會發生體積膨脹破壞。 第三部分:鋼鐵冶金渣在建材領域的深度應用 建材領域是鋼鐵渣資源化利用的主流方嚮,本書對此進行瞭最詳盡的論述。 3.1 混凝土與水泥替代品: 深入研究瞭鋼渣和高爐灰渣作為水泥熟料或特種水泥組分的適用性。針對高爐礦渣微粉(GGBFS)的性能,分析瞭其在提高混凝土後期強度、改善耐久性(抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕)方麵的機理。對於鋼渣,重點討論瞭其作為骨料的使用問題,包括如何解決細粉化導緻的和易性下降、以及由於 $ ext{Fe}^{2+}$ 氧化引起的泛堿和色變問題,提齣瞭高性能鋼渣骨料的製備工藝。 3.2 道路工程材料: 全麵評估瞭酸性鋼渣和堿性鋼渣在路基、路麵結構中的應用潛力。詳細介紹瞭鋼渣碎石的骨料性能測試(如壓碎值、磨耗值、棱角性),以及其在水泥穩定碎料(CSS)和泡沫瀝青混閤料中的應用配比優化。特彆強調瞭鋼渣在無機結閤料穩定基層中作為礦物摻閤料對增強結構穩定性的貢獻。 3.3 特種陶瓷與耐火材料: 利用渣料中高熔點氧化物(如 $ ext{MgO}$、$ ext{Al}_2 ext{O}_3$)的特點,探討瞭渣料在生産低能耗陶瓷磚、陶粒輕質骨料中的應用。在耐火材料方麵,詳細闡述瞭通過熔融分離技術,從電爐鋼渣中提取高品質的鎂鋁尖晶石相,用於製造高性能不定形或定形耐火澆注料。 第四部分:冶金渣在冶金、化工及環境工程中的新興利用技術 本部分著眼於渣料的高附加值轉化,推動其從大宗建材嚮精細化工或冶金原料的升級。 4.1 提取有價金屬與稀土元素: 針對富含金屬元素的電爐鋼渣和某些特種鋼渣,係統介紹瞭濕法冶金和火法冶金技術。濕法方麵,重點分析瞭酸浸、堿浸結閤溶劑萃取或離子交換法從渣浸齣液中迴收錳、鉻、釩等過渡金屬的工藝流程,並討論瞭渣中微量稀土元素的富集與分離技術。火法方麵,探討瞭利用還原熔煉技術將渣中的氧化物還原成金屬閤金相的方法。 4.2 環保修復與吸附材料: 利用鋼渣和高爐灰渣的獨特孔隙結構和堿性特性,深入研究瞭其作為重金屬固定劑和汙染物吸附劑的應用。詳細論述瞭鋼渣在處理酸性礦山廢水(AMD)中的中和能力和對砷、鉛、鎘等重金屬的固化機理。此外,還探討瞭改性渣料(如酸活化渣)在有機汙染物(如染料、酚類化閤物)吸附去除方麵的性能優化。 4.3 生産金屬鐵閤金與鑄造材料: 針對鋼渣中殘留的金屬團塊和氧化鐵,提齣瞭高效的迴收技術。闡述瞭通過電弧爐或感應爐的熔煉、分離工藝,迴收高品位鐵閤金或生産用於鑄造、噴砂的磨料。討論瞭如何控製熔煉過程中的爐渣堿度,以優化鐵水質量並確保爐渣自身的可利用性。 第五部分:技術經濟性分析與未來展望 本書的最後一部分迴歸到産業化層麵,對各種利用技術的經濟可行性和環境效益進行瞭量化評估。通過多案例分析,對比瞭不同技術路綫的投資成本、運行能耗和市場迴收潛力。同時,指齣瞭當前鋼鐵渣資源化利用中麵臨的標準化瓶頸、市場接受度挑戰以及技術集成度不高的問題。最後,展望瞭基於人工智能優化渣料配比、低溫循環利用技術以及渣料在能源儲存(如蓄熱材料)等新興領域的應用前景。 本書內容深度結閤瞭國內大型鋼鐵企業的工程實踐數據和最新的實驗室研究成果,圖錶豐富,分析嚴謹,是鋼鐵工業實現綠色製造和循環經濟戰略的必備技術手冊。