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1、,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,第四章 固体废物的物化处理,Chapter 4 Physical-chemical Treatment of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,【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,重点,固体废物处理
2、与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,料浆/浮选药剂/扩大不同组分的可浮性差异/无数细小气泡/目的颗粒粘附在气泡上上浮,捕收剂 起泡剂 调整剂,调浆 调药 调泡,机械搅拌式 充气搅拌式 充气式 气体析出式,物料性质 药剂条件 操作条件,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,浮选是根据不同物质被水润湿程度的差
3、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。 亲水性物质：易被水润湿的物质； 疏水性物质：不易被水润湿的物质。 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。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of So
4、lid Waste,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。,图4-1起泡剂在气泡表面的吸附,图4-2起泡剂与表面活性剂相互作用,浮选机基本要求： 良好的充气作用； 搅拌作用； 能
5、形成比较平稳的泡沫区； 能连续工作及便于调节。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,二、固体废物的溶剂浸出 Sol4rvent Leaching of Solid Waste,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
6、性小。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,（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：溶剂向颗粒表面扩散速率 VD=KD（-s） 质量作用定律：溶剂在颗粒表面的化学反应速率Vk=Kksn 宏观速率 V=KDKk /（KD+Kk）,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,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。,交换反应,浸出 过程,氧化还原反应,络合反应,化学溶解,
7、（二）浸出过程机理,物理溶解,溶剂与物料有关组分发生化学反应生成可溶性化合物进入液相过程，不可逆过程。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,提取或除去矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布的微细低含量有价成分,酸浸,浸出 方法,碱浸,盐浸,水浸,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,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,浸出渣：浸出后的残渣,浸出效果衡量,（三）典型浸出反应,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,酸浸,简单酸
8、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 ; MeOSiO2 + H+ Me2+ + H2SiO3 从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）、蓝铜矿（CuCO3Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO32H2O ）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S +O2）、黄铜矿（CuFeS2+O2）、金属铜,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。,固体废物处理与处置 T
9、reatment and Disposal of Solid Waste,氧化酸浸 控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、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。,MeS + H+ + 氧化剂 Me2+ + S0 或SO42- 还可浸出某些低价金属化合物（eg.赤铜矿（Cu2O）、辉铜矿（Cu2S）等）。 浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫酸盐 MeS + H2SO4 MeSO4 + SO2 + S + H2O,还原酸浸 变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物,MeXOY(或Me(OH)
10、Y)+ H+ + 还原剂 Men+ + H2O 工业上常用金属铁、Fe2+、SO2等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。 MnO2 + Fe2+ + H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O MnO2 + Fe + H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O Co(OH)3 + SO2 + H+ Co2+ + SO42- + H2O Ni(OH)3 + SO2 + H+ Ni2+ + SO42+ + H2O,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid
11、 Waste,碱浸,氨浸 适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。,黑铜矿 CuO + NH4OH + (NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3 + H2O 孔雀石 CuCO3Cu(OH)2 + NH4OH + (NH4)2CO3 Cu(NH3)4CO3 + H2O 而金属铜通过氧化还原反应浸出Cu + Cu(NH3)4CO3 Cu2(NH3)4CO3 Cu2(NH3)4CO3 + NH4OH + (NH4)2CO3 + O2 Cu(NH3)4CO3 + H2O Cu、Co、Ni的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧化氨浸反应式如下： 斑铜矿 Cu2FeS4 + NH3 +
12、 CO2+ O2 + H2O Cu(NH3)4SO4 + Cu(NH4)2CO3 + Fe2O3nH2O 黄铜矿 CuFeS2 + NH3 + O2 + H2O Cu(NH3)4SO4 + (NH4)2SO4 + Fe2O3 nH2O,常用的碱浸剂有氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,碳酸钠溶液浸出 较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。,eg.白钨矿 CaWO
13、4 + Na2CO3Na2WO4 + CaCO3,苛性钠溶液浸出 苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用于高含硅废物中有价成分的浸出。,eg. 方铅矿 PbS + NaOH Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3nH2O）,硫化钠溶液浸出 硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。,eg. As2O3(Sb2O3、SnS2 、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2) 为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为浸出剂。,固体废物处理
14、与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,盐浸,氯化钠浸出 如含铅废物。,eg. PbSO4 + NaClPbCl2 + Na2SO4 PbCl2 + NaCl Na2PbCl4,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。,高价铁盐浸出 含铋废物，是浸出金属硫化矿废物的良好。,eg. Bi + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 Bi2S3 + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 + S0,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,盐浸,氯化铜浸出 是浸出金属硫化矿废物的良好浸
15、出剂。,可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。 eg. Cu2S + CuCl2 CuCl + S0,次氯酸钠浸出 可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。,eg. MoS2 + NaClO + NaOH Na2MoO4 + NaCl + Na3SO4 + H2O,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,浸出效果衡量,设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为C(t/m3),浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为（%）,浸出率(浸),选择性系数（）,
