工业固体废物资源循环利用矿物学

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1、工业固体废物资源循环利用矿物学摘要：固体废物是一种潜在的“混合复杂资源，实现固体废物资源循环利用是构筑可持续资源供应与应用的重要方式，也是循环经济的重要内容。阐述了固体废物资源循环利用的属性特点、意义和原那么，同时总结了固体废物资源循环利用研究的主要内容和学科根底，归纳了固体废物资源循环利用面临的主要科学技术问题。以蛇纹石尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、电子废物等典型固废资源循环利用为例，介绍了不同种类固废的矿物学特性、循环利用开展方向，并阐述了固体废物资源循环利用的矿物学办法，指出了未来工业固体废物资源循环利用的研究重点。关键词：工业固体废物；混合资源；复杂资源；循环利用；矿物学

2、；原那么0、引言固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态赋存的物质。其根据来源分类，可分为生活废弃物、工业固体废弃物和农业固体废弃物。固体废物可经过一定的技术环节，转变为有关部门行业中的生产原料，甚至可以直接使用。因此，固体废物的概念和属性可随时间、空间的变迁而具有相对性。由于生活废弃物和农业固体废弃物主体物相成分根本不含天然矿物相，所以本文讨论的固体废物仅局限在工业固体废弃物的范围。工业固体废弃物是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物。可分为一般工业废物如采矿废石、矿山尾矿、高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣

3、、废石膏、盐泥等和工业有害固体废物。年全国一般工业固体废物产生量亿，综合利用量亿，贮存量亿，处置量亿，倾倒丢弃量万，综合利用率为。全国工业危险废物产生量万，综合利用处置率为。与煤、冶金、有色金属、非金属矿相关的废物比例分别为、和。目前全国工业固体废弃物堆存占地面积达多万亩，其中农田约万亩。这些固体废物如不被利用，不仅占用土地资源，还造成严重的大气污染、土壤污染和水资源污染，危害自然环境和人类健康。固体废物种类繁多，矿物成分和化学成分复杂多变，物理性质也千差万别，难以通过常规办法处理。固体废弃物中化学成分的富集可引起环境地球化学异常，影响生态环境，因此需要研究固体废弃物资源循环利用理论和技术，使

4、之成为可被利用的原材料，即实现清洁资源化利用。、固体废物的属性与循环利用的意义固体废物是一种潜在的“混合复杂资源矿产资源是人类社会赖以生存和开展的重要资源，我国工业生产所耗费的约以上的能源物质和超过的原材料取自矿产资源，每年耗费的矿产资源总量大于亿。解决未来社会矿产资源需求的重要途径就是发现非传统矿产资源，以替代或弥补传统矿产资源的紧缺。而大量排放的固体废弃物是由天然矿物、人工矿物，或两者的混合物组成的“混合资源，称之为“人工复杂化的资源。“非传统的二次资源常与人类活动密切相关并相对富集，假设把“传统的固体废物这种“放错地方的资源、“人工可转化利用资源以高科技的方式转变为“非传统的矿物资源，就

5、可以实现固体废弃物再资源化或二次资源循环利用。固体废物资源循环利用可发明巨大的经济效益。示例我国水泥混凝土行业年共利用废渣亿，相当于节省了近亿的水泥，产生亿元以上的价值。固体废物循环利用本质上是一种生态文明经济，可以有效地减少固体废物的产生量、排放量，使其成为一种原料资源，在合理和持久的利用方式中不断使其发明新的经济价值。固体废物循环利用是我国减少矿物资源对外依存的重要方式我国典型根底产业耗费大量的矿产资源，每年生产钢铁约亿；电解铝约万约占世界一半；水泥约亿；耐火材料约万，还有陶瓷、玻璃等产品，均为全球最大。年我国铁矿石进口量亿，对外依存度达；铜、铅、锌消费量分别占到世界的、和，而铜资源的自给

6、率仅，铅、锌缺乏；锑、钨、锡资源储量分别占世界的、和，而消费量到达世界的、和。近几年来矿物资源对外依存度快速回升。我国矿产资源共伴生金属资源储量丰盛，但现有技术对多金属矿床中的共伴生金属综合利用率还很低，的共伴生资源并未得到合理高效利用。而危机矿山不断增多，如我国种主要金属的个大中型矿山目前已关闭个，占大中型矿山总数的；严重危机矿山个，约占；又如稀土矿石“三率水平开采回收率、采矿贫化率、选矿回收率仅为世界平均水平的，离子型稀土矿开采回收率不到等，导致大量资源沉淀在矿山废物中。难利用矿产资源是未来我国矿产资源保障的重要撑持。目前我国至少有亿铁矿、亿锰矿、万钼矿、万铜矿处于呆滞状态。矿产资源的综合

7、利用率低，综合利用有效组分在以上的矿山仅为，到达的矿山不到，而低于的矿山那么高达。这导致我国金属矿山累计存贮的废石、尾矿超过亿，且以每年超过亿的速度在增长，尾矿的平均利用率只有。因此，加强这些废物资源化和循环利用，对有效解决我国经济快速开展中日益突出的环境资源问题，提高资源利用率和建设资源节约型、环境友好型社会的要求，实现我国新型工业化道路和社会经济可持续开展具有重大意义。、固体废物资源循环利用的原那么：从到的飞跃原那么在固体废物资源循环利用中的应用与拓展从摇篮到坟墓的全生命周期的资源利用生态环境效益评估理念，以及从源头预防和全过程治理替代末端治理的环保理念，让人们更加注重资源的高效利用和循环

8、利用，并以此提出了“原那么，即以“减量化、再利用、再循环为原那么，把矿物资源开发与使用的“找矿开采加工产品使用废弃单一耗费型方式，运用全过程生态设计的理念转化矿物资源再生过程为“精开采精加工再生产再使用再循环多层次闭路循环方式，将资源的单向开路消减变为绿色可持续的闭路循环。原那么可以运用到能源、材料、环境等多个领域，将传统的“资源产品废物单向流程变成“资源产品再生资源的高级流动循环过程，并以精开采、低耗费、低排放、高效率为根本特征，是对“粗开采粗生产高耗费高排放低利用的传统经济模式的基本改变。固体废弃物资源循环利用在经济、资源、环境方面具有一些特殊性，作者提出原那么来推动和评价固体废弃物资源循

9、环利用的水平和范围，即在“原那么的根底上，加上“替代和“还原两个原那么。“替代是指运用矿产资源在应用性能上的相互替代性，如非金属矿的一矿多用性或多矿一用性，减少和代用矿物资源。一种方式是以某种矿产物元素替代另一种矿产物中的元素。如中国可溶钾盐短缺，但明矾石和钾长石丰盛，保有储量均达亿，而且分布广；运用马鸿文教授攻克的不溶性钾长石的利用技术，有可能替代用钾盐生产钾肥。二是用人工生产的矿物原料替代天然的矿物原料。如用人造压电石英替代天然压电石英，人造金刚石替代天然金刚石。目前利用其他天然或人造材料替代天然的矿物原料，多是使用工业渣或有机物取代，如高活性矿物渣代替局部水泥熟料，或用生物纤维代用矿物纤

10、维等。“还原是指岩石矿物在使用或赋存过程中局部损伤失导致其成分、结构或构造、性能或功能等退化直至丢失后，岩矿或材料通过自然或人工过程，在合适条件和环境下对自身的缺损进行修补和恢复的过程和办法。如果损伤的实质岩矿有再生能力和合适条件，那么通过邻近存留的同种实质资源再生进行修补恢复，完全恢还原有岩矿的结构和功能，可称此为再生性还原或完全性还原。示例，在早期溶解作用发育的岩溶地区的多孔石灰石或多孔石英岩，在后期饱和钙镁溶液或可溶硅溶液发生重结晶作用，重新结晶恢复它们的成分、结构和性能如强度。这种现象在自然界是反复进行且常见的过程，现在可以运用这个原理人工修复小尺寸的岩块或材料制件，如磨损高纯多晶硅太

11、阳能板的原位修复、大坝或桥梁微裂纹原位修补以恢复其强度，软路基非开挖矿物硬化以提高强度等都可选用岩矿修复方式或微生物岩矿修复方式进行。另外，在受限状态下，如果实质矿物不能或仅有局部能再生，缺损局部那么全部或局部由新生的同性能的矿物或材料来修补充填缺损，它只能恢复岩矿的完整性，不能完全恢还原有的结构和功能，故称不完全性还原。如碎裂花岗岩的硅质、磷质胶结强化，缺损宝石的固化树脂充填，大型岩矿构件石柱、石梁、石板等的原位修补等。再生资源与资源循环利用再生资源或二次资源是相对一次性自然资源而言的，指人工的可利用废弃物资源，具体指人们在自然资源开采加工和使用过程中，将衍生的废物进行回收加工后使其重新具有

12、使用价值的特种资源的总称。它对不可再生资源的循环使用特别有意义。资源在物质结构上具有多元性，多元素多成分的不同组合，构成了各种物质的不同性能，在用途上具有多样性和能量储存功能。资源的物质不灭性和能量形式的可转换性，是废弃物资源可以再生，并可对其进行再次开发、循环利用的内在物质根据。在矿物资源和再生资源综合利用的今天，资源的分类、赋存和供应特点均发生了显著变化。一是传统的金属矿物资源和非金属矿物资源的界限和利用方式变得通用和含糊，如传统的提取元素的金属矿物也可以整体利用其性能，非金属矿物也可以提取需要的金属元素；二是矿物资源的赋存方式如晶体和非晶体的边界和工业品位划分变得宽泛；三是矿物资源产业及

13、延伸产业的规模和地位以材料流或资源流的流动方式及位置经常互换，如资源转换为废物，废物转换为资源。从这个意义上说，物质资源可以不断转换，这为资源循环反复利用提供了可能，这个过程需要以耗费能量来维系。因此，把一次性资源依靠可再生能源循环反复利用起来，这就是我们的目标资源循环利用，是从源和流两个方面解决资源短缺和生态环境爱护问题。、固体废物资源循环利用研究内容与学科根底固体废物作为一种“混合复杂资源，我们可以按其资源化应用进行分类，分为能源型固体废物，矿产资源型固体废物，功能产品型固体废物。能源型固体废物，是指其资源化途径主要转化为能源，包括有机固体废物农作物秸秆、枯枝落叶和低等矿产能源煤矸石等；矿

14、产资源型固体废物，是指其资源化途径主要提取有用组分金属或非金属，包括低品位矿、尾矿、电子废弃物、工业废渣等；功能产品型固体废物，是指其资源化途径主要为直接开发功能产品，如环境友好材料，是前两种固废最后循环利用的最终途径。固体废物资源循环利用要从微观层次的矿物学、胶体与界面化学和多元多相体系的矿物资源加工、冶金等方面进行系统的研究。主要研究内容和方向包括：固体废物的化学成分、物相组成、有用组分、分布特征、有用成分与物相的富集特征与方式及它们之间的关系，主要包括固体废物矿物学、工艺矿物学、岩石学等。设计并优化加工提纯的流程；查明共伴生组分的特征，提出综合利用的技术计划；查明有用、有害元素的组成特点

15、，指导废弃物利用和无害化处理。这些内容是提高资源利用效率的关键指标。固体废物资源中金属和非金属物质的结合特性与解离特性研究，探讨无机混合体或有机无机复合体如废弃电子垃圾的机械破碎性能及粉碎机制，粉碎与分选方式选择与优化如用自动图像分析法研究物相的结构和解离特征等，包括固体废物资源中特定颗粒在各种物理场当选择性别离行为，在各种化学场或过程当选择性化学反馈或溶出行为，以及微生物浸出、改性行为，并对其质量、环境平安性和经济性进行评价。固体废物循环利用途径、资源物性评价及全过程生态设计，包括固体废物目标产物定位及再生过程工艺设计，再加工再生产再使用再循环的多层次闭路循环利用方式，“资源产品再生资源的高

16、级流动过程全生命周期过程评价，矿物资源的精开采、低耗费、低排放、高效率实现的技术途径。固体废物深加工与增值办法与技术研究，包括减量化、再利用、再循环、替代和修复办法与技术研究；二次资源和“非传统矿物资源范围、循环利用深加工、增值方式与技术；固体废物直接转化为功能材料的制备过程理论和可控制备技术研究；天然矿物成分配方和结构特征设计新型非金属材料应用研究。固体废物有害组分含量、赋存特征、固定方式，各种介质中的溶出与迁移行为研究；固体废物有害组分资源转化与加工作用过程中的富集、赋存变化、矿物固定办法、转移行为与预防措施研究；各种固体废物有害组分综合生态环境平安性评价；特种废物资源利用与平安性研究如放

17、射性废物的固化和处置理论及技术研究。 废物资源化研究理论与办法已大大超越了传统地质与矿业科学、环境科学与项目的范畴，而是基于地质学、矿物加工、化学、生物学、物理学、材料科学、环境科学等学科相互交叉与渗透，废物资源化中的诸多理论与办法却与矿物学、岩石学、地球化学有紧密的联系，势必进一步拓宽传统资源、矿业、材料、环境的研究视野和空间，推动新的研究领域和交叉学科开展。作为一门新兴的不断交叉融合的综合性学科，固体废物资源循环还波及农学、系统项目学和资源经济学等。这些关联学科为固体废物资源循环利用的技术创新和工业化应用提供有力的理论根底。但从应用研究的角度看，固体废物资源循环利用的出路和归宿是在满足环境

18、绿色平安的前提条件下，尽可能把固体废物转化开发为矿物资源和直接使用的各类材料。因此，在固体废物资源循环利用的过程中必然会运用和产生与环境矿物材料等相关领域的边缘和交叉学科，如生态环境矿物材料。固体废物的原料、组织结构、性质、产生制备、使用效能和理论及工艺设计，即固体废物研究内容“六要素，假设要实现“矿物原料为中心的转化目标，即“矿物原料的目标要求对其他个内容要素就有重要影响；上述“六要素调控也可实现固体废物转化为“矿物材料的中心目标，这时其中的“制备、理论及工艺设计要素更能体现这个过程特点。要克服固体废物难利用、高本钱的缺乏，就要瞄准开发功能矿物材料包括环境矿物材料、光功能矿物材料、电功能矿物

19、材料、声功能矿物材料、生物医用矿物材料、结构矿物材料包括矿物聚合材料、矿物摩擦材料、矿物复合材料和纳米矿物材料，特别是纳米科技的引入与应用在固体废物综合利用上已展现出非常诱人的前景。另外，大量非金属类的固体废物需开发要为新型领域和特种环境应用延伸，如高效吸附极低浓度、材料，精纯材料像多晶硅，太空舱转型分子筛，航天航空深海特种矿物材料等。、固体废物资源循环利用面临的关键科学与技术问题我国正面临资源、能源和环境空前严峻的“瓶颈制约，固体废物资源循环利用在科学技术、管理水平以及市场化等方面还存在不少难题有待解决。主要科学问题原生天然矿物资源均赋存于矿石中，它们都是金属或非金属，如，与、的结合物，少量

20、元素单质及其化合物，资源加工是揭示、中成分、结构、性能和应用的关键，重点研究其化合、分解行为，赋存、分布特征，形成、稳定、溶解、迁移、沉淀规律；开发重点是，别离的技术、工艺和装备。与一次原生固体资源的开发利用相类似，固体废物资源的循环利用同样波及地质、选矿、冶金、化工等多元复杂过程，但与之不同的是，固体废物资源具有其很多特殊性，使传统的办法在“非传统固废资源面前力不从心，主要是由于二次资源来源的不确定性、化学组分高度复杂和多样性、组元含量的高波动性、赋存体的高致密性和复合性等。另外，从二次资源中别离、提取金属较为复杂和困难；二次资源的破碎、磨碎、别离等预处理与矿石大不相同；资源循环要求金属或非

21、金属性能稳定而不快速下降；二次资源的处理对环保的要求十分严格；二次资源的处理工艺技术要有较大的弹性；二次资源的处理需要较为完整的产业链和多学科的联合；实现资源循环要求产品制造随之变革等大量难题，导致二次资源难于利用。因此应该从固体废物资源的特性方面入手，进行固体废物资源循环利用矿物学研究，为开发技术先进、经济合理的资源循环利用工艺提供理论依据。固体废物资源循环利用过程中，为了防止产生二次污染，实现清洁综合回收并有经济性，要解决的关键问题主要有：如何将一次原生固体资源开发利用相关理论和科学技术及装备应用到固体废物资源循环利用中去，并有经济效益。重要二次资源的根本物化性质数据库的深化与细化，如熔点

22、、密度、溶解度、蒸气压、解离度、导电率、导热系数，外表能、活化能、稳定性等。重要二次资源成分指标细化分类与规范；复合力场作用下的多元多相复杂体系的金属与非金属物质的别离规律；固废颗粒在选别力场中的受力情况、运动形态及分选机理；固废颗粒外表化学性质与药剂的作用机理；在预处理分类、磨碎、选别等过程中的各种物理化学性质与分选的细化指标。重要二次资源在物理或化学过程中如焙烧或熔炼的反馈热力学与动力学；重要二次资源在浸出物理和化学别离沉淀、结晶或电解、电积过程中的反馈热力学与动力学；有毒、有害组分无害化转化机制与非金属元素的高效利用办法；多金属固体废物资源中金属元素选择性溶出过程动力学机理、新型化学萃取

23、剂资源化应用。二次资源形成产品的性能、规范与质量控制；有毒、有害组分的迁移行为、二次污染的预防办法根底研究。二次资源需要的精测办法伎俩，微量、痕量、在线多量程、多组分高精度与高灵敏的化学与仪器分析，如火花化学分析法、便携式光谱分析仪、光辐射分光分析法、激光诱导别离光谱，等等。二次资源全过程加工制备需要的在线、全参数、高度集成的自动控制。二次资源循环利用的节能减排新工艺、新设备。主要技术问题近年来，固体废物资源循环利用方面取得了显著的技术进步，示例废旧塑料改性技术、餐厨垃圾无害化资源化技术、复合包装别离技术、再制造技术、复合新材料、废旧线路板处理技术等都已成功应用。但由于固体废物资源的来源广、组

24、分复杂等不确定性，循环利用技术方面还有很多瓶颈问题需要解决：固体废物资源目标产物定位预处理技术与装备；固体废物资源多金属复合体系多金属硫化矿、各种盐类矿物别离调控技术与装备，如光电别离技术，气动分级磁选涡流分选技术，重介质分选技术涡流分选技术和静电分选技术从塑料当选出金属，再用重介质选矿法回收金属；固体废物资源多元复杂体系直接材料化的可控制备技术与装备；低品位矿和尾矿资源绿色开采技术与装备；复杂难处理多金属矿高效清洁利用技术与装备；多金属矿伴生元素的综合回收技术与装备；硫化矿、氧化矿高效生物冶金技术与装备，微生物处理难利用资源关键技术与装备；重金属冶炼渣与中间物料综合清洁利用技术与装备；特色固

25、废资源短流程高效回收与循环利用技术与装备；非常规各类资源特色综合利用技术与装备；非金属矿产资源高端转化利用技术与装备；有色金属资源清洁生产技术与装备；固体废物资源循环利用的综合环境污染控制技术与装备；各种共伴生金属如稀土、非金属矿如磷矿的综合开发利用和零排放技术与装备；各种难处理矿石如金银矿选冶技术，各种难处理煤炭的洗选及水煤浆技术；湿法冶金技术，新材料和产品的湿法制备、共伴生难处理资源湿法冶金清洁新工艺；行业性固体废物资源资源化、减量化技术与装备，如共伴生矿与尾矿高效开发、燃煤电厂、煤矸石与矿井水、废弃电子电器产品、农林残余物先进适用技术与装备，污泥减量化、资源化利用技术，等等。、典型固体废

26、物资源循环利用的矿物学办法固体废物资源循环利用矿物学实质是利用传统的矿物学理论解决固体废物处理和资源化问题。示例：利用类质同象原理实现铀、钍、锶等放射性核素的晶格固化；通过酸碱化学处理和热、电磁、微波等物理伎俩对矿物活性进行改变，实现固体废物中矿物选择性溶解；利用矿物相图，以石棉为例，指导石棉转变为非石棉的加工条件，可以很方便找到石棉熔点烧结掉，或找到石棉活化点反馈掉；又如黄磷渣随着温度的结晶相图，可以生成晶质硅酸钙、变针硅钙石、环硅灰石，以此产物相图调控物相和产品类型。本节主要讨论低品位矿与尾矿综合利用、工业废渣资源化利用、电子废物资源化利用、建筑垃圾资源化利用中的矿物学办法。生物冶金技术是

27、降低边界品位，扩大可利用资源总量的重要途径。微生物浸出技术可以经济合理地开发难利用资源，如共伴生矿、低品位矿、难选冶资源难采矿体、难选矿石和废石、二次矿山资源矿山废弃物，如尾矿、矿山废水等和再生资源等，已在低品位次生硫化铜矿、镍钴矿、难处理金矿、铀矿、锰尾矿等资源开发中应用成功。微生物浸矿的根本原理是通过微生物作用将矿物中有用元素选择性转移入溶液中，其共性难题是在各类硫化矿、氧化矿中浸取价值元素，如何提高微生物浸矿速率；对“原料如何合理选取物理或化学预处理，以引导矿物相的有利转变；从微生物矿物复合体出发深度揭示其浸矿机理。年我国排放居前十位的固体废物依次为尾矿、建筑废物、农作物秸秆、煤矸石、粉

28、煤灰、冶炼渣、工业生物质废物、工业副产石膏、生活垃圾、赤泥；应用较好的前十位固体废物，局部可能利用起来的固体废物为废旧纺织品、建筑废物、赤泥、工业生物质废物。尾矿资源循环利用尾矿现状与矿物学特性我国开采出来的矿石以上都变成了尾矿，累积堆存亿以上，其中以铁尾矿居首，其次是铜尾矿、黄金尾矿以及有色和稀贵金属尾矿。年全国利用尾矿总量约为亿，综合利用率为，全国尾矿综合利用产值超过亿元。从尾矿中回收有价组分约占尾矿利用总量的，资源回收量达万，生产建筑材料约占尾矿利用总量的，充填矿山采空区约占尾矿利用总量的。全国的黄金、的银、的铂族元素、的硫铁矿和以上的钒、碲、镓、铟、锗等稀有金属均来自综合利用。据测算，

29、对现堆存尾矿中的有价元素进行回收，可回收亿铁、黄金、万铜，以及大量的钛等稀有金属，可发明数万亿元的产值。尾矿是复杂多相的人工混杂堆积物。尾矿矿物学研究尾矿体中发生的复杂变化和产生环境危害的本源，所含矿物在特定尾矿条件下发生长期的水气矿物反馈的结果与变化趋势。温度、湿度、值、值、水和生物作用常导致原生矿物分解、转变、新矿物形成。了解尾矿在表生条件下矿物发生的氧化反馈、中和作用、吸附作用、离子交换作用控制其排水酸碱度、重金属释放和长期风化作用的过程，可以帮忙人们有效进行矿山废物处理和管理。尾矿矿物学应从资源化、综合利用和生产高附加值材料出发，针对在矿产开采、选矿及加工过程中产生的危害环境的各种尾矿

30、如脉石、尾渣等，研究尾矿的化学成分、矿物组成与物化特性；研究尾矿各物质与组分的综合利用途径和评价指标；研究大量使用和耗费尾矿的根底科学问题、工艺原理；研究低本钱、低能耗、无污染、低尾排放、生产高附加值产品的途径与技术。尾矿循环利用实例蛇纹石尾矿综合利用：蛇纹石尾矿作为低品位镍钴资源，在我国储备量丰盛。青海某地蛇纹石尾矿化学分析结果质量分数为：，其含镍钴较高，具有回收特殊战略物资镍钴的价值。本课题组选取异养菌黑曲霉菌对蛇纹石尾矿中钴、镍的浸出进行了大量的研究工作，在实验条件下，钴浸出量到达；镍浸出量到达。蛇纹石尾矿在分选时已遭破碎，具有良好的化学活性。本课题组利用蛇纹石富含、矿物成分的特性，采用

31、蒸氨碳化闭路工艺，可制备纳米和。通过控制氨和的配比、反馈温度、晶种和助剂、反馈器等沉淀反馈的条件，制备碱式碳酸镁前驱体、三水碳酸镁、碱式碳酸镁产品和氢氧化镁产品。碱式碳酸镁在不同温度条件下煅烧得到活性氧化镁和结晶氧化镁。蛇纹石尾矿还可以固定：；其中，说明反馈在常温常压下可以进行，但反馈速率十分迟缓，为提高反馈速率，一般采取改变温度或压力的办法。国内正在开发强力流态化床反馈器加快固定转化过程和效率，实现以废固废的目标。 又如，中国中低品位磷灰石矿品位约储量近亿，占全部磷矿资源的，我们课题组用嗜酸氧化硫硫杆菌将单质硫或转化成，从羟基磷灰石中浸取，使其以离子的形式存在，硫酸钙以晶体的形式析出，实现在

32、富集磷的同时，制备出了大长径比硫酸钙晶须。难利用矿产资源综合开发的重点是研究多金属矿产资源的综合利用、一种矿物多产品开发、非金属复合矿物综合利用等。对分散型稀土、铀矿等大力开发离子型矿原地高效浸出技术；对低品位特色矿产的清洁循环利用，重点开发高铬钒钛磁铁矿的高效直接复原技术、钛钒铬清洁别离与利用技术、低含量钛渣制备钛白技术；高铝粉煤灰矿相解离与铝硅高选择性别离技术、硅镓伴生组分的大规模利用技术，实现多资源协同利用。运用微生物处理难利用尾矿资源重点开发低品位氧硫混合铜矿在干旱沙漠、低温、耐氯离子、渗滤、节水、降酸及保温等多因素匹配关键生物技术、大型镍铜钴尾矿生物冶金关键技术及生物反馈器研制、中低

33、品位磷矿生物制肥短流程关键技术、矿山废水生物处理及资源回用关键技术、铜尾矿生物提取多组分及建材制备关键技术、低品位碳酸锰矿石的选矿富集技术、氧化锰矿石的硫基火法复原技术、低品位铬铁矿石的细粒浮选技术、铬铁矿无钙焙烧强化及全量化利用技术。工业废渣资源循环利用本文的工业废渣是指我国各工业领域在生产活动中年产生量在万以上、对环境和平安影响较大的废渣，主要包括煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥和电石渣等。电石渣综合利用率已接近。工业废渣矿物学办法现有综合技术均没有很好地解决工业固体废弃物“二次污染问题。此外，效率与本钱仍然是工业固体废弃物实现资源化的两大瓶颈。在固体工业废弃物资源化领域的研究国

34、内外主要集中在：提取有价值的组分主要是贵金属；将工业固体废弃物进行处理后，用作填料或掺和料；以工业固体废弃物为主要原材料制备新的材料。工业废渣应用矿物学主要研究包括有价元素的赋存状态及有价矿物种属；利用有价元素、有利组分合成人工矿物的形貌控制机理及合成矿物的工艺性质；有价矿物的别离富集；活性掺和料工业废渣活性成因及活化机理，活化工艺对废渣活性的影响；建立渣化学、矿物学、物相数据库与图像库，废渣合理利用的途径、工艺与评价办法。重点研究利用固体废物生产高附加值材料和绿色新型建筑材料特别是复合建筑材料的高效处理技术，将大宗工业固体废物如矿渣、钢渣和磷渣等加工成高性能水泥砼的矿物添加剂，大幅度提高水泥

35、砼的性能尤其是耐久性。如综合利用电厂低品位热源低品位蒸汽、烟气制备超微细粉煤灰的关键技术与系统集成技术；火电厂低等级粉煤灰在超微细过程中活性激发与改性一体化技术开发及工艺研究等。工业废渣循环利用及其开展方向煤矸石约占煤炭产量的左右。煤矸石为多种矿岩的混合体，其基质大都由黏土矿物组成，夹杂着数量不等的碎屑矿物和炭质。煤矸石富含、等有机质可燃组分可燃性，同时又以黏土矿物、石英、长石为主要物相，化学成分含量在波动，含量为，含量为，含量为等。煤矸石产生大量的酸性水或携带重金属离子的水，下渗损害地下水质，外流导致地表水的污染。近的煤矸石由于黄铁矿和含碳物质的存在发生自燃，产生有害气体。煤矸石循环利用开展

36、方向：扩大煤矸石制砖、水泥等新型建材和筑基铺路的利用规模；探索煤矸石生产增白和超细高岭土膨润土、聚合氧化铝、陶粒、无机复合肥、特种硅铝铁合金等高附加值利用途径。粉煤灰是晶体矿物和非晶体矿物的混合物，其矿物组成的波动范围较大。一般晶体矿物为石英、莫来石、磁铁矿、氧化镁、生石灰及无水石膏等，非晶物相为玻璃体、无定型和次生褐铁矿，其中玻璃体质量分数占以上。粉煤灰循环利用开展方向：推广粉煤灰分选和粉磨等精细加工提高附加值，开发大掺量粉煤灰混凝土技术，提升粉煤灰加气混凝土及其制品、陶粒等利废建材，大幅提高利用量和利用比例。有序推进高铝粉煤灰提取氧化铝技术及其配套工程建设。推动煤电基地将粉煤灰用于煤矿井下

37、防治煤自燃和水患平安项目，激励粉煤灰复垦回填造地和生态利用。冶炼渣主要成分为浸出金属及其他伴生金属后残余的脉石或产生的沉淀物。火法冶炼渣多为复杂的混合物或化合物，其组成主要来自矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分。炉渣是各种氧化物的熔体化合物、固溶体、溶液以及共晶体等，如氟化钙、氯化钠、硅酸盐等。炉渣中含量最多的氧化物通常为、或，其总量可达以上。另外矿石中的其他金属元素也以各种形式存在于炉渣中。冶炼渣循环利用的方向主要包括钢厂推广应用钢渣零排放技术，加大钢渣处理、渣钢提纯、磁选等先进技术研发力度，大力开展钢渣余热自解稳定化处理，提高金属回收率，推广生产钢铁渣复合粉作水泥和混凝土掺和料；激励有色金属

38、冶炼渣在生产建筑、道路材料方面的利用。重点解决赤泥综合利用等技术难题。工业副产石膏主要来源于磷化工生产所排放的磷石膏、烟气脱硫产生的脱硫石膏、海盐生产形成的盐石膏、生产氢氟酸产生的氟石膏和发酵法制柠檬酸所产生的柠檬酸石膏等。磷石膏颜色呈灰色或微黄色，值为，化学成分比拟复杂，含有残留有机磷、无机磷、氟及其他物质。脱硫石膏的品位较高，但化学成分波动较大，并含有少量的亚硫酸钙。根据焚烧过程中使用的燃料特别是煤和洗涤过程中使用的石灰石灰石的不同，脱硫石膏中的杂质常有碳酸盐、二氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钠钾等。主要物相为型硫酸钙无水石膏、也称硬石膏，含少量二水硫酸钙、氟化物及其他杂质。氟石膏中的有害成

39、分主要是氟，含量一般在，其中可溶性氟含量仅为，其他以稳定的形式存在。由于氟石膏是一种无水石膏，水化反馈很慢，在水中溶解速度较二水石膏慢，假设不经改性处理直接掺入水泥作缓凝剂，会使水泥产生“假凝现象。不同的脱硫技术，如石灰石膏法、循环流化床法、氨法脱硫，其工业副产品对应为脱硫石膏、固硫灰渣、硫酸铵晶体。固硫灰渣化学组成由、等几种氧化物所组成，其中的、的含量都比拟高。矿物相主要以、等矿物为主。从资源再生利用的角度，循环流态化床法没有优势，吸收约产生的固硫灰渣，是石灰石膏法的倍，且渣物相成分复杂，难于利用。工业副产石膏循环利用的方向主要包括：大力推进大掺量工业副产石膏技术产业化，推广脱硫石膏、磷石膏

40、用作水泥缓凝剂以及生产纸面石膏板、石膏砌块、石膏商品砂浆等新型建筑材料。利用工业副产石膏开发混凝土复合材料，推进磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫铵碳酸钙等先进技术产业化。推开工业副产石膏制备高强石膏、石膏晶须及相关产品的研发和应用。积极探索农业领域应用，加快工业副产石膏改进盐碱地技术研究。目前，西部大宗典型矿山尾渣、各类冶炼及湿法别离渣累计约亿，如提钒尾渣、锂尾渣、锌镉渣等，占全国废渣贮存量的，而采选回收率低于全国平均水平的。因此要大力研发多金属矿尾渣有价元素高效富集提取技术、典型冶金废渣制备高性能交通项目材料、新型节能环保建筑材料的关键技术、高钛型高炉渣的资源化高附加值利用技术、有色金属冶炼

41、渣综合回收利用关键技术等。对主要重金属冶炼渣高效利用关键共性技术研究重点在重金属冶炼中间物料综合清洁利用技术；在有色金属资源清洁利用技术开发方面要加强难冶多金属矿产资源高效清洁与综合利用关键技术研究。针对低品位、共伴生矿及各类固体废弃物等非常规矿物资源具有矿相结构稳定或活性特点，研究它们的资源形态、结构转化过程物理耦合调控与质能相互作用规律；掌握非常规矿产资源组成、结构特征、物相重构与化学别离的能势关系、调控机制与转化规律；解决金属冶炼渣资源化综合利用的共性问题，如伴生金属元素回收，包括除主金属外的其他重金属元素、稀贵金属元素、铁金属元素等铁的回收尤为突出；脉石成分的资源化利用；重金属元素在后

42、续产品中的行为与调控办法。这些因素将决定金属渣的后续产品的性能与平安性及攻克难题的主要方向。电子废物处理与再生利用电子废物资源化“城市矿山矿物学：全球以上可工业化利用的矿产资源，已从地下转移到地上，最终在城市范围内正在或已变成垃圾，该类“垃圾资源高达数千亿，并还在以每年亿的数量增加。而靠工业文明开展起来的兴旺城市，正成为一座座永不枯竭的“城市矿山。我们把城市“垃圾中的金属、非金属、有机物以及高附加值的有色金属和稀贵金属加以回收利用，称为“城市挖矿。电子废弃物不同于一般城市垃圾，其特点是其高增长性、高危害性、高价值性及成分的复杂性和难处理性。目前我国电子产品社会保有量和每年的废弃量巨大，但与农作

43、物桔秆的情况一样，没有成熟的低本钱回收集中体系和政策，没有进行高质量的绿色回收转化与处理。电子废物资源化主要研究电子废物如各种电子元器件、电视、冰箱、洗衣机、电脑、手机等的拆解、分选、回收等处理工艺、设备及资源化利用技术，如针对电子废弃物中显示器、线路板等的破碎、别离、分选研究金属混合物的辨认尤其是贵金属、收集和提纯技术。结合地区和城市产业的特点，重点研究电子废弃物中有害成分对环境及人体危害的评价办法以及环境友好性评价，如废弃显示器玻璃环境毒性评价；研究屏别离技术与贵重金属绿色回收的根底科学问题及关键技术等。重点“塑性材料高效粉化技术、“有害物质的等离子体高温熔融技术、“贵金属复合提取技术等技

44、术开发，最大限度地实现电子废弃物的循环利用。对特色电子废物短流程高效回收与循环利用应当关注稀土永磁二次资源综合利用关键技术、稀土发光二次资源综合利用关键技术、太阳能板回收利用关键技术、废旧铜资源短流程直接再生利用关键技术、废旧二次电池直接复原熔炼金属资源循环利用技术研究等。建筑垃圾是下一个潜在可利用的固废资源，每年排放亿以上。建筑垃圾的资源化利用应着重从矿物学和材料学的角度研究其粒料的力学、颗粒学特性；用作低档路面基材加工方式；红砖的活性、胶凝性。建筑垃圾经过分选、粉碎、筛分成粗细骨料，代替天然骨料配制混凝土、建筑用砖和道路基材研究。建筑垃圾直接制成粗、细骨料和土，来替代局部天然砂石，制造混凝

45、土、再生砖和古建砖研究。建筑垃圾构件也可加工成再生材料构件，这与建筑的设计、撤除方式和回用规范等有关。、展望与结论矿物法有可能与物理法、化学法、生物法等一样成为工业固体废物资源化利用独特方式，为系统、科学、多途径的工业固体废物资源循环利用提供选择。固体废弃物矿物学研究查清固体废弃物的物质组成，精确测定有用和有害元素的赋存状态、矿物变化特征，主要物相的粒度、成分、嵌布特征、关联关系等，及在利用过程中矿物的工艺特性；研究固体废弃物在产生过程中的物相变化规律，总结在不同条件下固体废弃物的物相转变机理，以及物料成分、温度等条件对生成物相的粒度、成分、嵌布特征的影响规律。固体废弃物矿物学数据库，为潜在资

46、源的开发利用、计划优化提供根底数据和理论撑持。 工业固体废物资源化急需联合攻关解决一批共性和关键问题，针对我国特色低品位矿、难处理矿产资源，以及非传统二次资源，研发多金属高选择别离、稀散稀贵金属提取、伴生非金属资源利用、产业链接循环利用等关键技术，提高资源综合利用效率与环境平安水平，实现难转化、难别离矿、低品位矿，多金属非金属共伴生矿，冶金尾矿、冶金渣、粉煤灰、煤矸石等大宗工业废物的高效清洁利用。中低端非金属矿资源的提质、降杂、精制、转型，提高其高端性能和品质，瞄准特殊需求领域如深度脱除雾霾，航天分子筛空间站环控生保材料、促进变压吸附制氧和循环焚烧技术材料的开展；以优势非金属矿资源综合利用技术

47、开发室内甲醛吸附捕捉与降解的技术，室内外降尘非金属材料开发等。积极发展工业固体废物资源循环利用技术与产品的经济与环境平安评价，为工业固体废物资源循环利用提供评判规范。围绕工业固体废物成分结构性能设计加工工艺关系，建立工业固体废物循环利用全数据库的根底上，发展和加强工业固体废物资源提取和材料设计研究；从提取有用组分、原料、绿色高效材料的多角度全面评估，提供固废最优化综合利用途径。选择具有标志性固体废物如大宗工业固废和广泛应用的先进适用技术如生物冶金，以区域布局方式在重点行业如有色金属、电子、建材等龙头企业带动示范，形成固体废物回收利用循环产业集群，加快提升工业固体废物资源化的跨行业集成；综合使用

48、经济扶持政策促进固体资源化新型产业的现代化。参考文献：雷超固体废物处理与资源化技术的应用研究及开展综述神州，中国环境爱护产业协会固体废物处理利用委员会我国工业固体废物处理利用行业年开展综述中国环保产业，陈从喜，曹苏扬，王静波矿产资源综合利用与开展循环经济中国项目科学，李冷，朱国平论资源再生利用国际粉体技术与应用论坛论文集北京：中国建筑材料联合会，范振林中国矿产资源耗费与经济社会开展现代矿业，李国伟浅析矿山开采与环境资源爱护现状技术与市场，毕献武，董少花我国矿产资源高效清洁利用进展与展望矿物岩石地球化学通报，李佳，谷岩循环经济开展与环境爱护浅析河北建筑学院科技学报：社科版，陈德敏循环经济的核心内涵是资源循环利用中国人口资源与环境，