《废弃资源循环与管理》按照基础篇、应用篇和管理篇的逻辑编写，共20章，在兼顾知识全面性的基础上，重点介绍国内外固体废弃物管理、循环利用、处理和*终处置等方面的新理论、新方法、新技术和新工艺。基础篇分为6章，主要介绍固体废弃物材料化利用、能源化利用、前端处理和末端净化、工程应用等方面的基础知识，同时立足填埋、焚烧和生物处理，介绍了CDM项目实施、焚烧能源回用和生物处理产品资源循环的基础知识。应用篇分为9章，主要介绍石油行业、能源行业、矿产行业、冶金行业、典型化工行业、新型煤化工行业、污泥处理行业、电子电器行业和废弃生物质利用行业固体废弃物处理的基本原理与资源循环的国内外新技术与新工艺。管理篇分为5章，结合近年来固废行业的新发展，重点介绍了垃圾智慧管理、“无废城市”数字管理、城市矿产管理、建筑垃圾管理和危险废物管理的基本理论、分析评价方法和相关模式。

第1章废弃资源材料化基础
　　内容提要与主要知识点
　　本章重点介绍材料的基本知识：废弃资源材料化利用的基本方法、关键技术和主要衍生产品。要求了解固体废弃物材料化利用的主要途径，结构材料与功能材料的区别与应用范围，固体废弃物衍生结构材料的特点与评价标准，固体废弃物合成功能材料的种类、特点与应用领域。
　　1.1概述
　　固体废弃物的主要处理方式包括填埋、焚烧和资源化利用，其中再生循环利用是目前国家鼓励的主要发展方向。材料化利用是固体废弃物资源化的主要途径之一，其中建筑行业是消纳固体废弃物的主流行业，包括制备水泥、混凝土、路基材料、建筑材料掺合料等，也可用作玻璃、陶瓷、饰面材料、保温材料、吸声材料、隔声材料等的原材料。
　　材料的分类方法多种多样，按照应用领域一般分为建筑材料、能源材料、电子材料、航空航天材料、核材料、环境材料、生物材料等；按照材料的物理化学属性一般分为金属材料、高分子材料、无机非金属材料和复合材料等；按照材料的性能和使用目的可以分为结构材料和功能材料等。
　　固体废弃物种类繁多，成分丰富而复杂，既可以用来制备结构材料，也可以用来制备功能材料。结构材料（structural material）是以材料的力学性能为基础，以其他物理性能和化学性能为辅助因素，用来制造受力构件所用的材料。功能材料（functional material）是指具有优良的物理学、化学、生物学功能的材料，这类材料涉及面广，包括光学功能、电学功能、热学功能、磁学功能、力学功能、声学功能、分离功能、吸附功能、催化功能、记忆功能、生命支持功能等。相对于通常的结构材料，功能材料除了具有机械特性外，还具有各自特定的功能特性。
　　1.2固体废弃物合成结构材料
　　结构材料需要具有优异的力学性能，主要用于制造受力构件和承受建筑物荷载，应用于高楼大厦、民用房屋、桥梁、道路、水利设施、海底工程、核电设施、国防军事工程等建设，主要包括胶凝材料、砖瓦、砌块、陶瓷、玻璃、铸石、骨料等。1824年英国建筑工人Joseph Aspdin发明的硅酸盐水泥，在建筑领域迅速得到应用和发展。迄今，水泥、混凝土、建筑砂浆已经成为世界各国不可或缺的建筑工程结构材料，为支撑全球的工业化以及城市的快速发展起着重要的作用。混凝土、建筑砂浆作为复合材料，一般含有多种组分，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料、水、掺合料、外加剂等。在这些组分中，骨料约占混凝土、建筑砂浆总体积的60%～80%，对结构起着支撑作用，是混凝土、建筑砂浆中*主要的组成成分。
　　1.2.1建筑材料的组成与特点
　　1.胶凝材料
　　胶凝材料是指在一定条件下经过自身的物理化学作用能够将其他材料胶结成整体，并具有一定强度的材料，其他材料主要指砂子、石块、砖瓦、砌块、纤维、板材等。按照硬化条件，胶凝材料一般分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两种。气硬性胶凝材料只能够在空气中硬化和发展，保持其硬度，如镁质胶凝材料等；水硬性胶凝材料既能够在空气中硬化，又能够在水中硬化、发展并保持其硬度，如水泥等。水泥、钢材和木材并称为三大基础建筑材料。根据胶凝材料的组成不同，又可以将其分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。有机胶凝材料*常用的有沥青、树脂、橡胶等，主要以天然或人工合成的高分子化合物为基本组成；无机胶凝材料*常用的有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土、水泥等，主要以无机氧化物或矿物为基本组成，有时也把沸石粉、火山灰、粉煤灰、矿渣等活性混合材料视为无机胶凝材料。
　　2.墙体材料
　　墙体材料主要包括普通砖、空心砖、蒸压砖和建筑砌块等。
　　（1）普通砖
　　普通砖指没有孔洞或孔洞率不大于15%的砖。建筑用的普通砖种类很多，按所用原材料可分为黏土砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、矿渣砖、灰砂砖、页岩砖、尾矿砖等；按生产工艺可分为烧结砖和非烧结砖等；按有无孔洞可分为实心砖和空心砖。烧结普通砖是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖。
　　烧结普通砖根据抗风化性能、泛霜、外观质量、尺寸偏差、石灰爆裂等分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个等级。
　　普通砖的形状尺寸一般为240mm×115mm×53mm，其强度等级的计算方式是取10块砖的抗压强度平均值，分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10（其中MU表示烧结砖或砌块，数字表示强度等级）五个等级。
　　抗风化性能是评价普通砖耐久性的重要指标，通常利用抗冻性、吸水率和饱和系数三项指标进行评估。抗冻性的测定方法是将普通砖进行15次冻融循环处理，处理后不产生裂纹、分层、掉皮、缺棱、掉角等冻坏现象，且砖体的质量损失率低于2%，强度损失率小于规定值；吸水率是指常温条件下在水中浸泡24h的质量吸水率；饱和系数是指在常温条件下浸泡24h的吸水率与在沸水中煮5h的吸水率之比。
　　泛霜是普通砖容易发生的现象，优等品一般要求无泛霜，一等品不允许出现中等泛霜，合格品不允许出现严重泛霜。
　　石灰爆裂是砖体膨胀破坏的一种现象，主要是由于原料中夹带有石灰，在高温熔烧时生成过火石灰，过火石灰在砖体内吸水膨胀。一般情况下，优等品不允许出现2mm以上的爆裂区域，一等品不允许出现10mm以上的爆裂区域，合格品中每组砖样2～15mm的爆裂区不得大于15处，其中10mm以上的区域不多于7处，且不得出现大于15mm的爆裂区。
　　烧结普通砖中的优等品可以用于砌筑清水墙，一等品、合格品可以用于砌筑混水墙，中等泛霜的砖不可以应用于潮湿的区域。清水墙是指砖墙外墙面砌成后只需要勾缝，不需要外墙面装饰，这类墙体对砌砖质量要求高，同时要求灰浆饱满，砖缝规范美观；混水墙则是指砌筑完后要整体抹灰的墙，墙体砌筑没有清水墙严格，但造价要高于清水墙。
　　（2）空心砖
　　空心砖指孔洞率大于15%的砖，它减轻了砖体的容重，同时提高了砖的绝热和隔声性能，可以节省制坯原材料20%～30%，节省燃料10%～20%，干燥和焙烧的时间短，易于焙烧均匀，烧成率高，同时可减轻自重的1/4～1/3，提高工效40%，降低造价20%。空心砖中孔洞率介于15%～35%的称为建筑多孔砖，可以用作砌筑墙体的承重砖，孔洞率大于或等于35%的称为建筑空心砖，可以用作填充非承重砖。建筑空心砖的分级方法有多种，根据抗压强度大小分为MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10五个强度等级；根据表观密度大小分为800、900、1100三个密度级别；根据强度等级、尺寸偏差、外观质量和耐久性等综合指标分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个等级。
　　（3）蒸压砖
　　蒸压砖的强度主要通过制砖时掺入一定量的胶凝材料或生产过程中形成一定的胶凝物质获得，而不是通过传统的烧结法获得。蒸压砖一般在高压状态下进行生产，由于压力大，材料中较多的气泡被挤出，从而制成坚硬的砖材。蒸压砖常采用石灰质原料、石膏、水泥、工业固废等材料制备，其质量硬度较高，耐磨性能好，常被用于工业建筑、道路建设等。蒸压砖一般分为优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）三个质量等级。
　　（4）建筑砌块
　　建筑砌块是用混凝土为主要原料生产的中、小型块状墙体材料，高度大于980mm的称作大型砌块，介于380～980mm的称作中型砌块，介于115～380mm的为小型砌块。砌块的长度一般不超过高度的3倍，高度不大于长度或宽度的6倍。根据用途不同建筑砌块可分为承重砌块和非承重砌块；根据有无孔可分为空心砌块（空心率≥25%）和实心砌块（空心率＜25%或无孔）；根据材质不同可以分为硅酸盐砌块、混凝土砌块、轻骨料混凝土砌块和加气混凝土砌块等。
　　3.铸石
　　铸石是硅酸盐结晶材料之一，其耐磨性比锰钢高5～10倍，比一般碳素钢高10倍以上，耐腐蚀性比不锈钢、铝和橡胶高很多，除氢氟酸和过热磷酸外，其耐酸碱度接近100%。此外，铸石还具有良好绝缘性和机械性能，因此，铸石是钢铁、有色金属、合金材料、橡胶等材料的理想代用材料，广泛用于工业生产设备中作为耐磨材料及耐酸耐碱材料使用。
　　4.骨料
　　建筑工程上使用的骨料包括粗骨料、细骨料和轻骨料，主要用于配制混凝土，用量约占混凝土总体积的80%左右。轻骨料是松散容重小于1200kg/m3的多孔轻质骨料的总称，按来源分为工业废料轻骨料、人造轻骨料和天然轻骨料（表1.1）。
　　1.2.2固体废弃物制备建筑材料
　　1.制备干混砂浆
　　干混砂浆是加水搅拌后可以直接使用的干混材料，是近年来建材领域新兴的建筑材料。这种材料的特点是配比精准、性能稳定、使用简便，近年来在建筑领域得到了迅速发展和应用。干混砂浆的主要成分包括粗细骨料、胶凝材料、辅助胶凝材料、化学外加剂等。目前，已经应用于干混砂浆的工业固废包括粉煤灰、尾矿、矿渣、煤矸石、冶金渣、脱硫石膏等，主要用作辅助胶凝材料，改善干混砂浆的一些性能。
　　为了改善干混砂浆的工作性、流动性、凝结强度等性能，经常使用粉煤灰作为辅助胶凝材料，其作用在不同类型的砂浆中存在一定的差别，例如，将粉煤灰应用于保温砂浆中时，可以改善砂浆的工作性，提高保温效果；应用于自流平砂浆中则可以改善砂浆的流动性；应用于耐蚀砂浆中能够改善砂浆抗硫酸盐侵蚀。
　　在干混砂浆中还常常添加矿渣微粉，主要用于改善砂浆的强度和韧性，提高砂浆的抗折强度，矿渣在干混砂浆中发挥的作用和粉煤灰刚好相反。
　　为了改善干混砂浆的工作性能和力学性能，经常在砂浆中加入钢渣微粉。钢渣在形成过程中经历了高温烧结过程，相比粉煤灰和矿渣等工业废渣，钢渣的晶体晶格稳定，活性相对较低，再加上钢渣中含有的硅酸钙、钙镁橄榄石、铁铝酸钙等组分，赋予了其*特性能。在各种类型的钢渣中，风淬钢渣的颗粒呈球形，表观密度大，作为混凝土添加物时需水量较小，生产的混凝土抗压强度、抗折强度均高于普通混凝土。但是，钢渣混凝土的可泵性低于普通混凝土，且表观密度较大，对搅拌、运输、泵送设备的磨损比普通混凝土大。
　　2.制备轻质骨料
　　作为一种新型建筑材料，轻质骨料具有密度小、抗渗性优异、耐冲击力强、耐热度高、抗震性强等特点，主要用于建造大跨度桥梁和高层建筑。粉煤灰、煤矸石、尾矿、矿渣、气化渣都可以用来生产轻骨料，主要用于制备轻质陶粒。此外，利用煤矸石还可以通过非成球法制备陶粒，基本方法是把煤矸石破碎到一定粒度，筛分后送入窑炉焙烧，生产的煤矸石陶粒的堆积密度主要取决于煤矸石的性质和组成成分。
　　3.制备陶瓷产品
　　利用固体废弃物生产的陶瓷主要包括建筑陶瓷、多孔陶瓷、泡沫陶瓷、特殊功能陶瓷等，其中烧制多孔陶瓷等特殊功能的陶瓷对原材料的配比和烧制工艺均有较高要求。
　　一般认为，陶器（pottery）的发明并不是某一个国家*有的，它为人类所共有。而瓷器（china）是中国*有的发明创造，其具有优异的性能，通过丝绸之路输出到海外，使制瓷技术在世界范围得到普及，因此瓷器是中国对世界文明的伟大贡献之一。
　　陶器与瓷器的主要区别如下：
　　1）原材料不同：陶器一般使用黏土制坯烧成，而瓷器则需要选择特定的材料，一般以高岭土（因*早发现于江西景德镇东乡高岭村而得名）等作坯。
　　2）烧成温度不同：陶器烧成温度一般为700～1000℃，而瓷器的烧成温度一般为1100～1400℃。陶器坯体如果烧制温度过高，会把黏土烧熔成为玻璃质而不可能烧成瓷器。
　　3）烧制工艺不同：陶器以黏土为胎，经手捏、轮制、模塑、干燥、烧制而成；瓷器以瓷石、高岭土等为胎，经混炼、成型、施釉、彩绘烧制而成。
　　4）坚硬程度不同：陶器胎体硬度差；瓷器坚硬。
　　5）透明度不同：陶器不透明；瓷器半透明。
　　大多数工业废渣具有烧制陶瓷制品的潜在可行性，其中硅铝基废弃物是典型的代表。例如，粉煤灰主要由无定形玻璃体、莫来石、石英、方解石以及未燃尽残

目录
前言
第1章 废弃资源材料化基础 1
1.1 概述 1
1.2 固体废弃物合成结构材料 1
1.2.1 建筑材料的组成与特点 2
1.2.2 固体废弃物制备建筑材料 4
1.3 固体废弃物合成功能材料 9
1.3.1 多孔材料 9
1.3.2 吸附材料 10
1.3.3 催化材料 13
1.3.4 吸水材料 14
1.3.5 噪声污染控制材料 14
1.3.6 絮凝材料 14
1.3.7 黏结材料 16
1.3.8 还原材料 16
思考题 16
第2章 废弃资源能源化基础 18
2.1 概述 18
2.2 热解 18
2.3 气化 19
2.3.1 等离子体气化 20
2.3.2 气化焚烧 20
2.3.3 气化熔融 21
2.3.4 化学链气化 21
2.3.5 气化与热解、燃烧的区别 21
2.4 液化 22
2.4.1 液化的特点 22
2.4.2 液化过程的路径 22
2.4.3 液化过程中的催化剂 23
2.4.4 有机大分子的液化特点 23
2.4.5 生物油的特性 24
2.5 生物转化 24
2.5.1 餐厨垃圾生产甲烷 25
2.5.2 餐厨垃圾生产氢气 25
2.5.3 餐厨垃圾生产燃料乙醇 25
2.6 衍生燃料 26
2.7 成型燃料 27
2.8 煤矸石能源化 28
思考题 28
第3章 废弃资源循环工程基础 29
3.1 概述 29
3.2 前处理技术与设备 30
3.2.1 通用技术与设备 30
3.2.2 生活垃圾机械生物前处理 37
3.2.3 餐厨垃圾前端改性处理 38
3.2.4 焚烧飞灰的湿法前处理 38
3.3 除尘技术与设备 38
3.3.1 机械式除尘 38
3.3.2 电除尘 40
3.3.3 湿式除尘 40
3.3.4 过滤式除尘 41
3.3.5 移动床除尘 42
3.4 工程规划设计基础 42
3.4.1 垃圾综合处理厂 42
3.4.2 垃圾焚烧发电厂 43
3.5 工程预算与效益分析基础 43
3.5.1 建厂条件 44
3.5.2 主要设备配置 44
3.5.3 项目预算与效益分析 45
思考题 46
第4章 焚烧处理与资源循环 47
4.1 概述 47
4.2 焚烧处理的理论基础 48
4.2.1 高位热值与低位热值 49
4.2.2 废弃物的燃烧 50
4.3 焚烧热能循环利用 50
4.3.1 焚烧工艺系统与设备 50
4.3.2 焚烧热能回收利用 57
4.4 焚烧灰渣循环利用与安全处置 59
4.5 焚烧过程污染控制 62
4.5.1 有机污染物控制 62
4.5.2 酸性气体控制 64
4.5.3 重金属控制 65
4.5.4 颗粒物控制 65
思考题 65
第5章 生物处理与资源循环 67
5.1 概述 67
5.2 生物处理的理论基础 68
5.2.1 厌氧发酵理论 68
5.2.2 好氧堆肥理论 70
5.2.3 厌氧堆肥理论 71
5.2.4 氮素循环理论 71
5.3 燃气资源 71
5.3.1 厌氧干发酵 73
5.3.2 厌氧发酵生物制燃气 75
5.4 堆肥资源 75
5.4.1 好氧堆肥 76
5.4.2 厌氧堆肥 85
5.4.3 厌氧堆肥与好氧堆肥异同 85
思考题 85
第6章 填埋处置与CDM项目 87
6.1 概述 87
6.2 填埋处置的理论基础 88
6.2.1 微生物降解理论 88
6.2.2 生物除臭理论 89
6.2.3 CDM项目实施理论 89
6.3 填埋场选址的依据 89
6.4 填埋场的基本结构 90
6.4.1 衬层系统 91
6.4.2 填埋单元 91
6.4.3 渗滤液排出与检测系统 91
6.4.4 沼气收集系统 92
6.4.5 排气系统 92
6.4.6 封盖系统 92
6.5 填埋场内的作业与使用设备 92
6.6 渗滤液的产生与处理 93
6.6.1 渗滤液的产生与危害 93
6.6.2 渗滤液的处理方法 93
6.7 填埋气的产生与循环利用 95
6.8 填埋场内实施CDM项目 95
6.8.1 CDM项目的由来 95
6.8.2 发达国家参与CDM项目的原因 96
6.8.3 CDM项目的实施方式 96
6.8.4 CDM项目的监管 96
6.8.5 CDM项目面临的挑战 97
6.8.6 CDM项目在我国的实施案例 98
6.9 填埋场的封场作业与土地利用 99
6.10 填埋场矿产开采与循环利用 99
6.10.1 填埋场开采的缘由 99
6.10.2 填埋场开采的目的 100
6.10.3 填埋场开采的工艺与配套设施 101
6.10.4 填埋场矿产的综合利用 102
6.10.5 填埋场开采的环境分析与经济效益评估 102
思考题 103
第7章 石油行业废弃资源循环 104
7.1 概述 104
7.2 理论基础 105
7.2.1 油泥热解反应机理 105
7.2.2 油泥固化反应机理 105
7.2.3 油泥絮凝机理 105
7.3 油泥的性质与危害 106
7.3.1 油泥的来源 106
7.3.2 油泥的特性 108
7.3.3 油泥的危害 109
7.4 油泥的处理与回收利用 111
7.4.1 油泥的焚烧处理 111
7.4.2 油泥的热解处理 112
7.4.3 油泥的溶剂萃取处理 113
7.4.4 油泥的热水洗涤法处理 114
7.4.5 油泥的蒸汽喷射处理 115
7.4.6 油泥的超临界水处理 115
7.4.7 油泥的生物处理 116
7.4.8 油泥的固化处理 117
思考题 118
第8章 能源行业废弃资源循环 119
8.1 概述 119
8.2 理论基础 121
8.2.1 粉煤灰地聚合物反应机理 121
8.2.2 粉煤灰絮凝剂絮凝沉降机理 122
8.2.3 粉煤灰的水化机理 122
8.2.4 脱硫石膏改良盐碱地的机理 123
8.3 光伏产业废弃物循环利用 123
8.3.1 光伏废弃物的污染特性 123
8.3.2 光伏废弃物的处理 124
8.4 风力发电废弃物循环利用 125
8.4.1 风力发电废弃物的产生 125
8.4.2 风力发电废弃物的处理 125
8.5 火力发电废弃物循环利用 126
8.5.1 粉煤灰的循环利用 126
8.5.2 脱硫石膏的循环利用 133
思考题 136
第9章 矿产行业废弃资源循环 137
9.1 概述 137
9.2 理论基础 138
9.2.1 尾矿固碳原理 138
9.2.2 回填利用原理 138
9.2.3 尾矿再选原理 138
9.2.4 矿业固体废弃物制备建筑材料原理 139
9.2.5 矿业固体废弃物修复土壤重金属污染原理 139
9.3 矿业固体废弃物的性质与危害 139
9.3.1 矿业固体废弃物的来源与分类 139
9.3.2 矿业固体废弃物引发的环境与生态问题 141
9.4 煤矸石的处理与资源化 143
9.4.1 煤矸石的来源 143
9.4.2 煤矸石的化学组成 143
9.4.3 煤矸石的岩石类型和矿物组成 144
9.4.4 煤矸石的分类 144
9.4.5 煤矸石的综合利用 145
9.5 尾矿的处理与资源化 151
9.5.1 尾矿的来源 151
9.5.2 尾矿的分类与组成 152
9.5.3 尾矿的综合利用 153
思考题 158
第10章 冶金行业废弃资源循环 160
10.1 概述 160
10.2 理论基础 161
10.2.1 冶金渣活性激发机理 161
10.2.2 冶金渣制备地聚合物胶凝材料机理 161
10.2.3 冶金渣制备矿渣棉理论基础 162
10.2.4 赤泥脱碱机理 164
10.3 冶金行业固体废弃物的分类与特点 165
10.3.1 冶金行业固体废弃物的分类 165
10.3.2 冶金行业固体废弃物的特点及资源化特性 166
10.4 典型稀有金属冶金渣处理与资源循环 167
10.4.1 稀土冶炼渣处理与资源循环 167
10.4.2 氰化渣 173
10.4.3 钨渣 175
10.5 铝冶炼行业固体废弃物处理与资源循环 178
10.5.1 铝灰 178
10.5.2 赤泥 180
10.6 钢铁冶金行业固体废弃物处理与资源循环 182
10.6.1 钢铁冶金渣的来源 182
10.6.2 钢铁冶金渣的组成及特性 183
10.6.3 钢铁冶金渣的处理与资源循环 185
10.7 重金属冶金废渣的处理与资源循环 189
10.7.1 重金属冶金废渣的产生现状及特点 189
10.7.2 重金属冶金废渣的处理与资源循环 190
思考题 191
第11章 典型化工行业废弃资源循环 192
11.1 概述 192
11.2 理论基础 193
11.2.1 磷石膏的缓凝原理 193
11.2.2 铬渣解毒的原理 193
11.3 化工行业废弃资源基本特性 194
11.3.1 来源 194
11.3.2 分类 194
11.3.3 特征 195
11.3.4 危害 196
11.4 磷肥工业 196
11.4.1 磷石膏 196
11.4.2 磷泥 199
11.5 氯碱工业 200
11.5.1 盐泥 200
11.5.2 电石灰渣 202
11.6 硫酸工业 204
11.6.1 建筑材料 205
11.6.2 铁回收 206
11.6.3 生产铁盐产品 207
11.6.4 海绵铁 208
11.6.5 颜料 208
11.6.6 功能材料 208
11.7 废催化剂 209
11.7.1 金属回收 210
11.7.2 综合利用 212
11.7.3 其他用途 212
11.8 铬盐行业 213
11.8.1 铬渣的解毒 213
11.8.2 铬渣的资源化 215
思考题 216
第12章 新型煤化工行业废弃资源循环 217
12.1 概述 217
12.2 原理 219
12.2.1 煤气化原理 219
12.2.2 煤直接液化原理 219
12.2.3 煤间接液化原理 220
12.2.4 煤液化渣热解原理 221
12.2.5 煤气化渣制备免烧建材原理 221
12.3 气化渣 221
12.3.1 气化渣的基本性质 221