固体废物的物化处理

固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法，常见的是浮选、溶剂浸出、稳定化/固定化处理等

第一节 浮选

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。 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

异极性捕收剂(heteropolar collector)

异极性捕收剂的分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）组成，如黄药（ROCSSNa ）和羧酸（RCOOH ）或羧酸盐（RCOONa ）等。其捕收对象主要取决于极性基的选择性吸附。

非极性捕收剂(non-polar collector)

不含极性基的有机烃类，如煤油、柴油等，对具有天然可浮性的物料具有增强作用。

（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。 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：

（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。

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，

调整剂

系列

pH 调整剂 活化剂 抑制剂 絮凝剂 分散剂 典型代

表

酸、碱 金属阳离子、阴离子HS －、HSiO3－等 O2、SO2和淀粉、单宁等 腐植酸、 聚丙烯酰胺 水玻璃 磷酸盐

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。

四、浮选设备

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。

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。

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。

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

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。

固体废物 浸出 化学溶剂：浸出剂 过滤 浸出渣 浸出液

固体废物 浸出 酸 过滤 浸出渣 浸出液 S

H Me H

MeS SiO

H Me H SiO MeO AsO H Me H

MeAsO O H Fe Me H O Fe MeO O H Me H MeO O H Me H

O Me O H Me Me H O Me O H Me H MeO 223

2

22

43342323224223322234322223428243264282+=++=+⋅+=+++=+⋅+=++=+++=++=+++

++++

+++++++

+++++

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。

常用的氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO 、MnO2、H2O2等

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。

工业上常用的还原剂

（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。

S H Cu H CuS O H SiO Cu H O H CuSiO O H Cu Cu H O Cu O H Cu H CuO O H CO Cu H OH Cu CuCO O H CO Cu H OH Cu CuCO 222222322222222232222

322+−→−+++−→−

+⋅++−→−++−→−+++−→−+⋅++−→−+⋅++++

++++++++铜蓝硅孔雀石赤铜矿黑铜矿）（蓝铜矿）（孔雀石O H Cu O H Cu O H SO Fe Cu O H CuFeS O H S H Cu O H S Cu 222

224

22222222

2+−→−+++++−→−++++−→−++++-+++++金属铜黄铜矿辉铜矿-+++−−−→−++2402SO

S Me H MeS 或氧化剂氧化酸浸O H S H Cu O H S Cu O H Cu O H O Cu 22222222

2221222212++−

→−+++−→−++++++辉铜矿赤铜矿O H Me H n 2+−−−→−++++还原酸浸还原剂化物和氢氧化物变价金属的高价金属氧O H SO Ni H SO OH Ni O H SO Co H SO OH Co O H Fe Mn H Fe MnO O H Fe Mn H Fe MnO 224222242232322232224223)(2422)(22324322242++=++++=++++=++++=++-++-+++++++++