工业固体废物处理及资源化PPT课件
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第四章 固体废物的物化处理
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第四章 固体废物的物化处理
▪固体废物浮选
▪固体废物溶剂浸出 ▪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
No
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第四章 固体废物的物化处理
浮选和浸出 【概念】浮选 浮选剂 正浮选
反浮选 浸出 浸出剂 酸浸 碱浸 盐浸 捕收剂 起泡剂 调整剂等 【方法原理】 影响浮选效果的因素 浮选原理 浮选机的基本要求 浸出效果的衡量和影响浸出效果的因素 浸出方法的分类及每种方法的原理 目的组分分离提取方法及原理
当Kk》KD V=KD ρ 过程速率受物质扩散限制
当Kk《KD V= Kk ρ 过程速率受物质扩散限制
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第二节 固体废物的溶剂浸出
（二）浸出过程的化学反应机理
交换 反应
络合
化学
反应
溶解
氧化还 原反应
指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
物理溶解过程
溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之间化
学键的破坏是一可逆过程. ，溶质可从溶液中结晶出来。 11
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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
酸浸 盐浸（三方）法浸出 碱浸
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
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。
起泡剂在气泡表面的吸附
No
起. 泡剂与表面活性剂相互作用
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第一节：浮选
浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要 有：机械搅拌式 、充气搅拌式、充气式 、气体析 出式等几种设备。目前应用最广泛的浮选机是机械 搅拌式，主要有叶轮式机械搅拌机和棒型浮选机。
浮选机的基本要求：
①良好的充气作用；
②搅拌作用；
从而达到物料分离的目的。
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。浮选是在水介质中进行的。
润湿性指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。（润湿角）
亲水性物质：易被水润湿的物质；
疏ImNaog水e 性物质：不易被水润湿的物.质。
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第一节：浮选
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·SiO2 + H+ Me2+ + H2SiO3 从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、蓝铜矿
气泡上上浮
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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
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第一节：浮选
浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据
不同物料表面性质的差异，一部分可浮性好的颗粒被通入水中
的微气泡吸附，形成密度小于水的气浮体上浮至液面，另一部
分物料仍留在料浆内，把液面上的泡沫刮出，形成泡沫产物 ，
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重点
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第一节：浮选
物料性质 药剂条件 操作条件
机械搅拌式 充气搅拌式
充气式 气体析出式
影响浮
选效果
的因素
..
浮选设 一、
备
浮选工
浮选 艺过程
调浆 调药 调泡
浮选药 剂
wk.baidu.com浮选原 理
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
（CuCO3·Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石 （CuSiO3·2H2O ）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S +O2）、黄铜矿
（CuFeS2+O2）、金属铜
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第二节 固体废物的溶剂浸出
氧化酸浸 控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、
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第二节 固体废物的溶剂浸出
（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： 质量作用定律：
VD=KD（ρ-ρs） Vk=Kkρsn
V=V =V = kD
KD（ρ-ρs）=Kkρsn
n=1时 V= ρ KD·Kk / (KD+Kk）
水浸 浸出效果衡量
浸出渣：浸出 后的残渣
应用： 提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂
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废渣中所嵌布的微细、低含量有价成分或除去有害成分
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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。
③能形成比较平稳的泡沫区；
④能连续工作及便于调节。
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第一节：浮选
浮选工艺过程： 1）调浆：浮选前料浆的调制；2）调药：加药调整；3）调泡：充气和搅拌
正浮选：将有用物质浮入泡沫产品，无用或回收经济价值不大的物质仍留在 矿浆内的浮选法。 反浮选：将无用物质浮入泡沫产物中，将有用物质留在料浆中的浮选法。 优先浮选：将固体废物中有用物质依次一种一种地浮出，成为单一物质产品 的浮选方法。 混合浮选：将固体废物中有用物质共同浮出为混合物，然后再把混合物中有 用物质一种一种地分离的方法。 影响浮选效果的因素：物料性质、药剂条件、操作条件
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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：1）对目的组分选择性好；2）浸出率高，速率快； 3）成本低，容易制取，便于回收和循环使用；4）对设备腐蚀 性小。
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-、HSiO3-）、抑制剂（氧、SO2、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。
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第四章 固体废物的物化处理
▪固体废物浮选
▪固体废物溶剂浸出 ▪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
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第四章 固体废物的物化处理
浮选和浸出 【概念】浮选 浮选剂 正浮选
反浮选 浸出 浸出剂 酸浸 碱浸 盐浸 捕收剂 起泡剂 调整剂等 【方法原理】 影响浮选效果的因素 浮选原理 浮选机的基本要求 浸出效果的衡量和影响浸出效果的因素 浸出方法的分类及每种方法的原理 目的组分分离提取方法及原理
当Kk》KD V=KD ρ 过程速率受物质扩散限制
当Kk《KD V= Kk ρ 过程速率受物质扩散限制
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第二节 固体废物的溶剂浸出
（二）浸出过程的化学反应机理
交换 反应
络合
化学
反应
溶解
氧化还 原反应
指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
物理溶解过程
溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之间化
学键的破坏是一可逆过程. ，溶质可从溶液中结晶出来。 11
No
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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
酸浸 盐浸（三方）法浸出 碱浸
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
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。
起泡剂在气泡表面的吸附
No
起. 泡剂与表面活性剂相互作用
6
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第一节：浮选
浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要 有：机械搅拌式 、充气搅拌式、充气式 、气体析 出式等几种设备。目前应用最广泛的浮选机是机械 搅拌式，主要有叶轮式机械搅拌机和棒型浮选机。
浮选机的基本要求：
①良好的充气作用；
②搅拌作用；
从而达到物料分离的目的。
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。浮选是在水介质中进行的。
润湿性指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。（润湿角）
亲水性物质：易被水润湿的物质；
疏ImNaog水e 性物质：不易被水润湿的物.质。
5No
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第一节：浮选
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·SiO2 + H+ Me2+ + H2SiO3 从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、蓝铜矿
气泡上上浮
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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
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第一节：浮选
浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据
不同物料表面性质的差异，一部分可浮性好的颗粒被通入水中
的微气泡吸附，形成密度小于水的气浮体上浮至液面，另一部
分物料仍留在料浆内，把液面上的泡沫刮出，形成泡沫产物 ，
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重点
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第一节：浮选
物料性质 药剂条件 操作条件
机械搅拌式 充气搅拌式
充气式 气体析出式
影响浮
选效果
的因素
..
浮选设 一、
备
浮选工
浮选 艺过程
调浆 调药 调泡
浮选药 剂
wk.baidu.com浮选原 理
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
（CuCO3·Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石 （CuSiO3·2H2O ）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S +O2）、黄铜矿
（CuFeS2+O2）、金属铜
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第二节 固体废物的溶剂浸出
氧化酸浸 控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、
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第二节 固体废物的溶剂浸出
（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： 质量作用定律：
VD=KD（ρ-ρs） Vk=Kkρsn
V=V =V = kD
KD（ρ-ρs）=Kkρsn
n=1时 V= ρ KD·Kk / (KD+Kk）
水浸 浸出效果衡量
浸出渣：浸出 后的残渣
应用： 提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂
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废渣中所嵌布的微细、低含量有价成分或除去有害成分
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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。
③能形成比较平稳的泡沫区；
④能连续工作及便于调节。
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第一节：浮选
浮选工艺过程： 1）调浆：浮选前料浆的调制；2）调药：加药调整；3）调泡：充气和搅拌
正浮选：将有用物质浮入泡沫产品，无用或回收经济价值不大的物质仍留在 矿浆内的浮选法。 反浮选：将无用物质浮入泡沫产物中，将有用物质留在料浆中的浮选法。 优先浮选：将固体废物中有用物质依次一种一种地浮出，成为单一物质产品 的浮选方法。 混合浮选：将固体废物中有用物质共同浮出为混合物，然后再把混合物中有 用物质一种一种地分离的方法。 影响浮选效果的因素：物料性质、药剂条件、操作条件
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第二节 固体废物的溶剂浸出
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：1）对目的组分选择性好；2）浸出率高，速率快； 3）成本低，容易制取，便于回收和循环使用；4）对设备腐蚀 性小。
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-、HSiO3-）、抑制剂（氧、SO2、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。