0 绪 论
0.1二次资源的定义及分类
0.1.1二次资源的定义
自然界中的“自然资源”（或“一次资源”）是指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。联合国文献对其含义解释为：“人在自然环境中发现的各种成分，只要它能以任何方式为人类提供福利的，都属于自然资源。”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，如矿物等，又包括地球演变中的产物，如植物、动物、景观要素、地形、水、空气、土壤和化石资源等。自然界中的一切自然资源，通常可分为不可再生资源（如矿产资源）和可再生资源（如水资源和生物资源等）两类，但两者的划分并不绝对，如果利用合理，保护得当，不可再生资源也可以转化为可再生资源，也可以持续发展。相反，如果开发与保护的关系得不到妥善解决，不仅不可再生资源难以持续，而且可再生资源也难以为可持续发展所用。
二次资源，通常是相对于自然资源亦或“一次资源”而言的。二次资源有时也称再生资源，即一般意义上的废弃物资源。其基本定义为：在社会的生产、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。它包括：工业生产中的废渣、粉尘、矿山尾矿、废水、废气、废旧金属等，农业生产中的农作物秸秆、家畜粪便等副产品，以及生产生活中的废橡胶、废纸、废塑料、电子废物等废弃物。所谓再生，实际上是指二次资源的再生利用。废弃物资源在物质性能上的可再生性，是其可二次利用的根本。循环利用二次原料是人类科学技术进步的结果，是保证自然资源合理开发利用，保持资源循环的必要手段，也是当今循环经济发展的重要内容。
0.1.2二次资源的分类
二次资源，按其来源可分为生产性二次资源和生活性二次资源；按其物质属性，二次资源又可分为有害物质和一般物质；按其化学成分则可分为有机物和无机物。而通常情况下，人们习惯按形状将其分为：固体二次资源和非固体二次资源。
0.1.2.1固体二次资源
按来源不同，固体二次资源主要包括以下六个类别。
（1）矿业固体二次资源
矿业固体二次资源主要是指矿山尾矿和废石。矿山尾矿为原矿石经选矿后所产生的废渣，废石是矿山开采过程中剥离和掘进产生的无工业价值的围岩和岩石。
（2）钢铁冶金固体二次资源
钢铁冶金固体二次资源主要是指在炼铁、炼钢以及其它特殊钢铁冶金中产生的各类渣尘，如：高炉渣、钢渣、铁合金渣、含铁尘泥及金属压延过程中产生的渣皮、铁屑等。
（3）有色冶炼固体二次资源
有色冶炼固体二次资源主要包括火法冶炼中形成的熔渣，如：铜渣、赤泥、铅锌渣以及有色尘泥，另外还有其它有色冶炼渣，如：镍渣、锡渣、锑渣、钼渣、钨渣等。
（4）化工固体二次资源
化工固体二次资源是指化工生产过程产生的固体、半固体或胶体状物质，也包括化工生产过程中的不合格产品、中间产品、副产品及相应的工艺废物等。典型的有：硫酸渣、铬渣、磷渣、电石渣以及废催化剂、硼泥、硫酸钼废渣等。
（5）煤系固体二次资源
煤系固体二次资源主要是指煤炭开采、加工和利用中产生的各种废弃物，如煤矸石、粉煤灰、锅炉渣等，这类废弃物占有全部工业固体废弃物的很大比例。
（6）特殊固体二次资源
特殊固体二次资源，泛指人类生活活动中产生的各类垃圾，如废金属、废纸、废塑料、废旧电池、电子废物等。
0.1.2.2非固体二次资源
非固体二次资源包括二次水资源和二次气资源。
（1）二次水资源
二次水资源主要是指工业活动和居民生活所产生的各类废水，如矿山废水、钢铁工业废水、有色冶金废水、化工及轻工业废水、其他工业废水及生活废水等。这些废水中存在各种重金属离子、有机物、无机物、微生物等成分，可通过有效处理，从中获取有用资源。
（2）二次气资源
二次气资源主要是指各类工业热工过程如冶金、化工炉窑，以及日常生活过程产生的各类废气，包括含无机化合物和含有机化合物的各类废气。对其处理或回收利用（如回收SO2、CO2等）不仅对环境有利，而且可获取某些重要有价气体资源。
0.2二次资源利用现状与发展
自然资源是人类赖以生存的基础。解决复杂资源和挑战新的资源领域，实现二次资源的资源化，是摆在我们面前刻不容缓的历史重任，也是缓解资源衰竭速度，提升资源承载能力的重要途径。
0.2.1矿业固体二次资源
0.2.1.1矿业固体二次资源利用现状
我国对矿产二次资源的回收利用和无害化处理起步较晚，据不完全统计，截止“十五”末，全国矿山产生的各类废石达162.3亿t，其中煤矸石35.6亿t，铁矿废石94亿t，有色金属矿废石25亿t，金矿废石4.6亿t，化工废石3亿t。全国矿山累计堆存尾矿50亿t，并以每年排放3亿多吨的速度递增。其中铁矿尾矿26亿t，有色金属矿尾矿21亿t，金矿尾矿2.7亿t，化工尾矿0.3亿t。大量有用资源进入尾矿、废石中，使其成为可进一步综合开发利用的二次矿产资源。目前的利用现状是，全国二次矿产资源综合开发平均利用率仅为
8.2%，约有30%的大中型矿山开展了综合利用，部分综合利用的二次矿产资源约为25%，完全没有综合利用的二次矿产资源占45%，全国20多万个集体、民营矿山基本无综合利用措施。许多尾矿中有用组分含量很高，却得不到有效利用。如：我国铜矿山尾矿中平均含铜0.126%，有的可达0.69%；我国某些矿山锡尾矿中锡的平均品位高达0.58%，甚至高于某些矿山的原矿品位。全国重点铁矿选矿厂的技术经济指标显示，铁矿尾矿中平均铁品位为10%（其中，磁性矿为7.93%，弱磁性矿为21.05%，多金属铁矿为15.76%），在已堆存的铁矿尾矿中，至少含有2.6亿t铁，若按全国铁精矿平均品位63.25%折算，相当于4.1亿t的铁精矿。而在已有的金矿尾矿中，其金量可达116.1t，相当于5座储量≥20t的大型金矿。
近年来，我国矿产资源综合利用取得了一定成绩，但矿产资源的综合利用率仍然很低，与发达国家相比平均约低20%。
0.2.1.2矿业固体二次资源利用的发展
我国矿业固体二次资源前景可观，发展潜力巨大。对其综合利用不仅可获得巨大的经济利益，而且还将大大减少环境污染负荷和次生灾害的发生。近年来在国家的大力倡导下，我国在矿业固体二次资源开发利用方面取得了显著技术进步。
（1）难处理低品位金矿及尾矿综合利用
针对难处理低品位金矿及尾矿，提出了破碎—筛分—洗矿、粗粒级堆浸、细粒级重选－炭浸的联合提金工艺。矿石经破碎后增设关键的筛分洗矿工艺，粗粒级矿石直接堆浸，细粒级矿浆经溜槽重选分级后进入炭浸工艺。解决了氧化矿石含泥高不宜直接堆浸的问题，缩短了浸出周期，提高了浸出率。
（2）钒钛磁铁矿尾矿综合利用
根据钒钛磁铁矿尾矿中，钛铁矿石与脉石矿物的磁性以及表面性质的差异，利用磁选－浮选工艺流程，将矿石与脉石矿物进行有效分离，提取高品位钛精矿。生产中采用新型无毒浮选捕收剂，避免了电选的粉尘污染，在生产过程中不会产生有毒物质。
（3）低品位硫化铜矿石或含铜废石生物提取技术及工程化
首先将矿石或含铜废石形成生物矿堆，经细菌反应氧化，产生物随浸出液带出矿堆进入溶液形成萃取原液，通过两级萃取，一级反萃，一级洗涤工艺，使Cu2+和其它金属杂质分离，并使Cu富集，反萃液再经电积得到标准高纯阴极铜。
0.2.2钢铁冶金固体二次资源
0.2.2.1钢铁冶金固体二次资源利用现状
钢铁冶金过程固体废物一般在生产过程中直接产生，有的则是在废气、废水处理过程中形成的次生物质。这些固体废物在堆集存放过程中发生物理、化学变化而污染环境，加之占据土地、损伤地表、污染水质等，给社会带来危害。钢铁工业固体二次资源的综合利用，既可通过回收和处理后返回钢铁主流程，又可以此为原料开发新的产品。钢铁工业固体二次资源主要有高炉渣、钢渣及各类含铁尘泥等。我国目前的利用现状是，包括国有大型企业在内的几乎所有钢铁企业，对二次渣尘的利用仍停留在传统的二次转移处理上，在线循环利用仅在个别新建项目中出现。现有的综合利用特点是，所开发的产品附加值普遍较低，如钢渣除了部分作为冶金溶剂、炼钢粉尘经加工作为化渣剂使用外，冶金渣基本还是用于代替部分砂石使用，多数用作水泥掺合料或建筑材料使用。钢渣虽然作为农用肥料和土壤改良剂进行了相当的研究和开发，但主要还是简单地利用其中的一些有效成分，如CaO、MgO、SiO2和P2O5，其肥效低，应用范围较小。另外，冶金渣虽己经被用于水泥生产，但冶金渣的活性远不及硅酸盐水泥的活性，其许多内在关系和机理尚未查清。
当前，我国高炉渣的回收利用率为80%左右，同比德国回收利用率为99%，日本为97%。我国利用率相对较低。上世纪70年代后，工业发达国家，如英、美等国家几乎将高炉渣100%全部利用，而我国至目前仍不能充分利用，尤其是不能高效利用。
0.2.2.2钢铁冶金固体二次资源利用的发展
在钢铁冶金固体二次资源利用过程中存在诸多问题，在广大科技工作者不断努力下，有力推动了该领域的科技进步，形成了多项具有代表性的成果。
（1）含铁渣尘在线循环高效利用关键技术与工业应用
针对炼钢渣尘特点，采用特殊介质对转炉LT干式粉尘及AOD、EAF粉尘实行快速表面处理。其产品冷压球团强度高、水分低、长期存放不粉化，超出目前国外同类产品的存放时限。冷压球团可在线循环于冶炼主流程，实现循环利用和改善环境的双重目的。
（2）钢渣综合开发利用
将钢渣进行破碎、筛分、磁选、烘干、粉磨、分选后获得用作水泥和混凝土使用的高活性掺合料－细磨钢渣粉。钢渣粉等量取代水泥（可替代10%-40%）配置的混凝土不但具有很高的后期强度，且具有耐磨性好、抗碳化性好、韧性好、抗渗性能好和提高混凝土后期强度、降低混凝土水化热等突出优点。
（3）钢渣熔剂技术
将钢渣经破碎、磁选、筛分等工序，回收部分金属铁，并使钢渣达到一定的粒度后，利用钢渣中的钙、镁、铁等有益成分，替代石灰用作炼铁烧结矿的熔剂，可有效降低烧结矿生产运行成本。
0.2.3有色冶炼固体二次资源
0.2.3.1有色冶炼固体二次资源利用现状
我国铜、铅、锌资源保有年限约为10年，铝土矿铝硅比在7以上的储量，其保有年限也仅为10年左右，只有大力开发有色冶炼固体二次资源才能保证我国有色工业的可持续发2+
展。我国目前有色金属加工业每年产生的各种废渣达3175万t，这类炉渣主要是铜渣、铅锌渣和镍渣，大多数作水淬处理，主要成分为SiO2。目前75%的铜渣和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。有色金属冶炼废渣品种多，成分复杂，有价元素含量高，其蕴藏的经济效益巨大。
锌是目前世界上循环利用较好的金属之一。在我国随着镀锌钢材及其它锌铅防腐钢材消费量的增加以及钢铁厂废钢消耗量的不断提高，钢铁企业含锌粉尘的产量和其中的锌含量也不断增加，高锌尘泥主要来源于高炉瓦斯泥（或灰）、转炉二次除尘灰、电炉粉尘等，其回收利用价值很高。目前对锌含量小于1%的冶金尘泥，主要用于烧结配料，实现内部循环。而高锌的含铁尘泥（Zn≥1%）一般以露天堆放为主。
在铅锌冶炼中，有毒固体废弃物数量约占2%左右，如铅冶炼含砷烟尘及砷钙渣、湿法炼锌浸出渣、中和净化渣等。另有8%左右的低毒性固体废弃物，无毒固体废料约占总固体废料的90%左右，如铅水淬渣、锌蒸馏罐渣和湿法炼锌挥发窑渣等，这部分废料常用于水泥配料和路基用料等。围绕上述各类含锌废渣和尘泥的资源化，目前已形成许多如：磁选法、回转窑法、转底炉法及其他综合利用处理技术。
在再生铝技术装备方面与发达国家相比差距较大，发达国家的回收企业采用先进的预处理技术，对废铝进行有效分选和分类，对含油、水、铁等杂质的废铝进行切屑、干燥、净化除杂和分检处理，在资源的最佳配置上获取最大化利益，我国目前尚无此类处理厂家。
0.2.3.2有色冶炼固体二次资源利用的发展
有色冶金废渣中有价金属的回收利用越来越受到普遍重视。一些低污染、低能耗、技术及经济可行的有色冶炼固体二次资源新工艺技术得到发展，并不断转化为生产力。
（1）湿法冶金技术
在铅锌精矿烧结焙烧时，精矿中铅、镉、铊、汞及其化合物易于挥发，并富集于烟尘中。采用湿法冶金技术可从含镉烟尘中单独提取镉、铊。其工艺为：酸浸－净化－锌粉置换－海绵镉，海绵镉送精馏提纯产出精镉；含铊海绵镉－氧化－水浸、净化、置换－海绵铊，再经压团熔铸可得到金属铊。对Ni、Cu、Co含量较高的镍渣，通过酸浸一次提取镍渣中的Ni、Cu、Co，再结晶脱水，而后加入碳酸钠可实现铜、镍和钴的有效分离，并最终获得硫酸镍、硫酸铜和硫酸钴合格产品。
此外，采用选择性碱浸－酸中和－电积湿法冶金技术，可从铜冶炼渣中提炼精碲。其浸出率可达96%～97%，流程碲的回收率达80%。
（2）火法冶金技术
对处理锡铅阳极泥产出的含金银硝酸渣，可采用火法冶金技术经氧化焙烧，焙砂再经硫酸化焙烧、浸出提取银，浸出渣则在硫酸、盐酸低酸度混酸溶液中，在加入氯化钠时优先浸金。所得到的金粉、银粉均能达到99.99%，金、银回收率可分别达到98%和95%。
对硬质合金冶炼中采用碱压煮工艺生产仲钨酸铵及蓝钨产出的钨渣，目前多用火法冶炼与湿法技术相结合回收渣中的有价金属。即：对钨渣还原熔炼得到含铁、锰、钨、铌、钽等元素的多元铁合金、钨铁合金以及含铀、钍、钪等元素的熔炼渣。钨铁合金用于铸铁件，熔炼渣则采用湿法处理，分别回收氧化钪、重铀酸和硝酸钍等产品。
0.2.4化工固体二次资源
0.2.4.1化工固体二次资源利用现状
化工固体废弃物种类多，有毒物质含量高，产生量大。一般每生产1t产品就会产生1~3t固体废弃物，有的甚至高达12t之多。化工固废中有相当部分具有急毒性和腐蚀性，尤其是危险废物中有毒物质对环境和人类会构成巨大威胁。必须对其进行处理，对化工固体二次资源进行加工处理，不仅可回收废物中有用物质从而获得经济效益，而且也可取得良好的环境效益。
近20年来，我国加大了在生产工艺中更新设备，改进操作方式，推行无废或低废工艺的力度，尽可能把污染消除在生产过程中。生产苯胺的传统工艺采用铁粉还原法，生产过程中产生大量含有硝基苯、苯胺的铁泥废渣和废水，造成环境污染和资源浪费。通过成功开发出加氢法制苯胺新工艺后，铁泥废渣产生量由原来的2500kg/t减少到5kg/t，废水排放量由每吨产品产生4000kg降到400kg，能耗却减少1/2，苯胺回收率达到99%。
加强综合利用，重视对固体废弃物的回收或将其转化为有用产品。对较高含量有色金属的硫酸渣采取适当技术，在获得硫酸渣精矿的同时获取金和银，使这一类固废得到综合回收和高效利用。磷化渣含较高的PO4、Fe和Zn，通过一系列物理化学方法对其进行再利用，可制备出磷酸三钠、脱脂剂、除油除锈剂，配制磷化液、制防锈颜料、铺路建筑填料、氨硫除臭剂等。另外，在对化工固体二次资源处理中，努力实现固废无害化技术。如通过焚烧、热解、化学氧化等方式，改变固废中有害物质的性质，使其转化成无毒无害物质。
0.2.4.2化工固体二次资源利用的发展
我国化工固体废弃物处理与综合利用有了很大发展，开发出一批可操作性强、经济效益好的综合利用新技术，大大推动了化工固体二次资源利用的科技进步。
（1）综合回收化工废渣、废料
在盐化工副产品综合利用中，对外排的苦卤生产氯化钾产生的副产品—高温盐废渣，可采用离心分离技术，利用废渣中一水硫酸镁和氯化钠在粒径上的明显差别，将氯化钠分离，制成工业盐，同时利用快速过滤－干燥工艺获得一水硫酸镁产品。此技术可大量利用高温盐废渣，减轻海滩污染。
对于一类钕铁硼废料，采用全溶剂法综合回收。通过盐酸溶解和钴优先萃取，再经反萃、饱和草酸溶液沉淀获得草酸钴，萃钴后溶液采用全萃取将稀土萃出与铁分离，并将FeCl2氧化、沉淀、锻烧制成铁红。对分离后的钕采用熔盐电解法制取金属钕，而硼则以单质形式存在于浸出渣中，用酸法将其制成硼酸。
（2）固体废渣处理与利用
利用全封闭、全循环的铁合金生产技术和装置处理重铬酸盐废渣，是将强氧化性、偏酸性、水溶性、剧毒性的Cr6+在强还原性、偏碱性、高温冶炼条件下转化为不溶性、偏中性、无毒性的稳定的Cr3+和金属Cr，转化率达到99.97%以上。该技术的运用可以消除废渣对周围水源、土地的污染，对铬盐浸出残渣、金属铬残渣的无害化处理极为有效。
对磷石膏废渣的利用，采用制硫酸联产水泥技术，将磷石膏废渣经处理与焦炭及辅助材料进行反应，生成的CaO与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等发生矿化反应，生成水泥熟料。SO2气体经处理，催化氧化成SO3制得H2SO4。此项技术对于综合利用磷石膏废渣具有重要意义。
0.2.5煤系固体二次资源
0.2.5.1煤系固体二次资源利用现状
煤系固体二次资源主要是指煤矸石和粉煤灰。煤矸石是煤炭开采、洗煤加工过程中产生的废弃岩石，约占煤炭产量的15%左右。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，全国煤矸石每年排放总量达1亿t以上，约占全国工业废渣排放量的1/4。目前全国煤矸石的总积存量已达30亿t以上，形成矸石山1000多座，占地1.2万公顷，而且仍在逐年增长。煤矸石一般露天堆放，风化分解过程产生大量粉尘、含重金属离子的酸性水，污染大气、地表水或地下水。我国有近1/3的矸石山，由于含有残煤、碳质泥岩、碎木材、硫铁矿物而发生自燃，排放出大量的CO、CO2、SO2、H2S有害气体，给环境带来极大危害。
粉煤灰主要来自火力发电厂煤燃烧烟气中收集的细灰。目前，我国发电厂粉煤灰的年排放量逐年增加，已由原来的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。粉煤灰的合理开发利用不仅是为了满足对能源和资源的需要，也是解决环境污染的需要。尽3-2+2+
管我国粉煤灰的利用率已达到40%，但与欧美国家比，相对还很低。
在煤矸石和粉煤灰的利用方面，国家给予了充分重视和政策导向，对更好开发利用这类二次资源起到了积极的推动作用。如利用发热值达到6270kJ/kg的煤矸石可不经过洗选，就近用作流化床锅炉的燃料，所产生的热量既可发电，也可用作采暖供热。在煤矸石深加工方面近些年也取得长足进步，如用煤矸石制备SiC或SiC-Al2O3复相材料（β-SiC超细粉），以及用煤矸石和无烟煤合成β-SiC-Al2O3等。此外，利用富含高岭石的煤矸石还成功生产出4A分子筛。
目前已开发出粉煤灰磷肥、硅复合肥，在农业生产中发挥了积极作用；从粉煤灰中分离出的玻璃微珠，利用它的形态效应及表面微集料效应，改性活化后可作为不饱和聚酯树脂玻璃钢的填充料。
0.2.5.2煤系固体二次资源利用的发展
煤系固体二次资源处置和利用将是一项长期的任务，由于煤系固体二次资源种类日趋复杂和多样化，其资源化利用也在不断向多元化方向发展。我国近时期以来，在这一领域得到长足发展，并形成一批重要成果。
（1）制新型陶瓷
煤矸石经粉碎、预烧、骨料分级后，以5%的聚乙烯醇溶液为粘合剂，将熟料塑化成型，经高温烧制出显气孔率在5.5%~51.0%，平均孔径在2.0~41.5µm，抗弯强度为3.0~23.2MPa的孔径分布狭窄的多孔陶瓷材料。利用富含高岭石的煤矸石，采取碳热还原氮化的方法可制取赛隆陶瓷。
（2）粉煤灰用于煤矿井下巷道锚喷支护
该技术根据粉煤灰的特性，将其用作井下巷道锚喷支护混凝土配料代替部分胶凝材料和细集料，可以改善巷道喷射料的力学性能和流变性能，也适用于其它地下工程。
（3）水处理
粉煤灰可有效去除富营养型湖泊表层水和间隙水中的磷酸酶，对造纸、印染、中草药等废水（含氟、酚、铁、油、铬、铜等）具有一定净化作用。此外，粉煤灰处理印染废水，脱色率达95%，COD去除率达96.2%。粉煤灰与硫酸渣和固体NaCl混合制得集物理吸附和化学混凝为一体的混凝剂，与无机高分子絮凝剂PSA配合处理焦化废水，SS、COD、色度和酚的去除率分别可达95%、86%、96%和92%。
0.2.6其它二次资源
0.2.6.1其它二次资源综合利用的现状
我国工业危险废物的产生量逐年增加，每年产生的工业危险废物约1000万t，其中40%得到了综合利用。城市垃圾堆埋和燃烧产生的大量CO2、CO和CH4气体，以及SOx、NOx、CO2已成为严重的污染源。
目前，我国年产生矿坑水约2000亿t，而利用率仅为4.2%。中国钢铁工业的吨钢新水用量、吨钢外排废水量及工业用水重复利用率等指标与国外先进企业相比，差距明显。我国采煤中，向大气排放瓦斯达194亿m3/a，利用率最高约25%。近年来我国有色金属矿山每年大约需要排放工业废水5～6亿t，生产过程中产生烟气500亿m3，其中含硫近500万t，氟化物2万t。
随着我国城镇化进程的加快，以及人民生活方式的变化和生活水平的提高，数量庞大的城市垃圾已对城市及周围的生态环境构成严重威胁。全国城市生活垃圾的历年堆积量已达70亿t，侵占土地面积5亿m2。我国城市垃圾年产量已达1.5亿t，城市生活垃圾的人均日产量为0.9～1.2kg，且每年以8%～10%的速度递增，城市垃圾问题已经成为我国和当今世界最严重的公害之一。我国城市生活垃圾的处理方法，目前仍以卫生填埋和高温堆肥为主，其中卫生填埋约占79.2%，符合标准的卫生填埋不足20%，高温堆肥约占18.8%，焚烧处理
约占2%。
我国电子垃圾的数量以每年5%～10%的速度迅速增加，其处理方法基本是手工作坊式的小型拆解厂，将电子废弃物在收集厂人工分解，再利用酸性液体置换废弃物中的贵金属；或是具有一定规模的企业，将电子废弃物进行集中分离，从中获取原料，残余物送往垃圾厂处理。而采用先进的综合利用技术分离电子废弃物中可再生的贵重金属原料，如金、银、铜、锡、钯等，以及回收玻璃纤维、塑胶粉末等有价物质的尚不多见。无论是电子废弃物处理的技术水平，还是电子废弃物处理的管理水平，我国都还处于起步阶段。
0.2.6.2其它二次资源综合利用技术的发展
世界各国循环利用工业废水十分普遍，发达国家有色金属行业废水利用率达到90%~95%，有些还从废水中回收铜、铅、锡、镉等有价金属。近年来我国在回水利用方面取得了显著进步，如循环用水、串级供水、污水回用技术，该技术可根据企业各工序对水质要求的不同，设置工业用水、过滤水、软水和纯水四个供水系统，其主要用途是作为循环系统的补充水，可实现用水循环率95%以上，从源头上实现废水排放的减量化。
焦炉干熄焦（CDQ）回收余热技术，是近年来我国余能利用的一项重要技术成果，它不仅可用于发电，并节约了大量熄焦用水，也提高了焦炭的质量。高炉炉顶煤气压差发电（TRT）装置在我国的大型钢铁企业得到广泛应用，目前已有250余座高炉配套了TRT装置，其中1000m以上高炉TRT普及率已超过90%。
世界工业发达国家对二氧化硫烟气用于制造硫酸，其回收利用率达到95%以上。我国在气体回收方面也已取得进展，如氯化氢气体回收技术、吸附精馏法回收二氧化碳技术以及汽雾、烟尘净化及有机废气回收技术等均得到较好发展。
丁基橡胶高温连续再生工艺，是将丁基橡胶碎成胶粉，给入高温连续脱硫装置，在高温、常压、动态剪切力作用下分子键迅速发生裂解，经降解和冷却、脱硫以及后续提炼、精炼、过滤等得到丁基再生橡胶。
0.3二次资源利用与可持续发展
0.3.1面临的问题和挑战
中国在经历经济高速发展之后，正面临资源、能源与环境空前严峻的“瓶颈”制约。当前中国GDP总量占世界经济总量的9%，但我们消费的原油、原煤、铁矿石、钢材、氧化铝、水泥却分别占世界的7.4%、31%、30%、27%、25%和40%。到2020年，我国矿产资源的需求量分别为：铜650万t，铝1440万t，铅260万t，锌500万t，10种有色金属总量为3000万t。与此同时，我国矿产资源开发利用损耗大，浪费严重。目前采选回收率仅为60%，比发达国家低10%～20%，共伴生金属综合利用率只有30%~50%，仅为发达国家的1/2。我国能源消耗量占世界11%，产出仅占世界的3%。自上世纪末以来，我国的能源总消耗量每年增长约5%，是世界平均增长率的近3倍。
环境污染的加剧，无疑在不断压缩我国经济可持续发展的有效空间。我国7大水系抽样调查结果表明，受污染水面高达58%；全世界20个空气污染最严重的城市中，我国城市占16个，30%的农田由于遭受酸雨的影响而减产。在过去高速发展的20多年里，每年由于环境污染而造成的损失约占GDP总量的10%。我国城市生活垃圾的处置能力还不高，焚烧法在我国刚刚起步，所需设备的运行成本庞大，甚至超过了焚烧废弃物所回收热能而产生的效益，燃烧过程中产生的粉尘、有毒有害气体、重金属、二噁英等污染物二次污染问题突出。在矿山，一些重度污染矿区，其粉尘中游离的SiO2含量高达39%，微细呼吸性粉尘含量高达95%。
我国采、选、冶生产过程对环境的影响严重；95%以上的原煤未经精选脱硫；有色金属冶炼中废气多未回收或处理，致使大量的SO2气体直接进入大气。金属矿山废渣、尾矿以及贵金属矿产氰化处理废液排放的开放性，导致有毒的重金属离子汞、铅、镉及氰化物等广泛3
散布。非金属建材矿山不加节制地设点，呈星罗棋布式开山劈石，一座座高耸的排土场和尾矿坝不作充填和综合利用，露天矿坑闭坑后不予回填，弃之不顾等等。我国粗放型的经济增长方式还没有得到根本转变，资源与环境矛盾日趋显现，已成为遏制我国经济持续发展的尖锐问题。
0.3.2二次资源利用与可持续发展
“十五”期间我国共回收利用废钢约2.37亿t，比“九五”增加一倍以上。我国钢、有色金属、纸浆等产品近1/3的原料来自二次资源，并已成为资源供给的重要渠道。50%以上的钒、22%以上的黄金、50%以上的钯、镓、铟、锗等稀有金属来自于综合利用。根据国家发布的《“十一五”资源综合利用指导意见》，到2010年要实现矿产资源总回收率与共伴生矿产综合利用率在“十五”末基础上各提高5%，即分别达到35%和40%；工业固体废物综合利用率达到60%，其中粉煤灰综合利用率达到75%，煤矸石达到70%；主要二次资源回收利用率提高到65%。“十一五”资源综合利用，确定了以大宗短缺资源、战略性资源和贵重资源综合利用，以排放量大、存放量大、资源化潜力大的废弃物的大宗利用和高效利用，以构建再生资源回收体系、建设和提高再生资源产业整体水平为重点来确定资源综合利用主要发展领域。提出了共伴生矿产资源综合开发利用工程、大宗固体废弃物资源化利用工程、再生金属加工产业化工程等资源综合利用重点工程。到2010年要求10种有色金属的单位产品综合能耗和水耗有较大幅度的降低，重点企业指标要接近和达到国际先进水平。要求水的重复利用率要提高10%，力争更多的企业实现废水零排放；降低SO2排放，减少固体废弃物的堆存，大幅度提高有价元素综合利用水平，全面提高资源循环利用率。
为达到上述目标，实现我国国民经济健康可持续发展，我们必须走发展循环经济的道路，必须坚持资源节约、循环利用的战略取向。二次资源高效综合利用已成为完成我国工业化进程和我国经济可持续发展的需要，也是全人类可持续发展的需要。
思考题
1.什么是二次资源？主要有哪些种类？
2.二次资源开发利用对国民经济可持续发展的作用？
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0 绪 论
0.1二次资源的定义及分类
0.1.1二次资源的定义
自然界中的“自然资源”（或“一次资源”）是指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。联合国文献对其含义解释为：“人在自然环境中发现的各种成分，只要它能以任何方式为人类提供福利的，都属于自然资源。”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，如矿物等，又包括地球演变中的产物，如植物、动物、景观要素、地形、水、空气、土壤和化石资源等。自然界中的一切自然资源，通常可分为不可再生资源（如矿产资源）和可再生资源（如水资源和生物资源等）两类，但两者的划分并不绝对，如果利用合理，保护得当，不可再生资源也可以转化为可再生资源，也可以持续发展。相反，如果开发与保护的关系得不到妥善解决，不仅不可再生资源难以持续，而且可再生资源也难以为可持续发展所用。
二次资源，通常是相对于自然资源亦或“一次资源”而言的。二次资源有时也称再生资源，即一般意义上的废弃物资源。其基本定义为：在社会的生产、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。它包括：工业生产中的废渣、粉尘、矿山尾矿、废水、废气、废旧金属等，农业生产中的农作物秸秆、家畜粪便等副产品，以及生产生活中的废橡胶、废纸、废塑料、电子废物等废弃物。所谓再生，实际上是指二次资源的再生利用。废弃物资源在物质性能上的可再生性，是其可二次利用的根本。循环利用二次原料是人类科学技术进步的结果，是保证自然资源合理开发利用，保持资源循环的必要手段，也是当今循环经济发展的重要内容。
0.1.2二次资源的分类
二次资源，按其来源可分为生产性二次资源和生活性二次资源；按其物质属性，二次资源又可分为有害物质和一般物质；按其化学成分则可分为有机物和无机物。而通常情况下，人们习惯按形状将其分为：固体二次资源和非固体二次资源。
0.1.2.1固体二次资源
按来源不同，固体二次资源主要包括以下六个类别。
（1）矿业固体二次资源
矿业固体二次资源主要是指矿山尾矿和废石。矿山尾矿为原矿石经选矿后所产生的废渣，废石是矿山开采过程中剥离和掘进产生的无工业价值的围岩和岩石。
（2）钢铁冶金固体二次资源
钢铁冶金固体二次资源主要是指在炼铁、炼钢以及其它特殊钢铁冶金中产生的各类渣尘，如：高炉渣、钢渣、铁合金渣、含铁尘泥及金属压延过程中产生的渣皮、铁屑等。
（3）有色冶炼固体二次资源
有色冶炼固体二次资源主要包括火法冶炼中形成的熔渣，如：铜渣、赤泥、铅锌渣以及有色尘泥，另外还有其它有色冶炼渣，如：镍渣、锡渣、锑渣、钼渣、钨渣等。
（4）化工固体二次资源
化工固体二次资源是指化工生产过程产生的固体、半固体或胶体状物质，也包括化工生产过程中的不合格产品、中间产品、副产品及相应的工艺废物等。典型的有：硫酸渣、铬渣、磷渣、电石渣以及废催化剂、硼泥、硫酸钼废渣等。
（5）煤系固体二次资源
煤系固体二次资源主要是指煤炭开采、加工和利用中产生的各种废弃物，如煤矸石、粉煤灰、锅炉渣等，这类废弃物占有全部工业固体废弃物的很大比例。
（6）特殊固体二次资源
特殊固体二次资源，泛指人类生活活动中产生的各类垃圾，如废金属、废纸、废塑料、废旧电池、电子废物等。
0.1.2.2非固体二次资源
非固体二次资源包括二次水资源和二次气资源。
（1）二次水资源
二次水资源主要是指工业活动和居民生活所产生的各类废水，如矿山废水、钢铁工业废水、有色冶金废水、化工及轻工业废水、其他工业废水及生活废水等。这些废水中存在各种重金属离子、有机物、无机物、微生物等成分，可通过有效处理，从中获取有用资源。
（2）二次气资源
二次气资源主要是指各类工业热工过程如冶金、化工炉窑，以及日常生活过程产生的各类废气，包括含无机化合物和含有机化合物的各类废气。对其处理或回收利用（如回收SO2、CO2等）不仅对环境有利，而且可获取某些重要有价气体资源。
0.2二次资源利用现状与发展
自然资源是人类赖以生存的基础。解决复杂资源和挑战新的资源领域，实现二次资源的资源化，是摆在我们面前刻不容缓的历史重任，也是缓解资源衰竭速度，提升资源承载能力的重要途径。
0.2.1矿业固体二次资源
0.2.1.1矿业固体二次资源利用现状
我国对矿产二次资源的回收利用和无害化处理起步较晚，据不完全统计，截止“十五”末，全国矿山产生的各类废石达162.3亿t，其中煤矸石35.6亿t，铁矿废石94亿t，有色金属矿废石25亿t，金矿废石4.6亿t，化工废石3亿t。全国矿山累计堆存尾矿50亿t，并以每年排放3亿多吨的速度递增。其中铁矿尾矿26亿t，有色金属矿尾矿21亿t，金矿尾矿2.7亿t，化工尾矿0.3亿t。大量有用资源进入尾矿、废石中，使其成为可进一步综合开发利用的二次矿产资源。目前的利用现状是，全国二次矿产资源综合开发平均利用率仅为
8.2%，约有30%的大中型矿山开展了综合利用，部分综合利用的二次矿产资源约为25%，完全没有综合利用的二次矿产资源占45%，全国20多万个集体、民营矿山基本无综合利用措施。许多尾矿中有用组分含量很高，却得不到有效利用。如：我国铜矿山尾矿中平均含铜0.126%，有的可达0.69%；我国某些矿山锡尾矿中锡的平均品位高达0.58%，甚至高于某些矿山的原矿品位。全国重点铁矿选矿厂的技术经济指标显示，铁矿尾矿中平均铁品位为10%（其中，磁性矿为7.93%，弱磁性矿为21.05%，多金属铁矿为15.76%），在已堆存的铁矿尾矿中，至少含有2.6亿t铁，若按全国铁精矿平均品位63.25%折算，相当于4.1亿t的铁精矿。而在已有的金矿尾矿中，其金量可达116.1t，相当于5座储量≥20t的大型金矿。
近年来，我国矿产资源综合利用取得了一定成绩，但矿产资源的综合利用率仍然很低，与发达国家相比平均约低20%。
0.2.1.2矿业固体二次资源利用的发展
我国矿业固体二次资源前景可观，发展潜力巨大。对其综合利用不仅可获得巨大的经济利益，而且还将大大减少环境污染负荷和次生灾害的发生。近年来在国家的大力倡导下，我国在矿业固体二次资源开发利用方面取得了显著技术进步。
（1）难处理低品位金矿及尾矿综合利用
针对难处理低品位金矿及尾矿，提出了破碎—筛分—洗矿、粗粒级堆浸、细粒级重选－炭浸的联合提金工艺。矿石经破碎后增设关键的筛分洗矿工艺，粗粒级矿石直接堆浸，细粒级矿浆经溜槽重选分级后进入炭浸工艺。解决了氧化矿石含泥高不宜直接堆浸的问题，缩短了浸出周期，提高了浸出率。
（2）钒钛磁铁矿尾矿综合利用
根据钒钛磁铁矿尾矿中，钛铁矿石与脉石矿物的磁性以及表面性质的差异，利用磁选－浮选工艺流程，将矿石与脉石矿物进行有效分离，提取高品位钛精矿。生产中采用新型无毒浮选捕收剂，避免了电选的粉尘污染，在生产过程中不会产生有毒物质。
（3）低品位硫化铜矿石或含铜废石生物提取技术及工程化
首先将矿石或含铜废石形成生物矿堆，经细菌反应氧化，产生物随浸出液带出矿堆进入溶液形成萃取原液，通过两级萃取，一级反萃，一级洗涤工艺，使Cu2+和其它金属杂质分离，并使Cu富集，反萃液再经电积得到标准高纯阴极铜。
0.2.2钢铁冶金固体二次资源
0.2.2.1钢铁冶金固体二次资源利用现状
钢铁冶金过程固体废物一般在生产过程中直接产生，有的则是在废气、废水处理过程中形成的次生物质。这些固体废物在堆集存放过程中发生物理、化学变化而污染环境，加之占据土地、损伤地表、污染水质等，给社会带来危害。钢铁工业固体二次资源的综合利用，既可通过回收和处理后返回钢铁主流程，又可以此为原料开发新的产品。钢铁工业固体二次资源主要有高炉渣、钢渣及各类含铁尘泥等。我国目前的利用现状是，包括国有大型企业在内的几乎所有钢铁企业，对二次渣尘的利用仍停留在传统的二次转移处理上，在线循环利用仅在个别新建项目中出现。现有的综合利用特点是，所开发的产品附加值普遍较低，如钢渣除了部分作为冶金溶剂、炼钢粉尘经加工作为化渣剂使用外，冶金渣基本还是用于代替部分砂石使用，多数用作水泥掺合料或建筑材料使用。钢渣虽然作为农用肥料和土壤改良剂进行了相当的研究和开发，但主要还是简单地利用其中的一些有效成分，如CaO、MgO、SiO2和P2O5，其肥效低，应用范围较小。另外，冶金渣虽己经被用于水泥生产，但冶金渣的活性远不及硅酸盐水泥的活性，其许多内在关系和机理尚未查清。
当前，我国高炉渣的回收利用率为80%左右，同比德国回收利用率为99%，日本为97%。我国利用率相对较低。上世纪70年代后，工业发达国家，如英、美等国家几乎将高炉渣100%全部利用，而我国至目前仍不能充分利用，尤其是不能高效利用。
0.2.2.2钢铁冶金固体二次资源利用的发展
在钢铁冶金固体二次资源利用过程中存在诸多问题，在广大科技工作者不断努力下，有力推动了该领域的科技进步，形成了多项具有代表性的成果。
（1）含铁渣尘在线循环高效利用关键技术与工业应用
针对炼钢渣尘特点，采用特殊介质对转炉LT干式粉尘及AOD、EAF粉尘实行快速表面处理。其产品冷压球团强度高、水分低、长期存放不粉化，超出目前国外同类产品的存放时限。冷压球团可在线循环于冶炼主流程，实现循环利用和改善环境的双重目的。
（2）钢渣综合开发利用
将钢渣进行破碎、筛分、磁选、烘干、粉磨、分选后获得用作水泥和混凝土使用的高活性掺合料－细磨钢渣粉。钢渣粉等量取代水泥（可替代10%-40%）配置的混凝土不但具有很高的后期强度，且具有耐磨性好、抗碳化性好、韧性好、抗渗性能好和提高混凝土后期强度、降低混凝土水化热等突出优点。
（3）钢渣熔剂技术
将钢渣经破碎、磁选、筛分等工序，回收部分金属铁，并使钢渣达到一定的粒度后，利用钢渣中的钙、镁、铁等有益成分，替代石灰用作炼铁烧结矿的熔剂，可有效降低烧结矿生产运行成本。
0.2.3有色冶炼固体二次资源
0.2.3.1有色冶炼固体二次资源利用现状
我国铜、铅、锌资源保有年限约为10年，铝土矿铝硅比在7以上的储量，其保有年限也仅为10年左右，只有大力开发有色冶炼固体二次资源才能保证我国有色工业的可持续发2+
展。我国目前有色金属加工业每年产生的各种废渣达3175万t，这类炉渣主要是铜渣、铅锌渣和镍渣，大多数作水淬处理，主要成分为SiO2。目前75%的铜渣和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。有色金属冶炼废渣品种多，成分复杂，有价元素含量高，其蕴藏的经济效益巨大。
锌是目前世界上循环利用较好的金属之一。在我国随着镀锌钢材及其它锌铅防腐钢材消费量的增加以及钢铁厂废钢消耗量的不断提高，钢铁企业含锌粉尘的产量和其中的锌含量也不断增加，高锌尘泥主要来源于高炉瓦斯泥（或灰）、转炉二次除尘灰、电炉粉尘等，其回收利用价值很高。目前对锌含量小于1%的冶金尘泥，主要用于烧结配料，实现内部循环。而高锌的含铁尘泥（Zn≥1%）一般以露天堆放为主。
在铅锌冶炼中，有毒固体废弃物数量约占2%左右，如铅冶炼含砷烟尘及砷钙渣、湿法炼锌浸出渣、中和净化渣等。另有8%左右的低毒性固体废弃物，无毒固体废料约占总固体废料的90%左右，如铅水淬渣、锌蒸馏罐渣和湿法炼锌挥发窑渣等，这部分废料常用于水泥配料和路基用料等。围绕上述各类含锌废渣和尘泥的资源化，目前已形成许多如：磁选法、回转窑法、转底炉法及其他综合利用处理技术。
在再生铝技术装备方面与发达国家相比差距较大，发达国家的回收企业采用先进的预处理技术，对废铝进行有效分选和分类，对含油、水、铁等杂质的废铝进行切屑、干燥、净化除杂和分检处理，在资源的最佳配置上获取最大化利益，我国目前尚无此类处理厂家。
0.2.3.2有色冶炼固体二次资源利用的发展
有色冶金废渣中有价金属的回收利用越来越受到普遍重视。一些低污染、低能耗、技术及经济可行的有色冶炼固体二次资源新工艺技术得到发展，并不断转化为生产力。
（1）湿法冶金技术
在铅锌精矿烧结焙烧时，精矿中铅、镉、铊、汞及其化合物易于挥发，并富集于烟尘中。采用湿法冶金技术可从含镉烟尘中单独提取镉、铊。其工艺为：酸浸－净化－锌粉置换－海绵镉，海绵镉送精馏提纯产出精镉；含铊海绵镉－氧化－水浸、净化、置换－海绵铊，再经压团熔铸可得到金属铊。对Ni、Cu、Co含量较高的镍渣，通过酸浸一次提取镍渣中的Ni、Cu、Co，再结晶脱水，而后加入碳酸钠可实现铜、镍和钴的有效分离，并最终获得硫酸镍、硫酸铜和硫酸钴合格产品。
此外，采用选择性碱浸－酸中和－电积湿法冶金技术，可从铜冶炼渣中提炼精碲。其浸出率可达96%～97%，流程碲的回收率达80%。
（2）火法冶金技术
对处理锡铅阳极泥产出的含金银硝酸渣，可采用火法冶金技术经氧化焙烧，焙砂再经硫酸化焙烧、浸出提取银，浸出渣则在硫酸、盐酸低酸度混酸溶液中，在加入氯化钠时优先浸金。所得到的金粉、银粉均能达到99.99%，金、银回收率可分别达到98%和95%。
对硬质合金冶炼中采用碱压煮工艺生产仲钨酸铵及蓝钨产出的钨渣，目前多用火法冶炼与湿法技术相结合回收渣中的有价金属。即：对钨渣还原熔炼得到含铁、锰、钨、铌、钽等元素的多元铁合金、钨铁合金以及含铀、钍、钪等元素的熔炼渣。钨铁合金用于铸铁件，熔炼渣则采用湿法处理，分别回收氧化钪、重铀酸和硝酸钍等产品。
0.2.4化工固体二次资源
0.2.4.1化工固体二次资源利用现状
化工固体废弃物种类多，有毒物质含量高，产生量大。一般每生产1t产品就会产生1~3t固体废弃物，有的甚至高达12t之多。化工固废中有相当部分具有急毒性和腐蚀性，尤其是危险废物中有毒物质对环境和人类会构成巨大威胁。必须对其进行处理，对化工固体二次资源进行加工处理，不仅可回收废物中有用物质从而获得经济效益，而且也可取得良好的环境效益。
近20年来，我国加大了在生产工艺中更新设备，改进操作方式，推行无废或低废工艺的力度，尽可能把污染消除在生产过程中。生产苯胺的传统工艺采用铁粉还原法，生产过程中产生大量含有硝基苯、苯胺的铁泥废渣和废水，造成环境污染和资源浪费。通过成功开发出加氢法制苯胺新工艺后，铁泥废渣产生量由原来的2500kg/t减少到5kg/t，废水排放量由每吨产品产生4000kg降到400kg，能耗却减少1/2，苯胺回收率达到99%。
加强综合利用，重视对固体废弃物的回收或将其转化为有用产品。对较高含量有色金属的硫酸渣采取适当技术，在获得硫酸渣精矿的同时获取金和银，使这一类固废得到综合回收和高效利用。磷化渣含较高的PO4、Fe和Zn，通过一系列物理化学方法对其进行再利用，可制备出磷酸三钠、脱脂剂、除油除锈剂，配制磷化液、制防锈颜料、铺路建筑填料、氨硫除臭剂等。另外，在对化工固体二次资源处理中，努力实现固废无害化技术。如通过焚烧、热解、化学氧化等方式，改变固废中有害物质的性质，使其转化成无毒无害物质。
0.2.4.2化工固体二次资源利用的发展
我国化工固体废弃物处理与综合利用有了很大发展，开发出一批可操作性强、经济效益好的综合利用新技术，大大推动了化工固体二次资源利用的科技进步。
（1）综合回收化工废渣、废料
在盐化工副产品综合利用中，对外排的苦卤生产氯化钾产生的副产品—高温盐废渣，可采用离心分离技术，利用废渣中一水硫酸镁和氯化钠在粒径上的明显差别，将氯化钠分离，制成工业盐，同时利用快速过滤－干燥工艺获得一水硫酸镁产品。此技术可大量利用高温盐废渣，减轻海滩污染。
对于一类钕铁硼废料，采用全溶剂法综合回收。通过盐酸溶解和钴优先萃取，再经反萃、饱和草酸溶液沉淀获得草酸钴，萃钴后溶液采用全萃取将稀土萃出与铁分离，并将FeCl2氧化、沉淀、锻烧制成铁红。对分离后的钕采用熔盐电解法制取金属钕，而硼则以单质形式存在于浸出渣中，用酸法将其制成硼酸。
（2）固体废渣处理与利用
利用全封闭、全循环的铁合金生产技术和装置处理重铬酸盐废渣，是将强氧化性、偏酸性、水溶性、剧毒性的Cr6+在强还原性、偏碱性、高温冶炼条件下转化为不溶性、偏中性、无毒性的稳定的Cr3+和金属Cr，转化率达到99.97%以上。该技术的运用可以消除废渣对周围水源、土地的污染，对铬盐浸出残渣、金属铬残渣的无害化处理极为有效。
对磷石膏废渣的利用，采用制硫酸联产水泥技术，将磷石膏废渣经处理与焦炭及辅助材料进行反应，生成的CaO与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3等发生矿化反应，生成水泥熟料。SO2气体经处理，催化氧化成SO3制得H2SO4。此项技术对于综合利用磷石膏废渣具有重要意义。
0.2.5煤系固体二次资源
0.2.5.1煤系固体二次资源利用现状
煤系固体二次资源主要是指煤矸石和粉煤灰。煤矸石是煤炭开采、洗煤加工过程中产生的废弃岩石，约占煤炭产量的15%左右。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，全国煤矸石每年排放总量达1亿t以上，约占全国工业废渣排放量的1/4。目前全国煤矸石的总积存量已达30亿t以上，形成矸石山1000多座，占地1.2万公顷，而且仍在逐年增长。煤矸石一般露天堆放，风化分解过程产生大量粉尘、含重金属离子的酸性水，污染大气、地表水或地下水。我国有近1/3的矸石山，由于含有残煤、碳质泥岩、碎木材、硫铁矿物而发生自燃，排放出大量的CO、CO2、SO2、H2S有害气体，给环境带来极大危害。
粉煤灰主要来自火力发电厂煤燃烧烟气中收集的细灰。目前，我国发电厂粉煤灰的年排放量逐年增加，已由原来的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。粉煤灰的合理开发利用不仅是为了满足对能源和资源的需要，也是解决环境污染的需要。尽3-2+2+
管我国粉煤灰的利用率已达到40%，但与欧美国家比，相对还很低。
在煤矸石和粉煤灰的利用方面，国家给予了充分重视和政策导向，对更好开发利用这类二次资源起到了积极的推动作用。如利用发热值达到6270kJ/kg的煤矸石可不经过洗选，就近用作流化床锅炉的燃料，所产生的热量既可发电，也可用作采暖供热。在煤矸石深加工方面近些年也取得长足进步，如用煤矸石制备SiC或SiC-Al2O3复相材料（β-SiC超细粉），以及用煤矸石和无烟煤合成β-SiC-Al2O3等。此外，利用富含高岭石的煤矸石还成功生产出4A分子筛。
目前已开发出粉煤灰磷肥、硅复合肥，在农业生产中发挥了积极作用；从粉煤灰中分离出的玻璃微珠，利用它的形态效应及表面微集料效应，改性活化后可作为不饱和聚酯树脂玻璃钢的填充料。
0.2.5.2煤系固体二次资源利用的发展
煤系固体二次资源处置和利用将是一项长期的任务，由于煤系固体二次资源种类日趋复杂和多样化，其资源化利用也在不断向多元化方向发展。我国近时期以来，在这一领域得到长足发展，并形成一批重要成果。
（1）制新型陶瓷
煤矸石经粉碎、预烧、骨料分级后，以5%的聚乙烯醇溶液为粘合剂，将熟料塑化成型，经高温烧制出显气孔率在5.5%~51.0%，平均孔径在2.0~41.5µm，抗弯强度为3.0~23.2MPa的孔径分布狭窄的多孔陶瓷材料。利用富含高岭石的煤矸石，采取碳热还原氮化的方法可制取赛隆陶瓷。
（2）粉煤灰用于煤矿井下巷道锚喷支护
该技术根据粉煤灰的特性，将其用作井下巷道锚喷支护混凝土配料代替部分胶凝材料和细集料，可以改善巷道喷射料的力学性能和流变性能，也适用于其它地下工程。
（3）水处理
粉煤灰可有效去除富营养型湖泊表层水和间隙水中的磷酸酶，对造纸、印染、中草药等废水（含氟、酚、铁、油、铬、铜等）具有一定净化作用。此外，粉煤灰处理印染废水，脱色率达95%，COD去除率达96.2%。粉煤灰与硫酸渣和固体NaCl混合制得集物理吸附和化学混凝为一体的混凝剂，与无机高分子絮凝剂PSA配合处理焦化废水，SS、COD、色度和酚的去除率分别可达95%、86%、96%和92%。
0.2.6其它二次资源
0.2.6.1其它二次资源综合利用的现状
我国工业危险废物的产生量逐年增加，每年产生的工业危险废物约1000万t，其中40%得到了综合利用。城市垃圾堆埋和燃烧产生的大量CO2、CO和CH4气体，以及SOx、NOx、CO2已成为严重的污染源。
目前，我国年产生矿坑水约2000亿t，而利用率仅为4.2%。中国钢铁工业的吨钢新水用量、吨钢外排废水量及工业用水重复利用率等指标与国外先进企业相比，差距明显。我国采煤中，向大气排放瓦斯达194亿m3/a，利用率最高约25%。近年来我国有色金属矿山每年大约需要排放工业废水5～6亿t，生产过程中产生烟气500亿m3，其中含硫近500万t，氟化物2万t。
随着我国城镇化进程的加快，以及人民生活方式的变化和生活水平的提高，数量庞大的城市垃圾已对城市及周围的生态环境构成严重威胁。全国城市生活垃圾的历年堆积量已达70亿t，侵占土地面积5亿m2。我国城市垃圾年产量已达1.5亿t，城市生活垃圾的人均日产量为0.9～1.2kg，且每年以8%～10%的速度递增，城市垃圾问题已经成为我国和当今世界最严重的公害之一。我国城市生活垃圾的处理方法，目前仍以卫生填埋和高温堆肥为主，其中卫生填埋约占79.2%，符合标准的卫生填埋不足20%，高温堆肥约占18.8%，焚烧处理
约占2%。
我国电子垃圾的数量以每年5%～10%的速度迅速增加，其处理方法基本是手工作坊式的小型拆解厂，将电子废弃物在收集厂人工分解，再利用酸性液体置换废弃物中的贵金属；或是具有一定规模的企业，将电子废弃物进行集中分离，从中获取原料，残余物送往垃圾厂处理。而采用先进的综合利用技术分离电子废弃物中可再生的贵重金属原料，如金、银、铜、锡、钯等，以及回收玻璃纤维、塑胶粉末等有价物质的尚不多见。无论是电子废弃物处理的技术水平，还是电子废弃物处理的管理水平，我国都还处于起步阶段。
0.2.6.2其它二次资源综合利用技术的发展
世界各国循环利用工业废水十分普遍，发达国家有色金属行业废水利用率达到90%~95%，有些还从废水中回收铜、铅、锡、镉等有价金属。近年来我国在回水利用方面取得了显著进步，如循环用水、串级供水、污水回用技术，该技术可根据企业各工序对水质要求的不同，设置工业用水、过滤水、软水和纯水四个供水系统，其主要用途是作为循环系统的补充水，可实现用水循环率95%以上，从源头上实现废水排放的减量化。
焦炉干熄焦（CDQ）回收余热技术，是近年来我国余能利用的一项重要技术成果，它不仅可用于发电，并节约了大量熄焦用水，也提高了焦炭的质量。高炉炉顶煤气压差发电（TRT）装置在我国的大型钢铁企业得到广泛应用，目前已有250余座高炉配套了TRT装置，其中1000m以上高炉TRT普及率已超过90%。
世界工业发达国家对二氧化硫烟气用于制造硫酸，其回收利用率达到95%以上。我国在气体回收方面也已取得进展，如氯化氢气体回收技术、吸附精馏法回收二氧化碳技术以及汽雾、烟尘净化及有机废气回收技术等均得到较好发展。
丁基橡胶高温连续再生工艺，是将丁基橡胶碎成胶粉，给入高温连续脱硫装置，在高温、常压、动态剪切力作用下分子键迅速发生裂解，经降解和冷却、脱硫以及后续提炼、精炼、过滤等得到丁基再生橡胶。
0.3二次资源利用与可持续发展
0.3.1面临的问题和挑战
中国在经历经济高速发展之后，正面临资源、能源与环境空前严峻的“瓶颈”制约。当前中国GDP总量占世界经济总量的9%，但我们消费的原油、原煤、铁矿石、钢材、氧化铝、水泥却分别占世界的7.4%、31%、30%、27%、25%和40%。到2020年，我国矿产资源的需求量分别为：铜650万t，铝1440万t，铅260万t，锌500万t，10种有色金属总量为3000万t。与此同时，我国矿产资源开发利用损耗大，浪费严重。目前采选回收率仅为60%，比发达国家低10%～20%，共伴生金属综合利用率只有30%~50%，仅为发达国家的1/2。我国能源消耗量占世界11%，产出仅占世界的3%。自上世纪末以来，我国的能源总消耗量每年增长约5%，是世界平均增长率的近3倍。
环境污染的加剧，无疑在不断压缩我国经济可持续发展的有效空间。我国7大水系抽样调查结果表明，受污染水面高达58%；全世界20个空气污染最严重的城市中，我国城市占16个，30%的农田由于遭受酸雨的影响而减产。在过去高速发展的20多年里，每年由于环境污染而造成的损失约占GDP总量的10%。我国城市生活垃圾的处置能力还不高，焚烧法在我国刚刚起步，所需设备的运行成本庞大，甚至超过了焚烧废弃物所回收热能而产生的效益，燃烧过程中产生的粉尘、有毒有害气体、重金属、二噁英等污染物二次污染问题突出。在矿山，一些重度污染矿区，其粉尘中游离的SiO2含量高达39%，微细呼吸性粉尘含量高达95%。
我国采、选、冶生产过程对环境的影响严重；95%以上的原煤未经精选脱硫；有色金属冶炼中废气多未回收或处理，致使大量的SO2气体直接进入大气。金属矿山废渣、尾矿以及贵金属矿产氰化处理废液排放的开放性，导致有毒的重金属离子汞、铅、镉及氰化物等广泛3
散布。非金属建材矿山不加节制地设点，呈星罗棋布式开山劈石，一座座高耸的排土场和尾矿坝不作充填和综合利用，露天矿坑闭坑后不予回填，弃之不顾等等。我国粗放型的经济增长方式还没有得到根本转变，资源与环境矛盾日趋显现，已成为遏制我国经济持续发展的尖锐问题。
0.3.2二次资源利用与可持续发展
“十五”期间我国共回收利用废钢约2.37亿t，比“九五”增加一倍以上。我国钢、有色金属、纸浆等产品近1/3的原料来自二次资源，并已成为资源供给的重要渠道。50%以上的钒、22%以上的黄金、50%以上的钯、镓、铟、锗等稀有金属来自于综合利用。根据国家发布的《“十一五”资源综合利用指导意见》，到2010年要实现矿产资源总回收率与共伴生矿产综合利用率在“十五”末基础上各提高5%，即分别达到35%和40%；工业固体废物综合利用率达到60%，其中粉煤灰综合利用率达到75%，煤矸石达到70%；主要二次资源回收利用率提高到65%。“十一五”资源综合利用，确定了以大宗短缺资源、战略性资源和贵重资源综合利用，以排放量大、存放量大、资源化潜力大的废弃物的大宗利用和高效利用，以构建再生资源回收体系、建设和提高再生资源产业整体水平为重点来确定资源综合利用主要发展领域。提出了共伴生矿产资源综合开发利用工程、大宗固体废弃物资源化利用工程、再生金属加工产业化工程等资源综合利用重点工程。到2010年要求10种有色金属的单位产品综合能耗和水耗有较大幅度的降低，重点企业指标要接近和达到国际先进水平。要求水的重复利用率要提高10%，力争更多的企业实现废水零排放；降低SO2排放，减少固体废弃物的堆存，大幅度提高有价元素综合利用水平，全面提高资源循环利用率。
为达到上述目标，实现我国国民经济健康可持续发展，我们必须走发展循环经济的道路，必须坚持资源节约、循环利用的战略取向。二次资源高效综合利用已成为完成我国工业化进程和我国经济可持续发展的需要，也是全人类可持续发展的需要。
思考题
1.什么是二次资源？主要有哪些种类？
2.二次资源开发利用对国民经济可持续发展的作用？
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