考试参考资料.doc

煤矸石综合利用途径

煤矸石的综合利用途径利用途径如下：
煤矸石综合利用通常为矸石发电、矸石制砖、沉陷区充填复垦以及道路、场地平整等利用方式。
不同利用途径对矸石成份的要求如下：
（1）作沸腾炉燃料
《煤炭工业环境保护设计规范》规定：“煤矸石综合利用，宜首先从其中分选出热值在6300kJ/kg以上的煤矸石，作为低热值燃料；热值在6300～8400kJ/kg的煤矸石，宜作为沸腾炉燃料。”
根据类比井田煤矸石，矸石灰分为70.84%，可以推断热值很低。根据上面分析，本矿井矸石均无作为低热值燃料的可能性。
（2）作建筑材料
①制砖
矸石制砖在国内已应用较多，技术较为成熟。一般煤矸石制砖，矸石成份占80％左右，煤矸石经破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧，最后制成矸石砖。矸石制砖发热量要求在2100～4200kJ/kg，发热量较低时需加煤，过高宜使成砖焙烧过火。生产烧结砖对煤矸石原料的化学成份组成要求为：SiO2＝55～70%，Al2O3＝15～25%，Fe2O3＝2～8%，CaO≤2%，Mg≤3%，SO2≤1%。
煤矸石成分与粘土接近，近几年空心矸石砖的出现在逐渐取代实心粘土砖，煤矸石砖是将矸石、页岩分别粉碎，按一定比例混合，经加水搅拌，挤压成型、烧结而成的。该砖比实心粘土砖具有强度大、容量小、隔热、保温、隔音等特性。矸石砖取代粘土砖将成为建材行业的一个主导方向。
②作原燃料生产水泥
煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量，可用其替代粘土和部分燃料作为生产水泥的原燃料，烧制硅酸盐水泥熟料时，掺入一定比例的煤矸石，部分或全部代替粘土配料生料。煤矸石主要选用洗矸，岩石类型以泥质岩石为主，砂岩含量尽量少，矸石的发热量要求在6300 kJ/kg以上。
③作水泥混合材
煤矸石燃烧后具有一定的活性，可掺入水泥熟料中作混合材，与熟料、石膏按一定比例可制取水泥。用水泥混合材的煤矸石要求是炭质泥岩、砂岩、石灰岩（CaO含量＞70%），通常选用过火或煅烧过的煤矸石。用煤矸石作混合材时，煤矸石的发热量要求在4200～6300 kJ/kg。
④作筑路和充填材料
煤矸石不仅供应充足，而且小于0.5mm粒径的细粒矸石含量少，具有很好的抗风雨侵蚀性能，其抗剪强度表明适用于作筑路材料，选用煤矸石作铺筑地面材料，可以改善道路质量。矸石热值一般要求小于2100 kJ/kg。
目前该地区经济较落后，基础建设相对薄弱，随着矿井建设和社会发展，该地区经济将有较大的进步，基础建设会增多，特别是周围的乡镇工业、乡村道路的建设需要大量的铺垫材料，矸石可作为填埋低洼地、平整场地、铺垫道路的有效材料。

211 　 国外煤矸石的利用情况
世界各国都很重视煤矸石的处理和利用[5 ]
。英国煤管局在 1970 年成立了煤矸石管理处; 波兰和
匈牙利联合成立了海尔得克斯矸石利用公司 , 这些
机构是专门从事煤矸石处理和利用的。近年来 , 国
外越来越广泛地利用煤矸石生产建筑材料。波兰水
泥工业采用海尔得克斯公司的选煤矸石作水泥原
料。用煤矸石作水泥原料有很多优点: 矸石中含可
燃物质 , 其热值约为 1 000 ×4119～1 500 ×4119 k JP
kg , 可使燃料消耗降低10 %左右; 矸石中含氧化铁
熔剂 , 煅烧过程中可以降低熟料烧成温度 , 并在窑
衬上形成玻璃层 , 起到保护作用 ,延长窑衬寿命 ,
使耐火材料耗量降低10 %～20 % , 增加窑的运转时
间。
原苏联在顿巴斯、 库兹巴斯、 卡拉干达等产煤地
区广泛选用煤矸石作原料 , 采用挤出法或半干法成
型 , 生产实心或空心砖。苏联建工研究所介绍 , 利
用煤矸石制砖 , 燃料消耗可以减少 80 % , 产品成本
降低19 %～20 %。
近年来 , 许多国家大力发展煤矸石轻骨料。生
产工艺主要有 2 种: 一是利用含碳量较高的煤矸
石 , 采用烧结机生产轻骨料 , 原苏联、 波兰、 英国等
国家都采用这种方法; 另一种是采用回转窑生产烧
胀陶粒 , 法国、 比利时等国家采用这种生产工艺。
煤矸石的含碳量对轻骨料的质量影响很大 , 采用烧
结机工艺 , 含碳量在10 %左右 , 可以大大降低燃料
消耗;采用回转窑工艺 , 对含碳量有较严格的要求 ,
以2 %为宜。法国、 比利时采用含碳量 4 %～10 %的
煤矸石 , 膨胀前在脱碳窑中除去多余的碳。
212 　 国内煤矸石的利用情况
国家 《煤矸石综合利用技术政策要点》 指出 ,煤
矸石综合利用以大宗量利用为重点 ,将煤矸石发电、
煤矸石建材及制品、 复垦回填以及煤矸石山无害化
处理等大宗量利用煤矸石技术作为主攻方向 ,发展
高科技含量、 高附加值的煤矸石综合利用技术和产
品。见图1。
21211 　 煤矸石发电
按照 《煤矸石综合利用管理办法》,含煤矸石的
燃料应用基低位发热量小于 12155 MJP kg 时作为煤
矸石利用。发热量大于 715 MJP kg 的煤矸石直接作
循环流化床锅炉燃料 , 发热量低于 715 MJP kg 的煤
矸石掺加煤泥、 洗中煤后用于煤矸石发电厂 ,其灰渣
生产建材。对于矸石中含硫量较高的 ,应采用炉内
石灰脱硫技术 ,减少污染排放。
21212 　 煤矸石建材
(1) 煤矸石制砖。包括用煤矸石生产烧结砖和
作烧砖内燃料。我国利用煤矸石烧结砖 ,一般采用
全内燃焙烧技术 ,即用煤矸石自身的发热量提供的
热能来完成干燥和焙烧的工艺过程 ,基本不需外加
燃料 ,仅在煤矸石发热量较低时才向矸石中掺入少
量煤炭。每万标块煤矸石砖比粘土砖约节省 1t 标
煤。矸石砖以煤矸石为主要原料 ,一般占坯料质量
的80 %以上 ,有的全部以煤矸石为原料 ,有的外掺
少量粘土。煤矸石经破碎、 粉磨、 搅拌、 压制、 成型、
干燥、 焙烧 ,制成矸石砖。煤矸石的发热量要求在
211～412 MJP kg ,过低时需加煤 ,过高时易使成砖过
火。目前矸石砖的品种有实心矸石砖、 多孔承重矸
石砖、 空心矸石砖。以煤矸石作烧砖内燃料制砖生
产工艺与用煤作内燃料基本相同 ,仅需增加煤矸石
粉碎工序。
(2) 煤矸石生产轻骨料。适宜烧制轻骨料的煤
矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸 ,煤矸石
的含碳量不要过大 ,以低于 13 %为宜。有 2 种烧制
方法:成球法与非成球法。成球法是将煤矸石破碎、
粉磨后制成球状颗粒 ,然后焙烧。其松散容重一般
在1 000 kgP m左右。非成球法是把煤矸石破碎到一
定粒度后直接焙烧。其容重一般在800 kgP m左右。
(3) 煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是
以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料 ,以磨细生石灰和
石膏作胶结剂 ,经转动成型、 蒸汽养护制成的墙体材
料 ,产品标号可达200号。
(4) 煤矸石代替粘土生产水泥。煤矸石和粘土
的化学成分相近并能释放一定的热量 ,用其代替部
分或全部粘土生产普通水泥能提高熟料质量。用煤
矸石作水泥原料的生产工艺过程与生产普通水泥基
本相同。将煤矸石按一定比例配合 ,磨细成生料 ,烧
至部分熔融 ,得到以硅酸钙为主要成分的熟料 ,再加
入适量石膏和混合材料 ,磨成细粉而制成水泥。
(5) 煤矸石作水泥混合材料。煤矸石经自燃或
人工煅烧后具有一定的活性 ,可掺入水泥中作活性
混合材料 ,与熟料和石膏按比例配合后进入水泥磨
磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥的品种和标号 ,
在水泥熟料中掺入15 %的煤矸石 ,可制得 325～425
号普通硅酸盐水泥;掺量超过 20 %时 ,按国家规定
为火山灰硅酸盐水泥。
(6) 对岩石的处理。对于煤矸石中的岩石 ,可
以破碎筛分 ,其块、 粒、 粉均可作为混凝土拌料、 掺和
料 ,生产建材预制件、 免烧砖。石灰岩也可用来烧制
石灰。
21213 　 提取化工产品[1 ]
含有矿物元素并具有一定深加工价值的煤矸
石 ,来源于选煤矸和井巷位于特定地质层位的掘进
矸。可利用的矿物元素主要是 SiO2、 Al2O3、 Fe2O3、
FeS2 和 Mn、 P、 K等。Al2O3 > 35 %的高铝煤矸石可
用来制炼钢高效脱氧剂硅铝铁合金、 制取多用途的
氢氧化铝、 碱式氯化铝净水剂、 制造硫酸铝和铵明矾
的烧结料等。含 FeS2 的煤矸石氧化产生的 SO2 是
污染环境的罪魁祸首 ,而硫又是重要的化工原料 ,从
煤矸石中回收硫铁矿具有较高的生态效益和经济效
益。
21214 　 煤矸石复垦及回填矿井采空区
岩石及自燃矸石暂时不能加工利用的 ,可以充
填塌陷区或埋填造地。充填造地只需保水措施 ,防
止水土流失。在造地的片区上先将熟化表土转移 ,
然后垫铺岩石及自燃矸石至一定厚度 ,碾压整平再
将熟化土覆盖 ,如此分片区逐年扩展 ,可造就大面积
平地和台阶地 ,同时结合土壤改良 ,再造优质农田。
这样 ,将排矸征地露天堆放变为租地造地复垦 ,具有
环保、 经济与农田基本建设多重意义。采用煤矸石
不出井的采煤生产工艺 ,充填采空区 ,减少矸石排放
量和地表下沉量。采用煤矸石充填废弃矿井。在道
路等工程建设中 ,采用以煤矸石代替粘土作基材技
术 ,凡有利用条件的 ,应掺用一定比例的煤矸石。
3 　 煤矸石综合利用途径
含碳量较高的煤矸石 ,可从中回收煤炭或用作
工业生产的燃料 ,如化铁、 烧锅炉、 烧石灰、 生产煤气
或在选煤厂通过洗选回收煤炭。含碳量较低的煤矸
石可用于生产砖瓦、 水泥、 轻骨料、 矿渣棉和工程塑
料等建筑材料。含碳量极少的煤矸石可用于填坑、
造地、 回填露天矿和用作路基材料。自燃后的煤矸
石经过破碎、 筛分 ,可以配制胶凝材料。一些煤矸石
粉还可用来改良土壤、 做肥料和农药载体。氧化铝
含量高的煤矸石 ,可提取聚合铝、 氯化铝和硫酸铝等
化工产品。煤矸石综合利用要以煤矸石发电、 煤矸
石建材制品、 复垦回填以及煤矸石山无害化处理等
大宗利用技术作为主攻方向 ,同时发展科技含量高、
附加值高的煤矸石综合利用技术和产品。

新型干法水泥生产工艺流程污染分析和治理措施

一、 水泥生产原燃料及配料
生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。
1、 石灰石原料
石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。
2、 黏土质原料
黏土质原料主要提供水泥熟料中的 、 、及少量的 。天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。其中黄土和黏土用得最多。此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，如高岭土、蒙脱石、水云母及其它水化铝硅酸盐。
3、 校正原料
当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成分不能满足配料方案要求时（有的 含量不足，有的 和 含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料
（1） 硅质校正原料 含 80%以上
（2） 铝质校正原料 含 30%以上
（3） 铁质校正原料 含 50%以上
二、 硅酸盐水泥熟料的矿物组成
硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙（ ）、硅酸二钙（ ）、铝酸三钙（ ）和铁铝酸四钙（ ）组成。
三、 工艺流程
1、 破碎及预均化
（1）破碎 水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。
（2）原料预均化 预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。
意义：
（1）均化原料成分，减少质量波动，以利于生产质量更高的熟料，并稳定烧成系统的生产。
（2）扩大矿山资源的利用，提高开采效率，最大限度扩大矿山的覆盖物和夹层，在矿山开采的过程中不出 或少出废石。
（3）可以放宽矿山开采的质量和控要求，降低矿山的开采成本。
（4）对黏湿物料适应性强。
（5）为工厂提供长期稳定的原料，也可以在堆场内对不同组分的原料进行配料，使其成为预配料堆场，为稳定生产和提高设备运转率创造条件。
（6）自动化程度高。
2、生料制备
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
工作原理：
电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。
3、生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
均化原理：
采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。
4、预热分解
把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
工作原理：
预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。
（1）物料分散
换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。
（2）气固分离
当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。
（3）预分解
预分解技术的出现是水泥煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
4、水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。
在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的 、 、 等矿物。随着物料温度升高近 时， 、 、 等矿物会变成液相，溶解于液相中的 和 进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。
5、水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

硫酸生产工艺流程及污染分析和治理措施
[板书] 三、接触法制硫酸的生产工艺
（一）二氧化硫炉气的制备

1、硫铁矿的焙烧原理
[分析] ⑴ 硫铁矿中二氧化硫首先发生分解反应，生成硫化亚铁和硫蒸气。
[板书]
[分析] ⑵ 硫蒸气燃烧，氧化生成二氧化硫。
[板书]
[分析] ⑶ 硫化亚铁继续燃烧生成三氧化二铁和二氧化硫。
[板书]
总化学方程式为：

[讲解] 除了上述主反应外，焙烧过程中还有许多副反应，因此焙烧后炉气中含有：SO2、SO3、 O2、N2、As2O3、SeO2、HF、水蒸气和矿尘等。只有SO2和O2是制酸所需的原料，N2是惰气，其余均为有害成分，必须除去。

[板书] 2、硫铁矿焙烧的工艺条件
⑴ 温度 一般控制在850～900℃。
[分析] 提高温度可加快分子运动速度，增加氧气与矿石的接触机会，从而加快反应速度。提高温度以不使矿料熔融结块为限。
（引导学生用化学理论来分析问题，训练学生应用理论知识分析和解决问题的能力。）

[板书] ⑵ 硫铁矿粒度 矿石的粒度一般控制在6㎜以下，常为0.07～4㎜之间。

[分析] 矿石粒度越小，气—固相接触表面积越大，氧越易扩散到矿料内部，加快了硫铁矿的焙烧速度。但也不能太小，否则易被气流带走，造成焙烧不完全，也给炉气除尘带来困难，另外也增加了破碎负荷。
（使学生对于如何提高化工生产的综合经济效益有一个常识性的认识）
[板书] ⑶ 空气用量 适当加大空气用量。
[分析] 加大空气用量，加剧气固的相对运动，提高氧气通过矿粒的内扩散速度，从而提高焙烧速度，使焙烧更完全。但风量不宜过大，氧过多会加快SO3的生成，且使炉气中含尘增多，既降低SO2的含量，又加重了净化负荷。
[板书] 3、沸腾焙烧炉
[讲解] 沸腾炉的炉体为用钢壳，内衬耐火砖。空气分布板把炉体分成上下两层，在分布板上安有若干风帽。下层为风室，使空气经分布板和风帽均匀地进入上层。上层为炉膛，包括沸腾段、过渡段和扩大段。在沸腾段有加料口和卸渣口，并设置冷却水箱或水管，以便回收热量副产蒸汽及控制反应温度；在过渡段气速降低，增加了矿粒的停留时间，同时有二次空气进口，以保证矿料焙烧完全；在扩大段气速进一步降低，矿尘不易被带走。
（用Flash展示沸腾炉的操作过程，提高学生的学习兴趣。）
[板书] （二）炉气的净化
1、 炉气净化的目的
[提问] 炉气为什么需要净化？
（让学生看书回答，培养学生分析问题的能力）
[分析] 焙烧所得的炉气中，除SO2、O2、N2外，其余为杂质。用硫铁矿为原料，在沸腾炉中制炉气，一般都含有矿尘、As2O3、SeO2、HF、SO3和水蒸气等有害杂质，必须除去。
[板书] 2、炉气净化的原则
[讲解] 气固分离，生产上总是按从大到小、由易到难、逐级净化的原则进行。前级净化是为了减轻后级净化的负担，最后一级净化是关键。炉气的净化首先将大颗粒矿尘分离除去，然后再除微粒和气态杂质，最后干燥炉气。

[板书] 3、炉气净化的设备
（1）清除矿尘
［讲解］ 大颗粒矿尘用机械方法除去，如旋风除尘器、袋滤器等；微小矿尘可用电除尘。（附设备示意图）

[板书] （2）清除有害气体
[讲解] 常用湿法，即用水或硫酸洗涤炉气，除去炉气中的As2O3、SeO2、SO3和HF等有害气体，同时微小的矿尘也被清除。常用的设备有文氏管、泡沫塔、填料塔和喷淋塔等。
（附设备示意图）

[板书] （3）清除酸雾
[讲解] 机械方法是不能清除酸雾的，工业上常用电除雾器，可除去
0.01μm以上的雾粒。电除雾器的除雾原理与电除尘器相同。
[板书] （4）清除水蒸气
[讲解] 利用浓硫酸的吸水性，选用填料塔作干燥塔，将炉气中的水蒸气除去。
[板书] 4、净化的工艺流程（方框流程图）
（1）干法流程
电除尘
袋滤器
旋风分离器
炉气 去转化工序
（2）水洗流程
①“文—泡—电”流程：
电除雾器
泡沫塔
文氏管
炉气 去转化工序
②“二文—器—电”流程：

旋风分离器
文氏管
旋风分离器
文氏管
炉气

电除雾器
水冷却器
去转化工序
（3）酸洗流程
填料塔
洗涤塔
电除尘
旋风分离器
炉气
一级电除雾

增湿
二级电除雾
干燥

去转化工序
三种炉气净化流程比较
炉气净化流程
优点
缺点
干法流程
利用和回收热量方便，流程简单，无废液排出。
不能除砷、硒、氟等有害气体。
水洗流程
能除去大量矿尘和一些有害气体
排出大量酸性污水
酸洗流程
能除去炉气中大部分杂质，没有污水排出。
流程复杂，有大量热量损失，有酸泥产生。

电解铝的工艺流程和排污分析和治理措施

1.2 铝工业生产工艺
金属铝生产原料主要是铝土矿。金属铝生产分为两大步骤：一是以铝土矿为
原料生产氧化铝，二是将氧化铝进行熔盐电解生产金属铝。
1.2.1 采矿及选矿工艺
我国铝土矿开采以露天开采为主。通常铝土矿山选矿厂是将铝土矿进行破
碎、筛分至氧化铝工艺所需的粒度。但红土型铝土矿含泥多、品位低，需经洗矿
提高品位再送往氧化铝厂。图5、图6分别为我国典型的一水硬铝石铝土矿的选
矿工艺和红土型铝土矿洗选矿工艺流程的图例。
1.2.2 氧化铝生产工艺
从矿石提取氧化铝的生产方法多样，目前在工业上采用的是碱法，主要原料
是铝土矿、碱和石灰石，生产方法有拜耳法、烧结法和联合法。氧化铝生产需消
耗大量蒸汽，因此我国氧化铝厂均建有自备热电厂。
各种生产工艺中，拜尔法工艺最简单，没有熟料烧成工序，因此能耗低，大气污
染物排放量小，是氧化铝生产的最佳工艺。国际上 90％以上的氧化铝是采用拜尔
法生产的，能耗一般在11～15 GJ/t-Al2O3，最低的甚至不到10 GJ/t-Al2O3。但
该生产方法只适用于处理铝硅比(A/S)8.0以上的铝矿。我国铝矿石(A/S)相对较
低，而且以一水硬铝石为主，80%以上铝土矿的A/S为4～8。受矿石品种和技术水
平的限制，我国六大氧化铝厂仅有一家(红土型铝土矿)采用纯拜耳法工艺，其余
铝厂采用联合法、烧结法工艺(近年增加了选矿拜耳法、石灰拜耳法等)。
自2000年来，我国对氧化铝生产工艺进行了多项改革，针对一水硬铝石矿
的性质，试验成功了选矿拜耳法和石灰拜耳法工艺，并已投入大型氧化铝生产项
目的建设，将有效降低能耗和减少污染。因此我国氧化铝生产采用的生产方法有
拜耳法、联合法、烧结法、石灰拜耳法和选矿拜耳法。
a. 拜耳法工艺
铝矿石按比例与蒸发母液及液碱和石灰等，同时送入矿浆磨中，磨制成原矿
浆。原矿浆经预脱硅后送至溶出工序，矿石中的氧化铝与碱作用生成铝酸钠转入
溶液。溶出后产生的赤泥(残渣)中含矿石中不溶杂质和反应生成的沉淀物。铝酸
钠溶液经稀释和赤泥分离后，送叶滤机进一步除去溶液中的残留固体物，所得精
液中加入氢氧化铝晶种进行搅拌分解，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝结晶析出，溶
液与固体分离后，细粒返回作晶种，粗粒经热水多次洗涤去掉附着碱，然后送氢
氧化铝焙烧炉在高温下烧去附着水及结晶水，得成品氧化铝。与氢氧化铝分离的
种分母液用蒸汽蒸发浓缩后返回工艺处理下一批矿石。 分离的赤泥经洗涤回收附
碱后，送赤泥堆场集中堆放。拜耳法工艺流程见图7。
b.碱石灰烧结法
铝土矿与石灰、碱粉、无烟煤以及生产返回的硅渣浆及炭分蒸发母液按比例
磨制成生料浆。生料浆送烧成窑烧成熟料。熟料破碎后与后面工序返回的调整液
按比例加入溶出磨进行磨细、溶出。溶出料浆经沉降进行赤泥分离,赤泥经洗涤
后送往赤泥堆场堆存。分离溢流加温、加压处理进行脱硅和钠硅渣分离，钠硅渣
及附液返回矿浆磨配料。分离溢液一部分经叶滤后送去种分槽进行种子分解，析
出氢氧化铝结晶经过热水洗涤、过滤后送去焙烧系统，用焙烧得合格的氧化铝，
种分母液送溶出系统作调整液。另外一部分加石灰乳深度脱硅,分离出的钙硅渣
及附液返回矿浆磨制系统配料，二次精液通入二氧化碳气进行碳酸化分解。分解
浆液分离后，氢氧化铝送去洗涤。碳分母液分别送去母液蒸发和溶出系统作调整
液，经蒸发的碳分蒸发母液送去矿浆磨制系统配料。
由于烧结法工艺增加熟料烧成、脱硅等工序，因此能耗和大气污染物排放量
均较拜耳法高1倍以上。烧结法工艺流程见图8
1.2.3 电解铝生产工艺
(1) 铝电解生产工艺
金属铝生产采用的冰晶石—氧化铝熔盐电解法， 是目前工业生产金属铝的惟
一方法。金属铝主要生产原料是氧化铝、氟化盐(冰晶石、氟化铝等)、炭素阳极。
电解槽导入强大直流电，氧化铝、氟化盐在950℃左右高温条件下熔融(电
解质)，电解质在电解槽内经过复杂的电化学反应，氧化铝被分解，在槽底阴极
析出液态金属铝， 定期用真空抬包抽出运至铸造部经混合炉除渣后由连续铸造机
浇铸成铝锭，冷却、打捆后即为成品。
电解过程中,炭素阳极与氧反应生成CO2 和CO而不断消耗,通过定期更换阳
极块进行补充。电解槽散发的烟气中含有大量氟化物、粉尘、沥青烟(自焙槽)
及SO2 等大气污染物,是铝厂最主要的大气污染源。 电解铝生产工艺流程见图10。
电解铝生产工艺的差别主要体现在电解槽上。电解槽总体上分为自焙槽(侧
插自焙槽和上插自焙槽)和预焙槽(中心加料、边部加料)。预焙槽具节能、低耗、
少污染的优势，是取代自焙槽的技术。点式中心加料大型预焙槽以节能、少污染
的特点，成为国内外新建电解铝厂采用的槽型。而自焙槽因环境污染严重、生产
技术落后，为我国已淘汰的技术装备。
电解厂多为100台槽以上的大系列生产，
槽烟气经罩板集气处理后排放， 少量逸出经车
间天窗排出，形成无组织排放源。
1.2.4 铝用炭素生产工艺
铝用炭素包括阳极和阴极。目前我国阳极毛耗约 560kg/t-Al,阴极仅10～
15kg/t-Al左右。因此具有一定规模的电解铝厂基本上配套阳极生产系统，而有
阴极生产的铝厂较少(产品为半石墨质阴极)。
铝用阳极生产原料为石油焦和煤沥青， 生产工序包括： 原料贮运破碎、 煅烧、
沥青熔化、生阳极制造、焙烧及炭块贮存和残极处理等。
石油焦经破碎后输送至回转窑(或罐式炉)煅烧。 煅后焦经计量后由输送设施
送至生阳极车间贮槽。
固体沥青经破碎和沥青熔化装置熔化后，泵至沥青贮槽贮存待用。
煅后焦进行粒度分级、破碎、筛分
和部分料磨粉，处理后的残极碎料也经
分级、破碎后进入不同配料仓。
不同粒度的物料经配料、预热并加
入液体沥青搅拌捏合的糊料冷却后，经
振动成型得生阳极块，合格生阳极块送
敞开式环式焙烧炉进行焙烧(炭块的装出炉作业用焙烧多功能天车完成),得阳极
成品——预焙阳极块。焙烧炉烟气中含有沥青烟、炭尘、氟化物和SO2 等大气污
染物，是阳极系统的主要大气污染源，设烟气净化系统治理。阳极组装工段残极
压脱机落下的残极，经破碎后送入残极料仓。从残极压碎机运来的大块残极与焙
烧废品、阳极组装废品以及成型废品等分别破碎后，供下道工序使用。阳极生产
工艺见图11。
1.3 我国铝工业污染控制状况
1.3.1大气污染物排放现状
(1) 矿山
目前氧化铝厂利用民采铝土矿较多，但我国大型氧化铝厂大多自备矿山。氧
化铝厂自备矿山的选矿厂粉尘点基本上均配备了相应的除尘措施。 如中铝山西分
公司近年投入约千万元对选矿厂除尘系统进行集中除尘的环保改造工程等。
选矿厂收尘多采用布袋除尘器除尘，排尘浓度达标率约90%。
(2) 氧化铝厂
铝工业污染以大气污染为主。氧化铝产生的主要污染物是颗粒物和SO2。
烧结法和联合法工艺的主要大气污染源是熟料烧成窑,其次是氢氧化铝焙烧
炉，拜耳法工艺没有熟料烧成窑,氢氧化铝焙烧炉是主要污染源。
熟料烧成窑和氢氧化铝焙烧炉烟气均是采用旋风除尘器回收物料后,再经电
除尘器除尘.氢氧化铝焙烧炉烟气净化工艺流程见图12。
原料堆场扬尘,原料破碎、 筛分,熟料中碎,石灰烧制,物料和氧化铝贮运等产
生粉尘(烟尘)的节点较多且分散(尤其是烧结法和联合法氧化铝厂)， 是造成环境
污染的重要原因之一，因此加强通风除尘是应引起氧化铝厂重视的问题。目前我
国氧化铝厂除原料堆场、物料输送扬尘控制仍存在较严重的无组织排放问题外,
其它各设备产尘点基本得到控制,尤其是九十年代较为棘手的熟料中碎除尘和石
灰炉除尘问题,均已得到完善解决。
(3)电解铝厂
预焙槽烟气中的主要污染物是氟化物和粉尘，其产生量约为总氟20～
40kg/t-Al，粉尘量也较大，大气污染负荷占整个电解铝生产系统的99%以上。
我国预焙槽烟气均采用干法技术治理，该方法利用氧化铝对氟化氢的吸附性能,
在烟道中加入氧化铝吸附氟化氢,再通过布袋除尘器实现气固分离,达到烟气净
化,同时去除氟化氢和粉尘的目的,烟气处理工艺流程见图13。
(4)铝用炭素厂
阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2/3以上，目前我国阳极焙烧
炉烟气治理主要有电除尘器捕集法(电捕法)、 氧化铝吸附布袋除尘法(干法)和碱
液吸收湿式净化法(湿法)。

钢铁生产排污分析和治理措施
　　现代钢铁生产流程是将铁矿石在高炉中冶炼成生铁，将铁水注入转炉或电炉冶炼成钢，再将钢水铸成连铸坯或钢锭，经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。
　　一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等生产环节，是一个复杂而庞大的生产体系。我国的钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。
　　1、冶炼原料
　　原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。
　　高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等)。冶炼一吨生铁大概需要品位为63%的铁矿石1.60~1.65吨，0.3~0.6吨焦炭，0.2~0.4吨熔剂。
　　2、炼铁工艺
　　高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。高炉炼铁的这种主导地位预计在相当长时期之内不会改变。高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等)还原为液态生铁。
　　冶炼过程中，炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。
　　3、炼钢
　　钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是C元素的含量。
　　炼钢的主要任务包括以下几项：
　　1)脱碳；2)脱磷；3)脱硫；4)脱氧；5)脱氮、氢等；6)去除非金属夹杂物；7)合金化；8)升温；9)凝固成型。
　　炼钢工艺主要包括
　　1) 铁水预处理；2)转炉或电弧炉炼钢；3)炉外精炼(二次精炼)；4)连铸。
　　炼钢过程是个氧化过程，其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段，硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。
　　4、连铸
　　连续铸钢是通过连铸机将钢液连续地铸成钢坯的工序。与模铸相比，连铸具有以下优越性：
　　1)简化工序、节能；2)铸坯切头率降低、金属收得率比模铸高7~12%；3)高效凝固；4)优化成型。
　　连铸工艺的流程为：钢液通过中间包注入结晶器内，迅速冷却成具有一定厚度的凝固壳而内部仍为液态的铸坯。铸坯下部与伸入结晶器底部的引锭杆衔接，浇注开始后，拉坯机通过引锭杆把结晶器内的铸坯以一定速度拉出。铸坯通过连铸二次冷却区时，进一步是受到喷水冷却直到完全凝固。完全凝固后的铸坯通过拉矫机矫直后，切割成规定长度，由输送辊道运出。
5、轧钢
　　轧制过程是轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。一般的轧钢工序可分为：　　加热炉 粗轧 中轧 精轧 精整
炼焦过程污染源分析及污染治理措施
现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼