工业固废中有价成分的提取原理
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As2S3 +3Na2S 2Na3AsS3
3. 盐浸
• 利用某些无机盐水溶液为浸出剂，浸出废物原料中的某组分的过程。 • 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。 • 氯化钠浸出铅废物的反应为：
PbSO4 +NaCl PbCl2 +Na2SO4
4. 浸出效果衡量
• 浸出过程衡量：目的组分的浸出率、浸出过程 的选择性及浸出药剂用量等。
工业固废处理??
• 工业固废特征：（如矿业、化工和冶金废渣等）成分复杂、嵌布粒度微细、有价 成分含量低
• 采用化学浸出或生物浸出技术提取其中有价成分或者去除其中有害成分（目的组 分）
一、固体废物化学浸出基本原理
• 浸出——溶剂选择性的溶解固体废物中的某种目 的组分，使该组分进入溶液中而与废物中其他组 分相分离的工艺过程。浸出过程是个提取和分离 目的组分的过程。浸出过程所用的药剂称为浸出 剂，浸出后含有目的组分的溶液称为浸出液，残 渣称为浸出渣。
• 某组分的浸出率是指浸出条件下该组分转入浸 出液中的质量与其在废物原料中的总质量之比 常用百分数表示。
• 浸出过程的选择性常用选择性系数表示，它是 在相同浸出条件下，某两组分的浸出率之比， 即，值越接近1，表示浸出过程中该组分得浸出 选择性越差。
MnO2 +2Fe+4H + Mn 2+ +2Fe3+ +2H 2O
2. 碱浸
• 碱浸的特点:药剂的浸出能力比一般酸浸药剂弱，但浸出过程选择性高，浸出液纯度较 高，且设备防腐问题比较容易解决。
• 常用的碱浸药剂:包括碳酸铵和氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等，相应的浸出方法包 括铵浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出和硫化钠溶液浸出等。
矿床(deposit)
采矿(mining)
矿石(ore)
选矿(mineral dressin
精矿(concentrate)g)
冶炼(metallurgy)
金属metal
加工(processing)
制品(products)
脉石(gangue)
尾矿(tailing)
废渣(slag & res
idue)
废料(scrap)
辉铜矿 Cu2S+H+ +O2 Cu2+ +H2S+H2O
黄铜矿 CuFeS2 +H+ +O2 Cu2+ +Fe2+ +SO24+ +H2O
（2）氧化酸浸
• 多数金属硫化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，几乎所有的金属硫化物在酸溶液中 或在碱液中均能被氧化分解而浸出，其氧化分解反应为：
MeS+H+ +氧化剂氧化酸浸Me2+ +S0或SO24＋
• 常压氧化酸浸时常用的氧化剂有：
Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2
• 氧化除用于浸出金属硫化物以外，还常用于浸出某些低价 金属化合物，使其中低价金属氧化成高价金属离子转入酸 液中。如辉铜矿中的铜的氧化酸浸：
Cu2S+2H+ +
CuO+2NH4OH+(NH4 )2CO3 ==Cu(NH3 )4CO3 +3H2O
（2）碳酸钠溶液浸出
• 凡是能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的废物，碳酸盐含量较高的废物更适合采用这种浸 出方法。
• 目前主要用于浸出某些含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物、含钒废物等，其浸出 反应式：
CaWO4 +Na2CO3 Na2WO4 +CaCO3
十、工业固废中有价成分的 提取原理
一、固体废物化学浸出基本原理 二、固体废物生物处理基本原理 三、浸出液中目的组分的提取与分离原理
前段学习回顾
• 固体废物绪论 • 城市生活垃圾绪论 • 垃圾预处理 • 垃圾堆肥 • 垃圾厌氧消化 • 垃圾热解 • 垃圾焚烧 • 垃圾卫生填埋 • 污泥浓缩与脱水
工业固废的产生？??
• 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，
• 简单酸浸过程反应式如下：
MeO+2H+ ==Me2+ +H2O
MeO Fe2O3 +8H+ ==Me2+ +2Fe3+ +4H2O
MeAsO4 +3H+ ==Me3+ +H3AsO4
MeS+2H+ ==Me2+ +H2S
（3）苛性钠溶液浸出
• 两性金属常用苛性钠浸出；含硅高的固体废物中的有价组分也常用苛性钠溶液浸出 ，苛性钠浸出某些废物组分的浸出反应，如方铅矿
PbS+NaOH Na2PbO2 +Na2S+H2O
（4）硫化钠溶液出
• 硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使它们生成可溶性硫代盐的形态转入浸液中 。因此，凡含这类硫化物的废物都可以用硫化钠溶液浸出，浸出反应：
（1）氨浸
• 常用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出 ，其浸出机理相似，属于金属电化学过程。
• 由于铜、钴、镍能与氨形成稳定的可溶络合物，扩 大了离子在溶液中的稳定区，降低了铜、钴、镍的 还原电位，使其较易转入浸液。对含铁高且脉石以 碳酸盐为主的铜镍废物的浸出宜采用氨浸法。
• 氨浸铜及其矿物的主要反应为：
1 2
O2
2Cu2+ +H2O+H2S
（3）还原酸浸
• 用于浸出变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物 ，如镍渣、锰渣、钴渣等，其还原酸浸反应式如 下：
变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物+H+ +还原剂氧化酸浸Men+ +H2O
• 工业上常用的还原剂有金属铁等，浸出废物镍渣 、锰渣、钴渣中有用组分等，浸出反应：
以铜为例——
简单酸浸是含铜物料回收金属铜的重要方法 ，其浸出反应式为：
• 孔雀石 • 黑铜矿
CuCO3 Cu(OH)2 +H+ Cu2+ +CO2 +H2O
CuO+H+ Cu2+ +H2O
•一般的含铜矿物均较易稀酸溶出，但赤铜矿和辉铜矿需 要氧化剂的参与才能完全浸出； •黄铜矿和自然铜即使有氧化剂存在，其浸出率也相当低， 其含量高时宜用氧化酸浸和其他浸出方法。
• 浸出方法——依药剂种类不同，浸出可以分为酸 浸、碱浸、盐浸、水浸等。
1. 酸浸
•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，凡废物中的 某种组分可通过酸溶进入溶液的都可以采用酸浸的方法。 •包括简单酸浸、氧化酸浸、还原酸浸三种方法。
大部分金属的简单氧化物、金
（1）简单酸浸 属铁酸盐、砷酸盐和硅酸盐能 简单酸溶，大部分金属硫化物 不能简单酸溶
3. 盐浸
• 利用某些无机盐水溶液为浸出剂，浸出废物原料中的某组分的过程。 • 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。 • 氯化钠浸出铅废物的反应为：
PbSO4 +NaCl PbCl2 +Na2SO4
4. 浸出效果衡量
• 浸出过程衡量：目的组分的浸出率、浸出过程 的选择性及浸出药剂用量等。
工业固废处理??
• 工业固废特征：（如矿业、化工和冶金废渣等）成分复杂、嵌布粒度微细、有价 成分含量低
• 采用化学浸出或生物浸出技术提取其中有价成分或者去除其中有害成分（目的组 分）
一、固体废物化学浸出基本原理
• 浸出——溶剂选择性的溶解固体废物中的某种目 的组分，使该组分进入溶液中而与废物中其他组 分相分离的工艺过程。浸出过程是个提取和分离 目的组分的过程。浸出过程所用的药剂称为浸出 剂，浸出后含有目的组分的溶液称为浸出液，残 渣称为浸出渣。
• 某组分的浸出率是指浸出条件下该组分转入浸 出液中的质量与其在废物原料中的总质量之比 常用百分数表示。
• 浸出过程的选择性常用选择性系数表示，它是 在相同浸出条件下，某两组分的浸出率之比， 即，值越接近1，表示浸出过程中该组分得浸出 选择性越差。
MnO2 +2Fe+4H + Mn 2+ +2Fe3+ +2H 2O
2. 碱浸
• 碱浸的特点:药剂的浸出能力比一般酸浸药剂弱，但浸出过程选择性高，浸出液纯度较 高，且设备防腐问题比较容易解决。
• 常用的碱浸药剂:包括碳酸铵和氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等，相应的浸出方法包 括铵浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出和硫化钠溶液浸出等。
矿床(deposit)
采矿(mining)
矿石(ore)
选矿(mineral dressin
精矿(concentrate)g)
冶炼(metallurgy)
金属metal
加工(processing)
制品(products)
脉石(gangue)
尾矿(tailing)
废渣(slag & res
idue)
废料(scrap)
辉铜矿 Cu2S+H+ +O2 Cu2+ +H2S+H2O
黄铜矿 CuFeS2 +H+ +O2 Cu2+ +Fe2+ +SO24+ +H2O
（2）氧化酸浸
• 多数金属硫化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，几乎所有的金属硫化物在酸溶液中 或在碱液中均能被氧化分解而浸出，其氧化分解反应为：
MeS+H+ +氧化剂氧化酸浸Me2+ +S0或SO24＋
• 常压氧化酸浸时常用的氧化剂有：
Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2
• 氧化除用于浸出金属硫化物以外，还常用于浸出某些低价 金属化合物，使其中低价金属氧化成高价金属离子转入酸 液中。如辉铜矿中的铜的氧化酸浸：
Cu2S+2H+ +
CuO+2NH4OH+(NH4 )2CO3 ==Cu(NH3 )4CO3 +3H2O
（2）碳酸钠溶液浸出
• 凡是能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的废物，碳酸盐含量较高的废物更适合采用这种浸 出方法。
• 目前主要用于浸出某些含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物、含钒废物等，其浸出 反应式：
CaWO4 +Na2CO3 Na2WO4 +CaCO3
十、工业固废中有价成分的 提取原理
一、固体废物化学浸出基本原理 二、固体废物生物处理基本原理 三、浸出液中目的组分的提取与分离原理
前段学习回顾
• 固体废物绪论 • 城市生活垃圾绪论 • 垃圾预处理 • 垃圾堆肥 • 垃圾厌氧消化 • 垃圾热解 • 垃圾焚烧 • 垃圾卫生填埋 • 污泥浓缩与脱水
工业固废的产生？??
• 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，
• 简单酸浸过程反应式如下：
MeO+2H+ ==Me2+ +H2O
MeO Fe2O3 +8H+ ==Me2+ +2Fe3+ +4H2O
MeAsO4 +3H+ ==Me3+ +H3AsO4
MeS+2H+ ==Me2+ +H2S
（3）苛性钠溶液浸出
• 两性金属常用苛性钠浸出；含硅高的固体废物中的有价组分也常用苛性钠溶液浸出 ，苛性钠浸出某些废物组分的浸出反应，如方铅矿
PbS+NaOH Na2PbO2 +Na2S+H2O
（4）硫化钠溶液出
• 硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使它们生成可溶性硫代盐的形态转入浸液中 。因此，凡含这类硫化物的废物都可以用硫化钠溶液浸出，浸出反应：
（1）氨浸
• 常用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出 ，其浸出机理相似，属于金属电化学过程。
• 由于铜、钴、镍能与氨形成稳定的可溶络合物，扩 大了离子在溶液中的稳定区，降低了铜、钴、镍的 还原电位，使其较易转入浸液。对含铁高且脉石以 碳酸盐为主的铜镍废物的浸出宜采用氨浸法。
• 氨浸铜及其矿物的主要反应为：
1 2
O2
2Cu2+ +H2O+H2S
（3）还原酸浸
• 用于浸出变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物 ，如镍渣、锰渣、钴渣等，其还原酸浸反应式如 下：
变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物+H+ +还原剂氧化酸浸Men+ +H2O
• 工业上常用的还原剂有金属铁等，浸出废物镍渣 、锰渣、钴渣中有用组分等，浸出反应：
以铜为例——
简单酸浸是含铜物料回收金属铜的重要方法 ，其浸出反应式为：
• 孔雀石 • 黑铜矿
CuCO3 Cu(OH)2 +H+ Cu2+ +CO2 +H2O
CuO+H+ Cu2+ +H2O
•一般的含铜矿物均较易稀酸溶出，但赤铜矿和辉铜矿需 要氧化剂的参与才能完全浸出； •黄铜矿和自然铜即使有氧化剂存在，其浸出率也相当低， 其含量高时宜用氧化酸浸和其他浸出方法。
• 浸出方法——依药剂种类不同，浸出可以分为酸 浸、碱浸、盐浸、水浸等。
1. 酸浸
•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，凡废物中的 某种组分可通过酸溶进入溶液的都可以采用酸浸的方法。 •包括简单酸浸、氧化酸浸、还原酸浸三种方法。
大部分金属的简单氧化物、金
（1）简单酸浸 属铁酸盐、砷酸盐和硅酸盐能 简单酸溶，大部分金属硫化物 不能简单酸溶