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1、 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。一 、一、浮选原理二、浮选药剂（一） 捕收剂1、概念能够选择性地吸附在欲选颗粒上，使目的颗粒 表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡浮着的 药剂称为捕收剂。根据在浮选过程中的作用，浮选药剂分为 三大类：捕收剂、起泡剂和调整剂。2. 捕收剂的种类捕收剂的种类很多，虽然都是在物料表面吸附以增 加物料表面的疏水性，但吸附机理也有多种，如物理吸 附，化学吸附和电性吸附等，仅介绍两种典型的捕收剂 类型。 异极性捕收剂(heteropolar collector) 异极性捕收剂的分子由极性基（
2、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。 3. 捕收剂的结构特征（以黄药为例）：黄药学名为烃基二硫代碳酸盐，也称黄原酸盐，其分子结构通式为 ROCSSAm, R为烃基，Am为碱金属离子，见下图； 极性基：决定其在固体表面的吸附（能否吸附，吸附什么离子）以 及属于什么吸附（化学吸附或物理吸附等）； 非极性基：在一定程度上可促进吸附，并在吸附后决定其吸附接触
3、 角的大小（即吸附强度）。黄药分子与固体颗粒表面的作用（二）起泡剂（frothers） 作用 主要是形成泡沫，增加分选界面，有时也与捕收剂联合作用 . 结构及特性 应该是异极性有机物：极性基亲水，非极性基亲气，能在气 水界面产生定向排列； 大部分为表面活性物质，能够降低水的表面张力； 应具有适当的溶解度：溶解度太高，主要溶解于水的内部， 表面浓度低，达到同样效果的消耗量大；溶解度太低，则不 能及时发挥作用，难以控制 常用的起泡剂 有松油，松醇油（主要成分均为-萜烯醇）和68个C的脂 肪醇类等.-萜烯醇的化学式为：C10H17OH。（三）调整剂（regulators） 作用 主要调整捕收剂的作用
4、及介质条件。作用在于提高浮选过程 的选择性，强化捕收剂的作用，改善浮选条件等，根据其具 体作用的不同，又可分为： 类型 活化剂：促进捕收剂与被选物质的作用（如硫化钠作用于金 属表面），常见种类如金属阳离子、阴离子HS-、 HSiO3- 抑制剂：增大可浮物与不浮物的可浮性的差异，主要是增加 不浮物的亲水性；常见如O2、SO2、淀粉和单宁等 介质调整剂：调节介质的酸碱度，如黄药在碱性介质中效果 好，而双黄药则适宜于酸性介质中；常见种类酸、碱 分散剂：细粒分散，减少对药剂的干扰和消耗，避免细粒罩 盖影响选择；常见种类水玻璃、磷酸盐 絮凝剂：用于团聚细粒，也可用于分选，如选择性絮凝。常 见如聚丙烯酰胺
5、。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 磷酸盐三、浮选工艺过程影响浮选效果的主要因素有：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、药剂的 组合等)；操作条件(如充气量大小、液面高低等)等。浮选工艺过程主要包括调浆、调药、调泡三个程序。调浆即调节浮选的料浆浓度。浮选的料浆浓度必须适合 浮选工艺的要求。调整浮选过程药剂的过程为调药。调药包括提高药效、 合理添加、混合用药、料桨中药剂浓度调节与控制等。一般 先加调整剂，再加捕收剂，最后
6、加起泡剂。调节浮选气泡的过程为调泡。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。浮选机是实现浮选过程的重要设备。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
7、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。 从粉煤灰中回收炭：捕收剂为煤油，起泡剂可用 松醇油； 从煤矸石中回收硫铁矿：黄药松醇油； 从焚烧炉灰中回收金属：黄药松醇油。五、 浮选的应用固相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、化工和冶金废弃物 。取决于溶剂向反应区的迁移和界面上的化学反应 。大致经历了 :四个阶段 。 1、
8、外扩散：指溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散到达反应带。 2、化学反应：指溶剂达到反应带后与颗粒中的某些成分发生 反应生成可溶性化合物。 3、解吸：指可溶性化合物在颗粒表面解吸，包括颗粒内部孔 隙的可溶性化合物的解吸。 4、反扩散：指可溶性化合物在固体表面解吸后，向液相扩散 ，浓度差是主要的推动力。由于经历了上述4个过程，物料中目的组分 不断进入液相，最后进行固液分离，即可使 得目的组分全部或大部分转入液相，再从液 相中回收利用。（二）浸出过程的化学反应机理浸出物料中的某一种或几 种组分是一个极为复杂的 溶解过程，可分为物理溶 解过程和化学溶解过程。化学溶解过程是指溶剂与物料的有关组 分之间发生化学
9、反应生成可溶性的化合 物进入液相的过程。包括：CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O2Cu + O2 + nNH3 2CuO nNH3Cu + 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。大部分浸出化学反应和扩散速 率随温度升高而加快。温度升 高的程度受到溶剂沸点和技术 经济条件的限制。浸出速率随着压力增加而加快。适宜的搅拌能减小扩
10、散层厚度 ，加快浸出速率，但需通过实 验确定。溶剂的浓度越大，固体 的溶解速率和溶解程度 都增加，但是过高的浓 度，不仅不经济，杂质 进入溶液的量也增多， 设备腐蚀程度也增大， 因此适宜的浓度需通过 实验确定。(四)固液比、五 、根据浸出剂与 被浸物料的相 对运动方式：根据浸出过 程中物料的 运动方式：五 、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可分为 顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。浸出剂被浸物料送后续处理浸液浸渣物料新浸出剂顺流浸出工艺流程错流浸出工艺流程浸液浸渣被浸物料浸出剂逆流浸出工艺流程渗滤浸出是使浸出剂溶液通过物料层实现的，按溶液流向分为上升流浸 出和下降流浸出。包括就地
11、浸出、堆浸和槽浸三种方法。多用于大规模矿业 废物，如尾矿的浸出。（一）渗滤浸出搅拌浸出与渗滤浸出不同，浸出时物料和浸出剂同时流动，在机械，空 气或机械与空气联合搅拌下进行。搅拌浸出必须先将物料磨细，再配成20 50的料浆，它具有浸出速率快，浸出率高、生产能力大、连续方便等优 点。料浆搅拌有常压和高压操作之分。多用于各种数量较少的工业废物，如 各种冶金、化工废渣等的浸出。浸出系统由数个浸出设备组成，料浆逆向连续通过各浸出槽多段浸出 ，以提高浸出效果。机械搅拌和高压反应釜可采用化工生产类似设备。空气搅拌浸出与机械搅拌浸出比较，具有充气性好，搅拌能力强和避免 机械搅拌部件腐蚀和磨损等优点。生产中究竟
12、采用哪种工艺，取决于浸出物料品位，回收的有用组分的价 值，进行反应所需条件等因素。（二）搅拌浸出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。立式 高压 釜渗滤浸出槽(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：（1）对于具有毒性或强反应性等危
13、险性质的废物进行处理，使得其满 足后续处理或填埋处置的要求，例如，在填埋处置液态或泥状危险废物时 ，由于液态物质的迁移特性，如使用液体吸收剂，当填埋场处于很大的外 加负荷时，被吸收的液体很容易被重新释放出来，所以应对这类废物进行 稳定化/固定化处理。（2）对其他处理过程所产生的残渣进行无害化处理。例如，焚烧过程 虽然可以有效地破坏有机毒性物质，并具有很大的减容效果。但是同时也 必然会在此过程产生的灰渣中浓集某些化学成分，甚至浓集放射性物质， 所以要对焚烧过程产生的灰渣进行无害化处理。另外，在铅锌的冶炼过程 中产生含有较高浓度砷的废渣，这些废渣大量堆积，会严重威胁地下水的 质量，因此也必须对此废
14、渣进行稳定化/固定化处理。（3）对被有害污染物污染的土壤进行去污。化学稳定化是通过化学反应使有毒物质生成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动 。 物理稳定化是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，这种固体可以用运输机送至处置场。一、稳定化/固化处理技术所涉及的概念和方法,可以理解为特定的稳定化过程 。二 、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。固化体在浸泡时的溶解性能，是鉴别固 化体产品性能的最重要的一项指标。评价固化体浸出速率主 要有两个目的：一是通过固化体难溶性程度比较，可以对固 化方法及工艺条件进行比较、改
15、进或选择；二是有助于预测 各类型固化体暴露在不同环境时的性能，在危险废物固化体 贮存或运输条件下用以估计其与水(或其他溶液)接触所引起 的危险或风险。增容比，也称体积变化因数，是指危险废物在稳定化/固 化处理前后的体积比。体积变化因素是评价稳定化/固化处理 方法好坏和衡量最终处置成本的一项重要指标。抗压强度，危险废物固化体必须具有一定的抗压强度， 才能安全贮存；否则一旦其出现破碎和散裂，就会增加暴露 的表面积和污染环境的可能性。不同后续处置利用要求不同 。三 、 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
16、有处理后潜在威胁和相对持久性的持点。利用稳定化技术 可以有效地防止污染物的扩散。对化工、冶金 、电镀等行业 中含重金属的 酸、碱性泥渣 ，进行中和处 理，达到化学 中性。在设计处理工艺时应尽 量使用酸、碱性泥渣互 为中和剂，以达到经济 有效的中和处理效果。（一）重金属离子的稳定化通过氧化还原处理，将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有 害组分转化为无毒或低毒的化学性质稳定的组分，以便资源化利用或无 害化处置。一种吸附剂往往只对某一种或某几种污染物具有优良的吸附性能，而对具他 污染成分则效果不佳。例如，活性炭吸附有机物最有效，活性氧化铝对镍离子的 吸附能力较强，而其他吸附剂对这种金属离子却没有吸附作用。调节好pH值是操作的重要条件 。形成硅酸盐在较宽的pH（211）值范 围内，有较低的溶解度有调pH值的作用主要用于磁铁吸住而去除沉淀包 含于在非铁二价重金属离子与Fe2共存的溶液中，投加 适量的碱调节pH，再用空气氧化：除了氢氧化铁
