资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,KUST Faculty of Environmental Science and Engineering,固体废物的物化处理,固体废物浮选,固体废物化学浸出,固体废物解毒处理,固体废物固化处理,固体废物的物化处理方法,浮选,.,影响浮选效果的因素,浮选工艺,浮选原理,浮选药剂,浮选设备,料浆/浮选药剂/扩大不同组分的可浮性差异/无数细小气泡/目的颗粒粘附在气泡上上浮,捕收剂,起泡剂,调整剂,调浆,调药,调泡,机械搅拌式,充气搅拌式,充气式,气体析出式,物料性质,药剂条件,操作条件,捕收剂,:能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使目的颗粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向气泡附着的药剂。可分为,异极性（,黄药、油酸,）,和,非极性油类（,煤油、柴油、燃料油、变压器油,）,两类。,起泡剂,:能促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。异极性的有机物、多为表面活性物质、强烈的降低表面张力、溶解度应当适度。,调整剂,:活化剂（金属阳离子、HS,-,、HSiO,3,-,）、抑制剂（氧、SO,2,、淀粉、单宁等）、分散剂（水玻璃、磷酸盐）、絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH调整剂（酸、碱）等。,图4-1起泡剂在气泡表面的吸附,图4-2起泡剂与表面活性剂相互作,用,固体废物的化学浸出,本节内容,浸出理论基础,浸出工艺与设备,目的组分提取与分离,提取或除去矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布的微细低含量有价成分,酸浸,浸出,方法,碱浸,盐浸,水浸,浸出的理论基础,浸出：溶剂选择性地溶解分离固体废物中某种目的组分的工艺过程,浸出剂：浸出过程所用的药剂,浸出液：浸出后含目的组分的溶液,浸出渣：浸出后的残渣,浸出效果衡量,酸浸,简单酸浸,适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、NiS(,)、CoS、MnS、Ni,3,S,2,;,以及大部分金属铁酸盐,砷酸盐和硅酸盐,Me,2,O,y,+H,+,Me,y+,+H,2,O;MeOSiO,2,+H,+,Me,2+,+H,2,SiO,3,eg.从含铜废物中浸出铜：孔雀石（,CuCO,3,Cu(OH),2,）、蓝铜矿（,CuCO,3,Cu(OH),2,）、黑铜矿（CuO）、,赤铜矿（Cu,2,O）,、硅孔雀石（CuSiO,3,2H,2,O）、铜蓝（CuS）、,辉铜矿（Cu,2,S+O,2,）、黄铜矿（CuFeS,2,+O,2,）、金属铜,包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。,氧化酸浸,控制酸用两及氧化剂（常用Fe,3+,、Cl,2,、O,2,、HNO,3,、NaClO、MnO,2,、H,2,O,2,等）用量，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，硫被还原为单质硫或硫酸根。,MeS+H,+,+,氧化剂,Me,2+,+S,0,或,SO,4,2-,还可浸出某些低价金属化合物（eg.,赤铜矿,（Cu,2,O）,、辉铜矿（Cu,2,S）,等）。,浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫酸盐,MeS+H,2,SO,4,MeSO,4,+SO,2,+S+H,2,O,还原酸浸,变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物,Me,X,O,Y,(,或,Me(OH),Y,)+H,+,+,还原剂,Me,n+,+H,2,O,工业上常用金属铁、Fe2+、SO2等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。,MnO,2,+Fe,2+,+H,+,Mn,2+,+Fe,3+,+H,2,O,MnO,2,+Fe+H,+,Mn,2+,+Fe,3+,+H,2,O,Co(OH),3,+SO,2,+H,+,Co,2+,+SO,4,2-,+H,2,O,Ni(OH),3,+SO,2,+H,+,Ni,2+,+SO,4,2+,+H,2,O,碱浸,氨浸,适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。,黑铜矿 CuO+NH,4,OH+(NH,4,),2,CO,3,Cu(NH,3,),4,CO,3,+H,2,O,孔雀石 CuCO,3,Cu(OH),2,+NH,4,OH+(NH,4,),2,CO,3,Cu(NH,3,),4,CO,3,+H,2,O,而金属铜通过氧化还原反应浸出Cu+Cu(NH,3,),4,CO,3,Cu,2,(NH,3,),4,CO,3,Cu,2,(NH,3,),4,CO,3,+NH,4,OH+(NH,4,),2,CO,3,+O,2,Cu(NH,3,),4,CO,3,+H,2,O,Cu、Co、Ni的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧化氨浸反应式如下：,斑铜矿 Cu,2,FeS,4,+NH,3,+CO,2,+O,2,+H,2,O,Cu(NH,3,),4,SO,4,+Cu(NH,4,),2,CO,3,+Fe,2,O,3,nH,2,O,黄铜矿 CuFeS,2,+NH,3,+O,2,+H,2,O,Cu(NH,3,),4,SO,4,+(NH,4,),2,SO,4,+Fe,2,O,3,nH,2,O,常用的碱浸剂有,氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠,等。,碳酸钠溶液浸出,较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P,2,O,5,）、含钒废物（V,2,O,5,）、黑钨矿（(Fe,Mn)WO,4,）等的浸出。,eg.白钨矿 CaWO,4,+Na,2,CO,3,Na,2,WO,4,+CaCO,3,苛性钠溶液浸出,苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用于高含硅废物中有价成分的浸出。,eg.方铅矿 PbS+NaOH,Na,2,WO,4,+CaCO,3,还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al,2,O,3,nH,2,O,）,硫化钠溶液浸出,硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。,eg.As,2,O,3,(Sb,2,O,3,、SnS,2,、HgS)+Na,2,S,Na,3,AsS,3,(Na,3,SbS,3,、Na,2,SnS,3,、Na,2,HgS,2,),为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为浸出剂。,盐浸,氯化钠浸出,如含铅废物。,eg.PbSO,4,+NaCl,PbCl,2,+Na,2,SO,4,PbCl,2,+NaCl,Na,2,PbCl,4,常用的盐浸剂有,氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠,等溶液。,高价铁盐浸出,含铋废物，是浸出金属硫化矿废物的良好。,eg.Bi+FeCl,3,BiCl,3,+FeCl,2,Bi,2,S,3,+FeCl,3,BiCl,3,+FeCl,2,+S,0,氯化铜浸出,是浸出金属硫化矿废物的良好。,可浸出FeS,2,、CuFeS,2,、Pb,S,、ZnS、Cu,2,S等。,eg.Cu,2,S+CuCl,2,CuCl+S,0,次氯酸钠浸出,可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。,eg.MoS,2,+NaClO+NaOH,Na,2,MoO,4,+NaCl+Na,3,SO,4,+H,2,O,浸出效果衡量,设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为,a,（%），浸出液体积为V(m,3,),该组分在浸出液中的含量为C(t/m,3,),浸出渣干质量为m(t),浸渣中该组分含量为,（%）,浸出率(,浸,),选择性系数（,）,浸出工艺与设备,渗滤浸出,搅拌浸出,顺流浸出,逆流浸出,错流浸出,渗滤浸出槽,机械搅拌浸出槽,空气搅拌浸出槽,流态化逆流浸出槽,高压釜,工艺,设备,目的组分提取与分离,离子沉淀,离子交换,置换沉淀,电沉积,提取和分离方法,溶剂萃取,水解沉淀,除了部分碱金属和个别碱土金属外。,Me,n+,+OH,Me(OH)n,包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他难溶盐沉淀。,离子沉淀,取对数,硫化物沉淀,大部分的金属离子.常用Na,2,S,H,2,S作沉淀剂。,其他盐类的沉淀,某些金属的磷酸盐、砷酸盐、碳酸盐、草酸盐、氟化物、,氯化物等。,eg.Li,+,+Na,2,CO,3,Li,2,CO,3,+Na,+,WO,4,2-,+CaCl,2,CaWO,4,+Cl,-,Th,4+,+C,2,O,4,2-,Th(C,2,O,4,),2,水解沉淀,除了部分碱金属和个别碱土金属外。,Fe+Cu,2+,Fe,2+,+Cu,根据热力学原理，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属，直到两种金属的可逆电位相等为止。,置换沉淀,当铜析出后，由铜、铁和浸液组成的微电池的电动势E为：,溜槽,转鼓,锥形置换器,设备,主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁耗较高、劳动强度大，适合于从稀酸中回收金属,为梨形转鼓，由于置换材料不断更新表面，置换速度快，劳动强度较溜槽轻,倒锥形，回旋上升的溶液冲刷下沉积物剥落并得到浓集从锥体中部的网格流出，而贫液从上部流出。处理量大，置换材料耗量低。,Me,n+,+H,2,Me+H,+,利用还原剂H,2,、CO、SO,2,等在一定条件下直接从溶液中还原金属的过程。,气体还原沉淀,反应进行的必要条件为:,固体废物的物化处理,稳定化固化处理,Stabilization&Solidifacation of,Physical-Chemical Treatment of Solid Waste-,【概念】,稳定化固化,浸出率增容比,浸出速率,【方法原理】,重金属稳定化方法及适用对象；,有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；,固化处理的方法原理及优缺点；,稳定化固化效果的评价指标。,本节重点,1 概述,1.1 稳定化/固化处理的重要性,1.2 稳定化/固化处理所涉及概念和方法,2 药剂稳定化处理,2.1 重金属离子的稳定化,2.2 有机污染物的氧化解毒处理,3 固体废物固化处理,3.1 水泥固化,3.2 石灰固化,内,容,提,要,3.3 沥青固化,3.4 塑性材料固化,3.5 玻璃固化,3.6 自胶结固化,内,容,提,要,1,概 述,稳,定,化,/,固,化,入,门,对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。,稳定化(Stabilization),将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。,化学稳定化&物理稳定化,固化(Solidifacation),在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。,固化过程,固化剂,限定化,包容化,1,概 述,稳,定,化,/,固,化,入,门,具备一定的性能，即抗浸出性；抗干湿性、抗冻融性；耐腐蚀性、不燃性；抗渗透性（固化产物）；足够的机械强度（固化,产物）。,评价指标,体积变化因数,浸出速率,抗压强度,装桶贮存:0.10.5MPa,作建筑材料：10MPa,放射性固化体：前苏,5MPa,英20MPa,2,药剂稳定化处理,利用化学药剂通过化学反应。具,有相对持久性,有,毒,有,害,物,质,Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等,重金属的化学稳定化技术,含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等,有机污染物的氧化解毒技术,重金属,溶出法,离子交换,中和法,氧化还原法,吸附法,化学沉淀法,将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应,转化,为五毒/低毒化学性质稳定的组分,吸附剂,可逆,吸附具有选择性：活性炭-有机物；活性氧化铝-镍离子,酸碱泥渣,中和剂,罐式机械搅拌/池式人工搅拌,氢氧化物沉淀,硫化物沉淀,硅酸盐沉淀,碳酸盐沉淀,共沉淀,无机/有机螯合物沉淀,离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶,昂贵 可逆,重金属化学稳定化,毒,Cr,6+,Hg,2+,As,5+,氧化还原
展开阅读全文