(中國粉體技術網/班建偉)固體廢物作為一種“混合復雜資源”,我們可以按其資源化應用進行分類,分為能源型固體廢物,礦產資源型固體廢物,功能產品型固體廢物。能源型固體廢物,是指其資源化途徑主要轉化為能源,包括有機固體廢物(農作物秸稈、枯枝落葉)和低等礦產能源(煤矸石)等;礦產資源型固體廢物,是指其資源化途徑主要提取有用組分(金屬或非金屬),包括低品位礦、尾礦、電子廢棄物、工業廢渣等;功能產品型固體廢物,是指其資源化途徑主要為直接開發功能產品,如環境友好材料,是前兩種固廢最后循環利用的最終途徑。固體廢物資源循環利用模式見圖1。
固體廢物資源循環利用要從微觀層次的礦物學、膠體與界面化學和多元多相體系的礦物資源加工、冶金等方面進行系統的研究。
主要研究內容和方向包括:
(1)固體廢物的化學成分、物相組成、有用組分、分布特征、有用成分與物相的富集特征與方式及它們之間的關系,主要包括固體廢物礦物學、工藝礦物學、巖石學等。
(2)設計并優化加工提純的流程;查明共伴生組分的特征,提出綜合利用的技術方案;查明有用、有害元素的組成特點,指導廢棄物利用和無害化處理。這些內容是提高資源利用效率的關鍵指標。
(3)固體廢物資源中金屬和非金屬物質的結合特性與解離特性研究,探討無機混合體或有機無機復合體(如廢棄電子垃圾)的機械破碎性能及粉碎機制,粉碎與分選方式選擇與優化(如用自動圖像分析法研究物相的結構和解離特征)等,包括固體廢物資源中特定顆粒在各種物理場中選擇性分離行為,在各種化學場或過程中選擇性化學反應或溶出行為,以及微生物浸出、改性行為,并對其質量、環境安全性和經濟性進行評價。
(4)固體廢物循環利用途徑、資源物性評價及全過程生態設計,包括固體廢物目標產物定位及再生過程工藝設計,再加工—再生產—再使用—再循環的多層次閉路循環利用方
式,“資源—產品—再生資源”的高級流動過程全生命周期過程評價,礦物資源的精開采、低消耗、低排放、高效率實現的技術途徑。
(5)固體廢物深加工與增值方法與技術研究,包括減量化、再利用、再循環、替代和修復方法與技術研究;二次資源和“非傳統”礦物資源范圍、循環利用深加工、增值方式與技術;固體廢物直接轉化為功能材料的制備過程理論和可控制備技術研究;天然礦物成分配方和結構特征設計新型非金屬材料應用研究。
(6)固體廢物有害組分含量、賦存特征、固定方式,各種介質中的溶出與遷移行為研究;固體廢物有害組分資源轉化與加工作用過程中的富集、賦存變化、礦物固定方法、轉移行為與預防措施研究;各種固體廢物有害組分綜合生態環境安全性評價;特種廢物資源利用與安全性研究如放射性廢物的固化和處置理論及技術研究。
廢物資源化研究理論與方法已大大超越了傳統地質與礦業科學、環境科學與工程的范疇,而是基于地質學、礦物加工、化學、生物學、物理學、材料科學、環境科學等學科相互交叉與滲透,廢物資源化中的諸多理論與方法卻與礦物學、巖石學、地球化學有緊密的聯系,勢必進一步拓寬傳統資源、礦業、材料、環境的研究視野和空間,推動新的研究領域和交叉學科發展。作為一門新興的不斷交叉融合的綜合性學科,固體廢物資源循環還涉及農學、系統工程學和資源經濟學等。這些關聯學科為固體廢物資源循環利用的技術創新和工業化應用提供有力的理論基礎。
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