第四章 固体废物的物化处理

萤石表面的Ca 2 2C17 H 33COO 表面离子化合物Ca（OOCH 33C17） 2
（2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水-气界面上
使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡， 防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上 浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层

还原酸浸： 主要用于浸出变价金属的高价金属氧 化物和氢氧化物，如浸出有色金属冶炼过程产出的镍渣、 锰渣、钴渣中的有用组分为MnO2、Co(OH)3、Ni(OH)3、
Co2O3、Ni2S3等。
变价金属的高价金属氧 化物和氢氧化物 H 还原剂 还原酸浸 Men H 2O
2
Fe SO4
2
2
H 2O
金属铜Cu H O2 Cu 2 H 2 O
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。 但在有氧化剂存在时，几乎均能被氧化分解而浸出。
MeS H 氧化剂 Me S 或SO4
四、浮选设备
图4-3
XJK型机械搅拌式浮选机
图4-3 气泡 在浮选机内的 运动示意图
浮选法的主要缺点：是有些工业固体废物浮选前 需要破碎和磨碎到一定的细度。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 中究竟采用哪一种分选方法，应根据固体废物的
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。
性质，经技术经济综合比较后确定。
第二节 溶剂浸出
化学浸出：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。
化学溶剂：浸出剂 固体废物 浸出 过滤 浸出液 浸出渣
适用对象：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
金过程排出的废渣等，采用传统分选技术往
工业上常用的还原剂：金属铁、Fe2+、SO2等。
MnO2 2 Fe2 4 H Mn 2 2 Fe3 2 H 2 O 2 2 3 2 MnO2 Fe 4 H Mn Fe 2 H 2 O 3 3 2 2Co(OH ) 3 SO2 2 H 2Co 2 SO4 4 H 2 O 2 Ni (OH ) 3 SO2 2 H 2 Ni 2 SO4
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表面疏水， 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
废物表面的Cu 2 4ROCSS 表面离子化合物Cu（SSCOR） ROSCSS ） 2 2 （ 2
活化剂
典 型 酸 、 金属阳离 O2、SO2 腐植酸、水玻璃 代表 碱 子、阴离 和淀粉、聚 丙 烯 磷酸盐 子 HS － 、 单宁等 酰胺 HSiO3－等
三、浮选工艺 包括调浆、调药、调泡三个程序。 （1）调浆：浮选前料浆浓度的调节，它是浮选过程的 一个重要作业。一般，浮选密度较大、粒度较粗的废物颗 粒，往往用较浓的料浆；反之浮选密度较小的废物颗粒， 可用较稀的料浆。 （2）调药：浮选过程药剂的调整，包括提高药效、合 理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。 （3）调泡：浮选气泡的调节。气泡越小，数量越多， 气泡在料浆中分布越均匀，料浆的冲气程度越好，为欲浮 颗粒提供的气液界面越充分，浮选效果越好。对机械搅拌 式浮选机，当料浆中有适量起泡剂存在时，大多数气泡直 径介于0.4～0.8mm，最小0.05mm，最大1.5mm，平均0.9mm 左右。
2
Cu H 2 O
硅孔雀石CuSiO3 2 H 2 O H Cu 2 SiO2 H 2 O 铜蓝CuS H Cu 2 H 2 S
辉铜矿Cu 2 S H O2 Cu 2 H 2 S H 2 O 黄铜矿CuFeS2 H O2 Cu
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。 一、 浮选原理 浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药 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，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，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。
可采用酸浸的方法。它包括简单酸浸、氧化酸浸和 还原酸浸三种方法。
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 2 O Me3 O4 8 H 2 Me 3 Me 2 4 H 2 O Me2 O3 6 H 2 Me 3 3H 2 O MeO2 4 H Me 4 2 H 2 O MeO Fe2 O3 8 H Me 2 2 Fe3 4 H 2 O MeAsO4 3H Me 3 H 3 AsO4 MeO SiO2 2 H Me 2 H 2 SiO3 MeS 2 H Me 2 H 2 S
往成效甚微，而常常采用化学浸出技术。
一、浸出理论
浸出方法：依浸出药剂种类的不同，分 为酸浸、碱浸、盐浸、水浸等方法。
（一）酸浸：常用的浸出方法
酸 固体废物 浸出 过滤 浸出液 常用的酸浸剂包括稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝 酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。 浸出渣
凡废物中的某种组分可通过酸溶进入溶液的都
孔雀石CuCO3 Cu（OH） H Cu 2 CO2 H 2 O 2 蓝铜矿2CuCO3 Cu（OH） H Cu 2 CO2 H 2 O 2 黑铜矿CuO H Cu 2 H 2 O 赤铜矿Cu 2 O H Cu
氧化酸浸 0

2
2
常用的氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等
1 赤铜矿Cu 2 O 2 H O2 2Cu 2 2 H 2 O 2 1 辉铜矿Cu 2 S 2 H O2 2Cu 2 H 2 S H 2 O 2
碳酸钠溶液浸出：能与碳酸钠反应生成可溶性
钠盐的废物，特别是碳酸盐含量较高的废物更适宜 采用这种浸出方法。 目前，碳酸钠溶液主要用于浸出某些含钨废料、 硫化钼氧化焙烧渣、含磷、含钒等废物。
白钨矿CaWO4 Na2CO3 Na2WO 4 CaCO3 黑钨矿（Fe，Mn）WO 4 Na2CO3 Na2WO 4 FeCO3 MnCO3 氧化钼MoO2 Na2CO3 Na2 MoO4 废物中P2O5 3Na2CO3 2 Na3 PO4 3CO2 废物中V2O5 Na2CO3 2 NaVO3 CO2
难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫 化物可用强氧化剂如次氯酸钠等作浸出剂进行浸
出，如硫化钼的浸出：
MoS2 9 NaClO 6 NaOH Na2 MoO4 9 NaCl 2 Na2 SO4 3H 2O
浸出剂
二、浸出效果衡量
固体废物
浸出
过滤 浸出液
浸出渣
实践中常用目的组分的浸出率、浸出过程的
常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。 松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH） 结构式为：
起泡剂
气泡
气泡
气泡
气泡
图4-1 起泡剂在气泡表面的吸附
气泡 表面活性 起泡剂 非表面活 性起泡剂 气泡
捕收剂
图4-2
起泡剂与捕收剂的相互作用
（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及 介质条件。
表3-2 调整 剂系 列 pH调 整剂 常用的调整剂种类 抑制剂 絮凝剂 分散剂
2
4H 2O
（二）碱浸 碱浸药剂的浸出能力一般比酸浸药剂弱，但 浸出过程选择性高，可获得较纯净的浸出液，且 设备防腐问题较易解决。
碱 固体废物 浸出 过滤 浸出液 浸出渣
常用的碱浸药剂与浸出方法：
碳酸铵和氨水：氨浸 碳酸钠：碳酸钠溶液浸出 硫化钠：硫化钠溶液浸出
苛性钠：苛性钠溶液浸出
氨浸：常用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废 物的浸出。 适用对象：含铁高且脉石以碳酸盐为主的铜镍废物。
Bi 3FeCl3 BiCl3 3FeCl2
Bi2 S 3 6 FeCl3 2 BiCl3 6 FeCl2 3S 0 Bi2 O3 6 HCl 2 BiCl3 3H 2 O
氯化铜溶液浸出金属硫化矿
FeS2 2CuCl2 FeCl2 2CuCl 2 S 0 CuFeS2 3CuCl2 FeCl2 4CuCl 2 S 0 PbS 2CuCl2 PbCl2 2CuCl S 0 ZnS 2CuCl2 ZnCl2 2CuCl S 0 Cu 2 S 2CuCl2 4CuCl S 0
苛性钠溶液浸出：苛性钠是拜耳法生产氧
化铝的主要浸出剂。含硅高的固体废物中的有价 组分也常用苛性钠溶液浸出。
方铅矿PbS NaOH Na2 PbO2 Na2 S H 2O 闪锌矿ZnS NaOH Na2 ZnO2 Na2 S H 2O 白钨矿CaWO4 NaOH Na2WO 4 Ca（OH） 2 黑钨矿（Fe，Mn）WO 4 NaOH Na2WO 4 Fe（OH） Mn（OH） 2 2 铝土矿Al2O3 nH2O NaOH NaAlO2 H 2O
（三）中性溶剂浸出
利用某些无机盐的水溶液为浸出剂，浸出废物 原料中的某种组分的过程。 常用的盐浸剂：氯化钠、高价铁盐、氯化铜和 次氯酸钠等溶液 氯化钠浸出含铅废物的反应为：