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二次资源的定义自然资源（一次资源）：在一定经济技术条件下，对人类有用的一切物质和非物质的总称。从广义上说，自然资源包括全球范围内的一切要素，既包括地质进化过程中无生命的物理成分，又包括地球演变中的产物。1.二次资源的定义及分类资源与环境工程学院二次资源（再生资源）:即一般意义上的废弃物资源(城市矿业)。可定义为，在社会生产、流通、消费过程中产生的不再具有原使用价值并以各种形态存在，但可以通过某些综合利用加工、回收等途径，使其重新获得使用价值的各种废弃物的总称。废渣工业生产废气废水尾矿粉尘废旧金属秸秆农业生产废橡胶生产生活废纸电子废物废塑料家畜粪便稻壳二次资源利用现状矿物加工技术用于二次资源利用：实现：（1）缓解资源衰竭速度；（2）提升资源承载能力；（3）保证社会、经济的可持续发展。，累计堆存尾矿50亿t。综合开发平均利用率仅为8.2%；大中型矿山约有30%开展了综合利用，综合利用率约为25%；完全没有利用的为45%。钢铁冶金固体二次资源主要有：高炉渣、钢渣、各类含铁尘泥等。目前，二次渣尘大多仍采取二次转移处理；在线循环利用，仅在一些新建项目中出现。高炉渣的回收利用率：97%80%99%100%中国日本德国英、美有色冶炼固体二次资源主要渣种：铜渣、铅锌渣、镍渣(大多水淬处理)主要成分：SiO2。目前75%的铜渣、50%的铅锌渣用作水泥原料，60%镍渣作填埋，亟待提升其综合利用率。如锌废渣：多采用磁选法、回转窑法、转底炉法处理技术。1.3.4化工固体二次资源化工固废：弃物种类多，有毒物质含量高，产生量大产生量：t产品通常可产生1-3t固废，个别高达10-12t如硫酸渣：多采取螺旋溜槽等分选技术高PO43-、Fe2+、Zn2+渣，多采用物理、化学选矿处理。煤系固体二次资源•约占煤炭产量的15%；•每年排放量达1亿t以上，约占全国工业废渣排放量的1/4。煤矸石•主要来自火力发电厂煤燃烧烟气中收集的细灰；•目前，年排放量由原来的7000万t/a增加到1亿t/a；•全国已累计堆存粉煤灰13亿t之多。粉煤灰对含碳较高的煤矸石可用水力旋流器、重介质、跳汰等回收有价组分；对高含硫铁矿的煤矸石可通过跳汰机等设备回收硫铁矿。来源来自焙烧硫铁矿利用接触法生产硫酸过程。生产1吨硫酸产生0.7-1.01t硫酸渣；近1亿t/a，少量作水泥掺合料；大部长期废弃堆放，形成区域公害。2.硫酸渣的综合利用硫酸渣的特性（1）化学组成组成TFeCuPbSSiO2Zn含量/%27-630.18-0.500.015-0.200.12-3.436.7-370.02-0.72（2）粒度组成粒级/mm0.250.15-0.250.10-0.150.074-0.100.06-0.0740.044-0.060.044含量/%4.1-4.21.9-2.10.5-12.010.3-18.19.0-63.814.060.0资源与环境工程学院常用技术方法：磁化焙烧-磁选浮选-磁选磁选-重选洗矿-分级-浮选联合流程高温氯化法存在问题：技术适应性不强，可操作性差；易造成二次污染；工艺复杂、过程控制困难、指标不稳、成本高。超极限（h/D）螺旋溜槽分选提纯技术工艺流程技术特点工艺流程简单，操作简便，运行成本低；可有效排除精矿产品中的S含量；不涉及高温热工；能实现无尾生产，不产生二次环境污染。资源与环境工程学院超极限（h/D）螺旋溜槽国内外传统理论极限：h／D＝0.45创造性超极限距径比：h／D＝0.36形成复合力场实现大直径设计提高了富集比提高了小密度差物料边缘分选效率螺旋断面曲线设计h／D＝0.45h／D＝0.36断面曲线参数：Y=KX1/3结构参数:t2=t1(D2/D1)0.53K2=t2/D20.4资源与环境工程学院武汉钢铁集团、本溪钢铁集团等；各项指标达到或优于国内、外同类产品先进指标。武钢硫酸渣处理工程山东江北化工总厂分选工程工程实例:、Ag等含量较高的硫酸渣，可采用浸出-磁选技术，回收贵金属和铁精矿。工艺原理：金、银在有氧存在的氰化溶液中与氰化物反应，生成金氰络离子，然后用锌置换，再经冶炼得到成品金、银，最后利用弱磁磁选机将硫酸渣磁选得精铁矿。4Au+8NaCN+O2+2H2O→4NaAu(CN)2+4NaOH2Au(CN)2-+Zn→2Au+Zn(CN)42-资源与环境工程学院典型工艺流程：烧渣磨矿分级浸出洗涤磁选铁精矿净化尾砂置换冶炼金银主要工序：磨矿、浸出、洗涤、置换、磁选和净化等；主要指标：浸出率68%，洗涤率96%，置换率98%；氰化回收率64%。左右，在适当原料配伍前提下，经细磨或润磨可获得满足冶炼要求的氧化球团。主要原料：硫酸渣精矿、钢渣超细粉以及膨润土。硫酸渣超极限螺旋溜槽硫酸渣精矿造球焙烧球团矿成品仓尾渣干燥水泥厂排水微细钢渣粘结剂微细钢渣和膨润土可明显改善成球性及生球和熟球强度，提高球团的固结性能和冶金性能。硫酸渣的其他利用（1）生产磁性材料高品位铁红配料混合烘干散料装钵砂磨机细磨混料预烧冷却预烧料SrCO3、其他添加剂硫铁矿烧渣、水、硫酸、催化剂和助聚调节剂反应釜中反应固化晾干粉碎包装产品（2）制备净水剂资源与环境工程学院（3）生产氧化铁颜料空气绿矾溶液氨水还原结晶溶解氧化机械活化过滤洗涤干燥硫铁矿酸浸硫酸渣铁黄研磨氧化晶种上述工艺可制得大小均匀的针形颗粒铁黄产品，长轴平均为1.152μm，短轴平均为0.15μm。产品为α-FeOOH，性能优于GB1863-89产品质量。石煤的成因和特点低等生物（藻类、菌类、浮游生物）腐泥化作用腐泥成岩作用腐泥煤变质作用石煤石煤:一种黑色含碳页岩，是存在于震旦系、寒武系、志留系等古老地层中的一种早古生代煤。碳、氢含量低，发热量低热值一般4000-5000kJ/kg灰分高，S含量较大灰分70-88%，S2-5%，多来自FeS2比重大，结构致密，硬度较高，难磨除钒外，大部分伴生元素（Mo，U，Se，Cu，Cd，Ag等）一般均低于工业开采品位特点:3.石煤提钒我国石煤分布及其中钒的储量我国石煤资源分布示意图典型含钒页岩矿石广泛分布于南方各省，蕴藏量巨大；用于燃烧发电、制作建材等，综合开发利用程度低；是我国特有的一种含钒资源。省份湖南湖北广西江西浙江安徽贵州陕西河南合计石煤/亿t187.225.6128.868.3106.474.68.315.24.4618.8V2O5/万t4045.8605.3—24002277.61894.711.2562.4—11797.0V2O5储量达1.18亿吨，超过国外总储量是国内钒钛磁铁矿石中V2O5储量7倍国家经济储量基础储量中国9002500南非9002100俄罗斯9001250美国0.8700其他-180总和27006800钒钛磁铁矿中V2O5（万t）资源与环境工程学院钒冶金工业国防/宇航/有色核工业/船舶化工高端催裂化剂钒电新能源提高钢的强度、耐热性、韧性、延展性硬质合金、超导材料及核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架环保、高容量、瞬时充电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等85%10%4%1%资源与环境工程学院钒冶金工业国防/宇航/有色核工业/船舶化工高端催裂化剂钒电新能源提高钢的强度、耐热性、韧性、延展性硬质合金、超导材料及核反应堆材料、喷气发动机、高速飞行器骨架环保、高容量、瞬时充电；用于手提式电子装置、电动汽车和计算机改变材料结构、降低辐射；生产高端催裂化剂及颜料、涂料等85%10%4%1%资源与环境工程学院燃料电池潜艇“9.11”事件后，各国从国家安全出发，钒已成为本世纪最重要的战略储备资源之一，其地位和作用长期不可替代。全球钒产品需求以每年30%以上的速度递增2009年全球用量缺口约占总需求量的60%。资源与环境工程学院石煤中钒的品位石煤中钒品位相差悬殊，一般为0.1%-1.1%，小于边界品位0.5%的占60%。通常0.5%以上才具有工业开采价值。在目前技术经济条件下，大于0.7%以上，才可具有竞争力。ω(V2O5)/%0.10.1-0.30.3-0.50.5-0.1＞1%占有率/%3.123.733.636.82.8石煤中钒的赋存状态（1）以类质同象赋存于硅铝酸盐矿物晶格V3+或少量V4+取代Al3+，进入铝氧八面体结构，呈类质同象存在，形成含钒云母。含钒云母K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2K2O·2H2O·3（Al、V）O3·6SiO2钒在石煤中最常见的赋存方式；结合紧密，提取较为困难。资源与环境工程学院（2）以吸附态存在这类钒主要以V4+和V5+为主，以吸附态存在于氧化铁和高岭土等矿物表面。此外，也有部分钒与富含O、N、S的有机质形成有机络合物，例如钒卟啉。所占比例较少，在氧化型石煤中较多见；结合松散，较容易浸出。（3）以独立矿物形式存在主要以含钒石榴石、含钒电气石、橙钒钙石、含钒锗石等独立矿物存在，但这些含钒矿物在石煤中存在情况较少。钒在石煤中多以单一价态和相邻两种价态存在，较少以三种价态共存钒卟啉资源与环境工程学院石煤提钒的技术难点：解除钒矿物晶格束缚含钒页岩中85%以上的钒以V3+类质同象存在，不溶于水、酸、碱。须在强氧化状态下将其转价为高价态提取。低价钒（V3+）→高价钒（V5+）污染控制资源化利用资源与环境工程学院第一步:氧化转溶第二步:浸出第三步:沉钒V3+→V4