4固体废物的物化处理
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理，以降低其对环境的影响和危害。
物化处理是固体废物管理中的重要环节，能有效地减少废物的体积和有害物质的含量，同时还能回收利用可再生资源，实现资源的循环利用。
本文将详细介绍固体废物的物化处理的标准格式文本。
二、物化处理方法1. 物理处理物理处理是指通过物理手段改变废物的物理性质，以达到减少体积和分离有用物质的目的。
常见的物理处理方法包括：压缩、粉碎、筛分、磁选、离心、过滤等。
（1）压缩：将固体废物进行压缩，减少其体积，方便运输和储存。
压缩设备应满足国家相关标准，具备稳定的压缩效果和安全的操作性能。
（2）粉碎：将固体废物进行粉碎，使其颗粒大小均匀，便于后续处理。
粉碎设备应具备高效的破碎能力和可靠的运行稳定性。
（3）筛分：将固体废物进行筛分，分离出不同大小的颗粒。
筛分设备应具备精确的筛分效果和良好的耐磨性能。
（4）磁选：利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离。
磁选设备应具备强大的磁力和高效的分离能力。
（5）离心：利用离心力将固体废物中的液态或悬浮物分离出来。
离心设备应具备高速离心和稳定的分离效果。
（6）过滤：将固体废物中的液态通过滤网进行分离。
过滤设备应具备精确的过滤效果和耐腐蚀的性能。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应改变废物的化学性质，以降低有害物质的含量和改善固体废物的稳定性。
常见的化学处理方法包括：氧化、还原、中和、沉淀等。
（1）氧化：利用氧化剂对固体废物中的有机物进行氧化反应，将其转化为无害的物质。
氧化剂应符合国家相关标准，具备高效的氧化能力和安全的使用性能。
（2）还原：利用还原剂对固体废物中的氧化物进行还原反应，降低其毒性和危害性。
还原剂应具备高效的还原能力和稳定的反应性。
（3）中和：利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或碱性物质中和至中性。
中和剂应具备良好的中和效果和安全的使用性能。
（4）沉淀：利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物或溶解物沉淀下来，实现固液分离。
第四章固体废物的物化处理
固体废物处理与处置 Treatment and 及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、 HNO3、NaClO、MnO2、H2O2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 Me2+ + S0 或SO42还可浸出某些低价金属化合物（eg.赤铜矿（Cu2O）、辉 铜矿（Cu2S）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 + H2SO4 MeSO4 + SO2 + S + H2O
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
（一）浸出动力学过程 浸出过程： 1、外扩散；2、化学反应；3、解吸；4、反扩散。 Fick第一定律：溶剂向颗粒表面扩散速率 VD=KD（ρ-ρs） 质量作用定律：溶剂在颗粒表面的化学反应速率Vk=Kkρsn
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
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
酸浸
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。
简单酸浸：适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、 NiS()、CoS、MnS、Ni3S2; 以及大部分金属铁酸盐,砷酸 盐和硅酸盐
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
第四章 固体废物的物化处理
Chapter 4 Physical-chemical Treatment of Solid Waste
第4章固体废物的物化处理
常用的浸出设备主要有渗滤浸出槽(池)、机械搅拌浸出槽、 空气搅拌浸出槽、流态化逆流浸出塔和高压釜等五类。
渗滤浸出槽(池)
机械搅拌浸出槽
立式 高压 釜
空气搅拌浸出槽
流态化逆流浸出塔
六、
固体废物中的目的组分浸出进入 浸出液后，要经过后续作业将目 的组分从浸出液中提取或分离出 来，常用方法有：
稳定化／固化处理是处理重金属废物和其他非金属危险废物的重要手 段，在区域性集中管理系统中占有重要的地位。稳定化／固化处理作为废 物最终处置的预处理技术在国内外广泛应用于以下几个方面：
四、浮选设备
浮选机是实现浮选过程的重要设备。
浮选机的种类很多，其主要差别有：充气方式不同（吸入或压入）， 搅拌方式的不同，槽体形状不同（方形、圆形，上方下锥形等），料浆和 空气在槽内的运动方式不同。
浮选机的主要类型：机械搅拌式浮选机、充气搅拌式浮选机、充气式 浮选机 、气体析出式浮选机。XJK型机械搅拌式浮选机我国使用最广。
Cu + H2SO4 +1/2O2 CuSO4 + H2O
即
，
（三）典型的浸出反应
氧化
浸出液经固液分离得到含铜的氨浸出液，对其进 行蒸馏，氧化铜以沉淀析出，NH3和CO2冷凝吸 收得到(NH4)2CO3等，返回浸出作业再利用。
浸出剂
粒度细、比表面积大、结构疏松、组成简单、 裂隙和孔隙发达、亲水性强的物料浸出率高。
浮选对浮选机的基本要求
• 浮选技术经济指标的好坏，与浮选机的性能密切相关。
• 对浮选机的基本要求有： – 良好的充气作用：气泡是疏水性物料的运载工具，浮 选机必须保证能吸入或压入足量的空气并能使这些空 气充分弥散； – 良好的搅拌作用：搅拌能造成物料的悬浮，物料在浮 选槽内均匀分散，造成物料与药剂、气泡充分接触和 碰撞，促进药剂的溶解； – 能形成比较平稳的泡沫区：在浮选的料浆表面，应有 比较平稳的泡沫区，以使吸附了目的物料的泡沫保持 住目的物料，并使夹杂的非目的物料能够脱落； – 能连续工作并便于调节：包括连续给料和连续排料， 给、排料量的调节等。
第四章 固体废物的物理化学处理
物质表面疏水性强，则可浮性好，可上浮从表面刮出 回收； 物质表面亲水性强，则可浮性差，将下沉从底部排出。
5
固体废物 资源化工程
（2）浮选药剂
第四章 物化处理
捕收剂：能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使其表面疏 水, 易于向气泡附着的药剂。——扩大目的物质与其他成 分的可浮性差异
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 Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3· 2O） nH
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. As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2) 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。
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固体废物 资源化工程
（2）浸出方法
根据浸出过程所用的药剂分为：
酸浸 盐浸 浸出 方法 水浸 碱浸
第四章 物化处理
中性浸出剂——水和盐
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固体废物 资源化工程
酸浸
第四章 物化处理
包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有 硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。 简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、 NiS()、CoS、MnS、Ni3S2; 以及大部分金属铁酸盐,砷酸 盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O; MeO· 2 + H+ Me2+ + H2SiO3 SiO
第4章固体废物固化物化与稳定化处理
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
4.4 塑料固化
一 塑料固化原理 二 塑料固化的应用及其特点
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
塑料固化原理
概念: 以塑料为固化剂，与危险废物按一定的比例配料，并加入适量催
化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有 一定强度和稳定性固化体。
➢固定化 ——具有固化和稳定化作用的过程。 ➢限定化 、包容化
4
固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
➢固化处理的基本要求 ① 所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干
湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加 以利用，如作建筑基础和路基材料 ② 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化 体体积与被固化废物的体积之比)要低 ③ 固化工艺过程简单、便于操作 ④ 固化剂来源丰富，价廉易得 ⑤ 处理费用低
的
基
常温
本
方
法
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
沥青固化体的性质及其影响因素
沥青固化体的主要性能指标： ① 水中的浸出率 ② 辐照稳定性 ③ 化学稳定性
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固体废物处理与处置 第 4 章 固体废物的稳定化与固化处理
（一）影响沥青固化体浸出率的因素
1．沥青的种类
用不同类型的沥青所得固化体的浸出率不同，实验表明，采用直馏沥 青效果较好。较软的沥青比较硬的沥青所得固化体浸出率低。
➢固化途径
通过化学转变，将污染物引入到某种稳定固体物质的晶格中去； 通过物理过程，把污染物直接掺入到惰性基材中去。
➢固化剂 ——固化过程所用的惰性材料。 ➢固化体 ——有害废物经过固化处理所形成的固化产物。 ➢稳定化 ——利用化学添加剂等技术手段，改变废物中有毒有害组分的赋
第五章 固体废物的物化处理
4.1.1 浮选原理
• 天然可浮性对分选的影响
• 天然可浮性差异较小，利用天然可浮性分选物质， 效料中加入浮选药剂， 扩大不同组分的可浮性差异，再通入空气形成无 数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气 泡上浮于浆料表面称为泡沫层后刮出，实现目的 物料与其他物料的分离
12NaNbO5+55H2O→7Na2O·6Nb2O3·32H2O+46NaOH NaCN溶液浸出含金废渣 2Au+4NaCN+H2O+1/2O2→2NaAu(CN)2+NaOH
酸性溶剂浸出
• 简单酸浸：适用于某些易被酸分解的金属 氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物 • 氧化酸浸：氧气或浓硫酸作为氧化剂，使 低价金属离子转化为可溶性离子 • 还原酸浸：浸出变价金属的高价金属氧化 物，采用铁、亚铁、SO2等作为还原剂，使 高价不可溶金属变为低价可溶盐溶出
• • • • • • 物料性质 颗粒的润湿性、大小等 药剂条件 药剂种类、用量、组合等 操作条件 充气量大小、液面高低等
4.1.4 浮选设备
• 浮选机及其基本要求 • 良好的充气作用；搅拌作用；能形成比较 平稳的泡沫区；连续工作便于调节 • 浮选机分类 • 按充气或搅拌分为机械搅拌式浮选机、充 气搅拌浮选机、充气式浮选机和气体析出 式浮选机
固体废物的物化处理
浮选 Flotation 溶剂浸出 Solvent Extraction 固化/稳定化 Solidification & Stabilization
4.1 浮选
• 浮选：是根据不同物质被水润湿程度的差 异而对其进行分离的过程（水处理中称为 气浮，air flotation） • 润湿性：物质被水润湿的程度 • 亲水性物质：易被谁润湿的物质 • 疏水性物质：不易被谁润湿的物质
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理，以减少其对环境的污染和危害。
随着工业化和城市化的不断发展，固体废物的产生量不断增加，对环境和人类健康造成为了严重的威胁。
因此，开展固体废物的物化处理具有重要的意义。
二、物化处理的分类固体废物的物化处理可以分为物理处理和化学处理两大类。
1. 物理处理物理处理是指通过物理手段对固体废物进行分离、分类和减量处理的过程。
常见的物理处理方法包括：- 磁选：利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离，如铁、钢等。
- 筛分：利用不同颗粒大小的筛网将固体废物进行分离，如颗粒状废物和纤维状废物的分离。
- 水洗：通过水的冲刷将固体废物中的杂质和有害物质去除，如沙土、泥浆等。
- 空气分选：利用气流的作用将固体废物中的轻质物质和重质物质分离，如塑料和金属的分离。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应对固体废物进行转化、降解和稳定化处理的过程。
常见的化学处理方法包括：- 氧化：利用氧化剂将固体废物中的有机物氧化为无机物，如高温氧化、化学氧化等。
- 还原：利用还原剂将固体废物中的无机物还原为有机物，如还原焚烧、还原反应等。
- 中和：利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或者碱性物质中和为中性物质，如酸碱废物的中和处理。
- 沉淀：利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物沉淀下来，如重金属废物的沉淀处理。
三、物化处理的应用领域固体废物的物化处理在多个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 城市生活垃圾处理城市生活垃圾是指居民日常生活中产生的废弃物，包括食品残渣、纸张、塑料、金属、玻璃等。
物化处理可以通过物理分选、压缩、焚烧等方式对城市生活垃圾进行处理，减少垃圾的体积和对环境的污染。
2. 工业固体废物处理工业固体废物是指工业生产过程中产生的废弃物，包括废水、废气、废渣等。
物化处理可以通过化学反应、沉淀、过滤等方式对工业固体废物进行处理，将有害物质转化为无害物质或者固化处理，以减少对环境的污染和危害。
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第四章固体废物的物化处理一、名词解释1．浮选药剂[昆明理工大学2011年研]答：浮选药剂是指以改变矿物表面的物理化学性质及介质性质的物质，在固体废物与水调成的料浆中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异来进行浮选，根据在浮选过程中的作用，浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。
2．浸出速率[昆明理工大学2012年研]答：浸出速率是指固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率。
国际原子能机构将其表示为标准比表面积的样品每日浸出放射性（即污染物质量）。
3．捕收剂[昆明理工大学2013、2012年研]答：捕收剂是指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。
常用的捕收剂主要有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。
典型的异极性捕收剂分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）两部分组成；非极性油类捕收剂没有极性基。
二、单项选择题1．在浮选工艺中，促进目的颗粒与捕收剂作用的药剂称为（）。
[昆明理工大学2014年研]A．抑制剂C．活化剂D．分散剂【答案】C【解析】浮选工艺选用的药剂包括：①抑制剂，为抑制非目的颗粒可浮性的药剂；②调整剂，为调整介质pH的药剂；③絮凝剂，是促使料浆中目的细粒联合变成较大团粒的药剂；④活化剂，是促进目的颗粒与捕收剂作用的的药剂；⑤分散剂，是促使料浆中非目的细粒成分散状态的药剂。
2．鉴别固化产品性能最重要的一项指标是（）。
[昆明理工大学2014年研]A．浸出速率B．增容比C．抗压强度D．耐腐蚀性【答案】A【解析】衡量稳定化／固化处理效果主要采用的是固化体的浸出速率、增容比和抗压强度等物理及化学指标，浸出速率是指固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率。
固化体在浸泡时的浸出速率，是鉴别固化产品性能最重要的一项指标。
3．下列固体废物固化方法中，不需要加热的是（）。
[昆明理工大学2015、2013年研]A．水泥固化C．塑料固化D．玻璃固化【答案】A【解析】废物固化是把废物与能聚结成固体的材料混合，从而将废物包容或固定在固化基材中的一种废物处理方法。
04固体废物的物化处理
四、浮选设备
浮选机的基本要 求： ①良好的充气作 用； ②搅拌作用； ③能形成比较平 稳的泡沫区； ④能连续工作便 于调节。
主要的浮选设备： 机械搅拌机（应用最广，包括叶轮式机械搅拌机和棒形 浮选机）；充气搅拌式；充气式；气体析出式。
§4.2溶液浸出
溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关 的组分有选择性的溶解的物理化学过程。 浸出目的：使物料中有用或有害成分能选择性地最大 限度地从固相转入液相。 溶剂的选择：
§4.1浮选 一、浮选原理
定义：浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而 对其进行分离的过程。 原理：浮选是通过在固体废物与水调制成的料浆中 加入浮选剂扩大不同组分的可浮性差异，再通入空气 形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随 气泡上浮于料浆表面成为泡沫层刮出，成为泡沫产品； 不浮的颗粒则留在料浆内，通过适当处理后废弃。
交换反应 物料中的金属氧化物、硫化物与酸、 碱、可溶性盐作用，生成可溶性盐 类的过程
络合反应 溶剂与物料 中的组分发 生络合反应， 生成可溶性 络合物的过 程
化学溶解过程 溶剂与物料的有关组分之间 发生化学反应生成可溶性的 化合物进入液相的过程。
浸出过程
氧化还原反应 溶液同物料组 成之间发生氧 化还原反应， 生成可溶性化 合物的过程
还原酸浸：
M e x O y 或 M e O H y H 还 原 剂 M e n H 2 O 氢 氧 化 物
用于：浸出变价金属的高价氧化物或氢氧化物。
三、几种典型浸出反应
碱浸
浸出能力一般比酸浸药剂弱，但选择性高，浸出液较 纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。 碱浸药剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠。 浸出方法：氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出、 硫化钠溶液浸出等。 氨浸：C u O 2 N H 4 O H ( N H 4 ) 2 C O 3 C u ( N H 4 ) 4 C O 3 3 H 2 O
第四章 固废的物化处理.ppt
一、概述
1. 目的：是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰 性或被包容起来，减小废物的毒性和可迁移性，同 时改善被处理对象的工程性质，以便运输、利用和 处置。
2. 途径： ①将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质
的晶格中去； ②通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。
3. 专业名词定义 固化：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。结构完整的整块密实固体， 方便运输。
稳定化：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性 及低毒性的物质的过程。 化学稳定化——不活性化合物，固定于晶格中 物理稳定化——粗颗粒、有土壤状坚实度固体 实际操作中，这两种过程是同时发生的。
固定化：具有固
浮选法的主要缺点是：
– 固体废物浮选前需要破碎到一定的细度。 – 浮选时要消耗一定数量的浮选药剂且易造成环境污染
或增加相配套的净化设施。 – 另外，还需要一些辅助工序如浓缩、过滤、脱水、干
燥等。
因此，在生产实践中应根据固体废物的性质，经 综合比较后，确定分选方法。
危险固体废物的固化/稳定化
烃类油的整个分子是非极性的，难溶于水，具 有很强的疏水性。在料浆中由于强烈搅拌作用 而被乳化成微细的油滴，与物质颗粒碰撞接触 时，便粘附于疏水性颗粒表面上，并且在其表 面上扩展形成油膜从而大大增加颗粒表面的疏 水性，使其可浮性提高。
从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂。
(二)起泡剂(frother)
典型的异极性捕收剂有黄药、油酸等。
– 黄药是工业上的名称，学名为黄原酸盐，按 其化学组成称为烃基二硫代碳酸盐，其通式 为R—OCSSMe；其个R为烃基，Me为碱金属。
– 油酸学名为十八碳脂肪酸，其中羧酸基团为 极性基，碳十七链为非极性基。
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第四章固体废物的物化处理一、名词解释1．反扩散答：反扩散是指可溶性化合物在固体表面解吸之后向液相扩散，由于搅拌等外界因素以及表面上可溶性化合物浓度降低，使颗粒的内外形成浓度差，产生一种使空隙内部可溶性化合物向表面扩散的推动力。
2．药剂稳定化答：药剂稳定化是指利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。
稳定化技术与其他方法（例如封闭与隔离）相比，具有处理后潜在威胁特点。
利用稳定化技术可以有效地防止污染物的扩散。
3．固化答：固化是指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。
固化的产物是结构完整的整块密实固体，这种固体可以方便地按尺寸大小进行运输，而无需任何辅助容器。
目前常用的固化处理方法主要包括水泥固化、石灰固化、沥青固化、塑性材料固化、有机聚合物固化、自胶结固化、熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化等。
4．稳定化答：稳定化是指将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。
稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化。
化学稳定化是指通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动的过程；物理稳定化是指将污泥或半固体物质与一种疏松物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤坚实度的固体的过程。
5．溶剂浸出答：溶剂浸出是指适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。
浸出主要用于处理成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废弃物。
浸出的目的是要使物料中有用或有害成分能选择性地最大限度地从固相转入液相。
6．浮选答：浮选是指根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。
物质被水润湿的程度，即为物质的润湿性。
许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。
易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。
二、填空题1．根据在浮选过程中的作用，浮选药剂分为______、______、______。
第四章固体废物的物化处理
4.2.2 水泥与添加剂
水泥(cement) 添加剂(additive)
（1）水泥
• 水泥的种类
– 硅酸盐水泥：以石灰、粘土为主要原料的水泥（又叫 波特兰水泥）；
– 矿渣水泥：加入了一定量的高炉水淬渣（火山灰质）。 – 粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰质）。 – 高铝水泥：加入了一定量的高铝原料，如铝土。
浸出主要用于处理成分复杂有价成Байду номын сангаас含量 低的矿业固体废物、化工和冶金过程的 废弃物。
浸出的目的是要使物料中有用或者有害成 分能选择性地最大限度地从固相转入液 相。
• 浸出动力学过程
浸出过程大致分为以下几个阶段：
1.外扩散-即溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。
2.化学反应-即溶剂达到反应带之后与颗粒中某些 组分发生反应生成可溶性化合物。
• 碱性溶剂浸出 浸出剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、硫化钠
等。 如用碳酸钠浸出经焙烧过的钨矿：
CaWO4 + Na2CO3 + SiO2 Na2WO4 + CaSiO3 + CO2
铜、镍、钴等固体废物可用氨浸：
CuO + 2NH4OH + (NH4)2CO3 Cu(NH3)4CO3 + 3H2O
• 影响浸出过程的主要因素： 1、物料粒度及特性 2、浸出温度 3、浸出压力 4、搅拌速度 5、浸出溶剂浓度及固液比等
固化剂(Solidifying agent)
固化常用的惰性材料：
①水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化） ②硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）
固化效果的评价
• 浸出速率 (leaching rate) • 增容比 (Enlargement ratio)
第四章固体废物的物化处理
（3）硅酸盐沉淀水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比 例结合，pH范围2～11） （4）碳酸盐沉淀:应用不广泛。 (5)共沉淀 如氢氧化铁、碳酸钙产生共沉淀。 （6）无机及有机螯合物沉淀 4、吸附技术 通过吸附剂吸附废物中的重金属离子和有机污染物。 5、离子交换技术 溶液中的重金属离子与离子交换剂发生交换反应,去 除重金属离子。
三、浮选工艺过程（P93) 1.调浆：调节浮选前料浆浓度。 2.调药：药剂的种类、数量、浓度调节与控制等，通过实 验确定。 3.调泡：调节气泡的过程。 a.正浮选：有用物质浮入泡沫产物，无用或回收价值不大 的物质留在料浆中。 b.反浮选：无用物质浮入泡沫产物，有用物质留在料浆中。 当废物中含有两种或两种以上有用物质，采用优先 浮选、混合浮选方法。 影响浮选效果因素：物料性质（如颗粒的润湿性、颗粒 的大小等）、药剂条件（如药剂的种类、用量、药剂组 合等）、操作条件（如充气量的大小、液面高低等）
2.应用及特点 （1）应用：低水平放射性废物。 （2）特点：增容比小，不可燃。操作复杂、价格昂贵；
(五）玻璃固化 1.固化原理 将玻璃与废物按一定的比例混合，在高温下熔融，冷却 后形成稳定的固化体。
2.应用:高放射性废物的处理。 3.特点：固化体浸出率小；增容比小；装置复杂，费用高
图4－14
硼酸盐玻璃固化工艺流程
（六）自胶结固化 1.原理 利用废物自身的胶结性能来固化废物。
1 3 CaSO4 2 H 2O CaSO4 H 2O H 2O 2 2 1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2O 2 2
图4-15烟道气脱硫灰渣自胶结固化工艺流程图
2.特点：工艺简单；固化体浸出率低；强度高； 适用于含硫酸钙、亚硫酸钙的废物；
固体废物污染控制工程：第四章 固体废物的物化化处理
常用于处理成分复杂，粒度微细，有价成分含量 低的矿业、化工、冶金固废。
采用传统的分选技术往往成效甚微，而常常采用 化学浸出技术。
浸出是溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组 分，使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组 分相分离的工艺过程。
浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目 的组分的溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。
一、浮选
浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收剂、 起泡剂、调整剂
起泡剂：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。 与捕收剂有联合作用。
调整剂：调整其他药剂（一般是捕收剂）与固体 颗粒间的作用或者调整料浆的性质。分活化剂、 抑制剂、介质调整剂、分散与混凝剂等。
一、浮选
3、浮选设备
SF型浮选机 SF型浮选机适用于
一、浮选
2、浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收 剂、起泡剂、调整剂
捕收剂：选择吸附在欲选物质颗粒表面，提高其 疏水性。要求：捕收作用强；高选择性；稳定无 毒无臭；易溶于水；价格低廉。 常用捕收剂：煤油，柴油，燃料油，变压器 油， 重油。只有可浮性很好的非极性废物颗粒可单独 使用非极性捕收剂，如：粉煤灰中炭的回收 废 石墨的回收。
浸出效果衡量
常用：浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂 的用量衡量浸出过程。
浸出率
浸
Vc
Q
Q m Q
选择性系数(β) ：愈接近1，则该两组分的浸出 选择性愈差。
1 / 2
浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果， 浸出前一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤 浸出和搅拌浸出。
CuO 2NH4 OH (NH4 )2CO3 Cu(NH4 )4CO3 3H2O
固体废物的物化处理
二、浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂 〔1〕捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒外 表疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。
异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类
常用的捕收剂
非极性油类捕收剂：煤油、柴油等
废物 C 2 u 表 4 RO 面 C 表 的 SS 面C 离 （ 2S uS 子 ） 2 C （ R 化 O O ） 2 R
某组分在浸出
液中的含量
浸出液
浸出渣干
浸渣中该
体积浸Q V C 10 % 0Q Q 重 m 1组0 % 分含0 量
废物干重
废物中某组 分的含量
浸出过程的选择性：常用选择性系数 〔β〕表示，它是在一样浸出条件下，某两 组分的浸出率之比，即：
1/2
β值愈接近1，表示浸出过程中该两组分的 浸出选择性愈差。
变价金属的 化高 物价 和金 氢 H 属 氧 还 氧 化 原 物 剂
还 原 酸M 浸neH2O
工业上常用的复原剂：金属铁、Fe2+、SO2
等M。nO 2 2Fe2 4H Mn2 2Fe3 2H2O
M
nO 2
2F 3
e4H
M n2
2F e3 3
2H2O
2Co(OH)3 SO2 2H 2Co2 SO42 4H2O
第四章 固体废物的物化处理
第一节 浮选
润湿性:物质被水润湿的程度.
许多无机废物极易被水润湿，而有机废 物那么不易被水润湿。易被水润湿的物质， 称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称 一为、疏浮水选性原物理质。
浮选是在固体废物与水调制的料浆中，参加浮选药剂， 并通过空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在 气泡上，随气泡上浮于料浆外表成为泡沫层，然后刮出 回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。
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3H 2O
2 3
4H
2 H 2O 2 Fe
4
MeO Fe 2 O 3 8 H MeAsO
4
Me
3
4 H 2O
3H
2
Me
H 3 AsO
2
MeO SiO MeS 2 H
2H Me
Me
H 2 SiO
3
2
H 2S
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
(4)对设备腐蚀性小。
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动力学过程
外扩散 化学反应 解析 反扩散
外扩散:溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散
化学反应:溶剂与颗粒中某些组分发生反应生成可溶性化 合物
解吸:可溶性化合物从颗粒表面和内部孔隙解吸
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四、浮选设备
基本要求： 良好的充气作用； 搅拌作用； 能形成比较平稳的泡沫区； 能连续工作及便于调节。 浮选机种类： 机械搅拌式浮选机 充气搅拌式浮选机 充气式浮选机 气体析出式浮选机
简单酸浸：适用于浸出某些易被酸分解的简单金属氧化物、 金属含氧盐及少数的金属硫化物中的有价金属。
MeO 2 H
Me
2
H 2O
3 3
Me 3 O 4 8 H Me 2 O 3 6 H MeO
2
2 Me 2 Me Me
4
Me
2
4 H 2O
2
Cu
2
H 2O
硅 孔 雀 石 C uSiO 3 2 H 2 O H 铜 蓝 C uS H
Cu
2
SiO 2 H 2 O
Cu
2
H 2S
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N a2 解 (2 Gu) O 2 还 原 交换反应溶解过程3 H 2 O 二 e O 2 化nN H O H 2 C 应 nN G e O 程 氧 N a 反 uO 溶 H 过 C 2 3 3
2 C uO 2 N H 3 H 2 O ( N H 4 ) 2 C O 3 C u ( N H 3 ) 4 C O 3 3 H 2 O
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
物质表面润湿性
相关概念 润湿性 亲水性物质 疏水性物质
θ越小，物
质表面亲水 性越强；θ 角越大, 物 质表面疏水 性越强，越 易于与气泡 的粘附。
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浮选柱结构及工作原理
浮选柱结构及工作原理示意图
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
空气析出式浮选机结构及工作原理
Davcra空气析出式浮选机结构及工作原理
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
氧化酸浸：适用于金属硫化物、某些低价金属化合物。在 酸性溶液中相当稳定，不易简单酸溶。但在有氧化剂存在
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（一）捕收剂
特点：
①捕收作用强，具有足够的活性； ②有较高的选择性，最好只对一种物质颗粒具有捕收 作用； ③易溶于水、无毒、无臭、成分稳定、不易变质： ④价廉易得。
应用： 非极性油类捕收剂：粉煤灰中未然尽碳的回收、废石墨 的回收 异极性捕收剂：黄药——重金属、贵重金属 油酸——碱土金属
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1
机械搅拌式 充气搅拌式 充气式 气体析出式
固体废物的浮选
影响浮 选效果 的因素
浮选 设备 浮选 药剂
物料性质 药剂条件 操作条件
..
浮选
浮选 工艺
浮选 原理
调浆 调药 调泡
捕收剂 起泡剂 调整剂
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
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（三）调整剂
1、活化剂 1）生成活化膜 2）活化离子吸附
Ca2+ Na2S
3）消除亲水膜
H2SO4
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反扩散:解吸后的可溶性化合物向液相扩散
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(一 )交 换 反 应 溶 解 过 程
可逆
C u O H 2 S O 4 C u S O 4 H 2O
2 3 (三 )络 合 反 应 溶 解 过 程 物理溶解过程
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 浸出液：浸出 后含目的组分 的溶液
酸浸 盐浸 浸出 方法 水浸 碱浸
浸出剂：浸出 过程所用的药 剂。
浸出效果衡量
浸出渣பைடு நூலகம்浸出 后的残渣
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
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2）增大气泡机械强度 3）降低气泡的运动速度， 与物质的碰撞几率增大
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（二）起泡剂
图4-1起泡剂在气泡表面的吸附
图4-2起泡剂与捕收剂相互作用
起泡剂应有适当的溶解度，溶解度过小起泡剂来不及溶解 即随泡沫流失或起跑速率小，延缓时间较长，难以控制， 溶解度过大，则药耗大或迅速产生大量泡沫，但不耐久。
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（二）起泡剂
由于浮选过程中需要大量稳定的气泡，故需加入起泡剂。 常用的起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等。异极性的有机 物质，极性基亲水，非极性基亲气，使起泡剂分子在空气 和水的界面上产生定向排列；
起泡剂作用： 1）防止气泡兼并
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一、浮选原理
浮选即泡沫浮选，是根据不同物质被水润 湿程度的差异而对其进行分离的过程。
浮选原理：在固体废物与水调成的料浆中加入浮选药 剂扩大不同组分可浮性差异，再通入空气形成无数细 小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气泡上浮于 料浆表面成为泡沫层后刮出回收；不浮的颗粒仍留在 料浆内，适当处理后废弃。
简单酸浸是含铜废物回收金属铜的重要方法
孔 雀 石 C uC O 3 C （ O H ） H u 2
Cu
2
C O 2 H 2O C O 2 H 2O
蓝 铜 矿 2 C uC O 3 C （ O H ） H u 2 黑 铜 矿 C uO H
Cu
五、浮选设备的应用
水处理 从粉煤灰中回收炭 从煤矸石中回收硫铁矿 塑料的浮选 废纸脱墨 土壤清洗
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2
固体废物的化学浸出
目的组分提取与分离
本节内容
浸出理论基础
浸出工艺与设备
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浸出过程的化学反应机理
F e O 6 H C l 2 F e C l3 3 H 2 O
不可 逆
C u S F e2 ( S O 4 )3 C u S O 4 2 F eS O 4 S 2 C u 2 C uO nN H 2 C u 2 O nN Hu S O H O H SO 3 1 O C 3 Cu 化学溶解过程 4 氧化还原反应溶解过程 4 2 2 2
二、浮选药剂的分类与作用
捕收剂：能够选择性地吸附在预选的颗粒上，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。 起泡剂：能够促使泡沫形成，增加分选界面的药剂。
浮 选 药 剂
调整剂
活化剂：促进目的颗粒与捕收剂作用
抑制剂：抑制非目的的颗粒可浮性 用于调整 （促进或 pH调整剂：酸、碱 阻碍）捕 收剂的作 絮凝剂：聚丙烯酰胺 用及介质 介质调整剂 条件的药 分散剂：磷酸盐、 剂。 水玻璃Na2O· nSiO2
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吸入槽
直流槽
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气 浮 浓 缩 法
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第四章
固体废物的物化处理