第四章 固體廢物的物化處理1

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

姓名：宋海軍電話箱：navy312@163.com河南工程學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院固體廢物處理與處置

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第四章固體廢物的物化處理

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固體廢物處理與處置

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【了解】浮選、溶劑浸出等物化處理技術(shù)的主要設(shè)備；浮選藥劑、工藝過(guò)程等，溶劑浸出（動(dòng)力學(xué)過(guò)程、方法、浸出過(guò)程中的影響因素及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理）?！菊莆铡扛∵x及溶劑浸出的原理;

穩(wěn)定化/固化技術(shù)處理的適用對(duì)象、原理、基本要求、處理效果評(píng)價(jià)指標(biāo)和各種處理方法的原理及特點(diǎn)。本章要點(diǎn)固體廢物處理與處置

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123物化處理溶劑

浸出穩(wěn)定化/固化浮選穩(wěn)定化/固化處理是處理處理危險(xiǎn)廢物（重金屬?gòu)U物和其他非金屬危險(xiǎn)廢物）的重要手段，是固廢最終處置的預(yù)處理技術(shù)。用適當(dāng)溶劑與廢物作用使物料中相關(guān)組分有選擇性地溶解的物化過(guò)程。浸出過(guò)程所使用藥劑成為浸出劑，浸出后含目的組分的溶液成為浸出液，殘?jiān)蔀榻鲈?。根?jù)不同物質(zhì)被水潤(rùn)濕程度的差異而對(duì)其進(jìn)行分離的過(guò)程。浮選法分離與物質(zhì)的密度無(wú)關(guān)，主要取決于物質(zhì)的表面性質(zhì)（親水性和疏水性）。藥劑分為調(diào)整劑、捕收劑和起泡劑三類（加強(qiáng)物質(zhì)表面親疏水性能，對(duì)不同物質(zhì)選用不同的浮選劑）固體廢物處理與處置

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浮選..浮選分類影響浮選效果的因素浮選工藝浮選藥劑浮選原理浮選設(shè)備根據(jù)浮選過(guò)程中作用：捕收劑起泡劑調(diào)整劑料漿/浮選藥劑/擴(kuò)大不同組分的可浮性差異/無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡/目的顆粒粘附在氣泡上上浮成為泡沫產(chǎn)品。調(diào)漿調(diào)藥調(diào)泡機(jī)械攪拌式

充氣攪拌式

充氣式

氣體析出式

物料性質(zhì)藥劑條件操作條件正浮選、反浮選優(yōu)先浮選、混合浮選第一節(jié)浮選浮選定義是根據(jù)不同物質(zhì)被水潤(rùn)濕程度的差異而對(duì)其進(jìn)行分離的過(guò)程一、浮選原理浮選是通過(guò)在固體廢物與水調(diào)成的料漿中加入浮選藥劑擴(kuò)大不同組分可浮性的差異，再通入空氣形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡，使目的顆粒粘附在氣泡上，并隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層，后刮出，成為泡沫產(chǎn)品（回收）；不上浮的顆粒仍留在料漿內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)處理后廢棄。

二、浮選藥劑根據(jù)在浮選過(guò)程中的作用，浮選藥劑分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類。

1、捕收劑捕收劑能夠選擇性地吸附在欲選的物質(zhì)顆粒表面上，使其疏水性增強(qiáng)，提高可浮性，并牢固地粘附在氣泡上而上?。ㄓ袡C(jī)物質(zhì)）。

捕收劑應(yīng)具有的特點(diǎn):

（1）捕收作用強(qiáng)，具有足夠活性；（2）有較高選擇性；（3）易溶于水，無(wú)毒，無(wú)臭，成分穩(wěn)定，不易變質(zhì)；（4）價(jià)廉易得。常用捕收劑主要有：異極性捕收劑(極性基+非極性基)和非極性油類捕收劑兩部分組成。非極性油類捕收劑沒(méi)有極性基。典型的異極性捕收劑有黃藥、油酸等，從煤矸石中回收黃鐵礦時(shí)常用黃藥作捕收劑。常見(jiàn)的非極性油類捕收劑有脂肪烷烴、脂環(huán)烴和芳香烴三類，比如煤油、柴油等，從粉煤灰中回收碳常用煤油作捕收劑。

2、起泡劑起泡劑是一種表面活性物質(zhì)，主要作用在水-氣界面上，使其界面張力降低，使小氣泡趨于穩(wěn)定，防止相互兼并，以保證有較大分選界面，提高氣泡與顆粒的粘附和上浮過(guò)程中穩(wěn)定性，進(jìn)而提高分選效率。常見(jiàn)起泡劑有松油、松醇油、脂肪醇等

起泡劑共同特征:（1）是一種異極性有機(jī)物。極性基親水，非極性基親氣，使起泡劑分子在空氣和水的界面上定向排列；（2）是表面活性物質(zhì)。夠降低水的表面張力；（3）應(yīng)有適當(dāng)溶解度。溶解度過(guò)小，起泡劑來(lái)不及溶解，延緩時(shí)間較長(zhǎng)，難以控制：溶解度過(guò)大，藥耗大或者迅速產(chǎn)生大量泡沫，但不耐久。

圖4-1起泡劑在氣泡表面的吸附

圖4-2起泡劑與捕收劑相互作用

3、調(diào)整劑

調(diào)整劑作用是調(diào)整料漿的PH值、料漿的離子組成、可溶性鹽的濃度，以加強(qiáng)捕收劑的選擇吸附作用，提高浮選過(guò)程的選擇性

。（提高浮選效率）活化劑：促進(jìn)目的顆粒與捕收劑作用。常見(jiàn)的活化劑有：無(wú)機(jī)鹽、硫化鈉、酸類等；

抑制劑：抑制非目的顆?？筛⌒浴３Ｒ?jiàn)的抑制劑有石灰、氯化鉀、硫酸鋅等；pH調(diào)整劑：調(diào)整介質(zhì)pH；

絮凝劑：促使料漿中目的細(xì)粒成團(tuán)；

分散劑：促使料漿中非目的細(xì)粒分散；4、其他浮選藥劑

脫藥劑：減小顆粒疏水性，或吸附藥劑(酸，堿，活性炭)

消泡劑：高級(jí)脂肪酸，酯，烴等三、浮選工藝過(guò)程

1、工藝工程：主要包括調(diào)漿、調(diào)藥、調(diào)泡三個(gè)程序

（1）調(diào)漿:調(diào)節(jié)浮選前料漿濃度（包括廢物的破碎、磨碎等）。浮選密度較大顆粒，用較濃料漿；浮選密度較小顆粒，用較稀料漿。另外還應(yīng)考慮浮選機(jī)的充氣量、浮選藥劑的消耗、處理能力及浮選時(shí)間等因素影響。

（2）調(diào)藥:在浮選過(guò)程中選擇加入藥劑的種類和數(shù)量以及加藥地點(diǎn)和方式是浮選的關(guān)鍵。包括提高藥效、合理添加、混合用藥、料漿中藥劑濃度調(diào)節(jié)與控制（分批進(jìn)行）等。

（3）調(diào)泡:調(diào)節(jié)浮選氣泡的過(guò)程。2、浮選分類

（1）正浮選、反浮選

正浮選:將有用物質(zhì)浮入泡沫產(chǎn)物，無(wú)用物質(zhì)留在料漿中；

反浮選:將無(wú)用物質(zhì)浮入泡沫產(chǎn)物，有用物質(zhì)留在料漿中。

（2）優(yōu)先浮選、混合浮選

優(yōu)先浮選:將固體廢物中有用物質(zhì)依次一種一種地選出，成為單一物質(zhì)產(chǎn)品；

混合浮選:將固體廢物中有用物質(zhì)共同選出為混合物，然后再把混合物中有用物質(zhì)一種一種地分離。

四、浮選效果影響因素1、物料性質(zhì)：顆粒的密度與粒度、親水性與疏水性（顆粒的潤(rùn)濕性）；2、藥劑條件：所加藥劑的種類和數(shù)量，應(yīng)根據(jù)欲選廢物顆粒的性質(zhì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。3、操作條件：藥劑的合理添加主要是為了保證料漿中藥劑的最佳濃度，一般先加調(diào)整劑、再加捕收劑、最后加起泡劑。五、應(yīng)用浮選是固體廢物資源化的一種重要技術(shù)，我國(guó)目前已用于從粉煤灰中回收炭；煤矸石轉(zhuǎn)化為硫鐵礦；焚燒爐渣已回收其中的金屬等。缺點(diǎn)：（１）事前需要破碎到一定的度。（２）藥劑易造成環(huán)境污染。（３）分選后輔助處理工序多：如濃縮、過(guò)濾、脫水、干燥等。因此，是否使用該法，要根據(jù)（１）廢物性質(zhì)（２）綜合經(jīng)濟(jì)比較等來(lái)定。六、浮選設(shè)備

1、對(duì)浮選機(jī)的基本要求：

（1）良好的充氣作用；（2）攪拌作用；

（3）能形成比較平穩(wěn)的泡沫區(qū)；（4）能連續(xù)工作及便于調(diào)節(jié)；

2、工作過(guò)程：料漿由進(jìn)漿管送到蓋板中心，葉輪旋轉(zhuǎn)將料漿甩出，在葉輪與蓋板間形成負(fù)壓。在葉輪攪拌下，料漿與空氣混合，同時(shí)氣流被分割成細(xì)小氣泡，欲選顆粒與氣泡碰撞黏附，浮升至料漿表面形成泡沫層，經(jīng)刮泡機(jī)刮出成泡沫產(chǎn)品。浮選機(jī)適用于分離有色金屬、黑色金屬、貴金屬、非金屬礦物和化工毛坯件及原料、經(jīng)過(guò)粗選、掃選、精選和反浮選作業(yè)?；厥沼杏玫V物。工作原理：礦石經(jīng)過(guò)濕式磨礦后，已基本單體解離的礦物被調(diào)成一定濃度的礦漿，在攪拌槽內(nèi)與浮選藥劑充分調(diào)和后送入浮選機(jī)，在其中通過(guò)充氣與攪拌，使欲選的目的礦物向氣泡附著，在礦漿面上形成礦化泡沫層，用刮板刮出或以自溢出，即成為泡沫產(chǎn)品（精礦），而非泡沫產(chǎn)品自槽底排出。第二節(jié)溶劑浸出

一、概述

1、定義：溶劑浸出就是用適當(dāng)溶劑與廢物作用使物料中相關(guān)組分有選擇性地溶解的物化過(guò)程。浸出過(guò)程所使用的藥劑成為浸出劑，浸出后含目的組分的溶液成為浸出液，殘?jiān)蔀榻鲈?、浸出對(duì)象：

主要用于處理成分復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)且有價(jià)成分含量低的礦業(yè)固體廢物、化工廢棄物、冶金廢棄物。

3、浸出目的：

使物料中有用成分或有害成分能選擇性地，最大限度地從固相轉(zhuǎn)入液相。

4、浸出劑選擇原則

（1）對(duì)目的組分選擇性好；

（2）浸出率高，速率快；

（3）成本低，容易制取，便于回收和循環(huán)使用；

（4）對(duì)設(shè)備腐蝕性小。二、浸出動(dòng)力學(xué)過(guò)程

浸出反應(yīng)的進(jìn)行在很大程度上取決于動(dòng)力學(xué)過(guò)程。浸出過(guò)程取決于兩個(gè)階段：溶劑向反應(yīng)區(qū)的遷移和界面上的化學(xué)反應(yīng)。

浸出過(guò)程又可細(xì)分為以下階段

（1）外擴(kuò)散：溶劑分子向顆粒表面和孔隙擴(kuò)散。（2）化學(xué)反應(yīng)：溶劑與顆粒中某些組分發(fā)生反應(yīng)生成可溶性化合物。

（3）解吸：可溶性化合物從顆粒表面和內(nèi)部孔隙解吸。

（4）反擴(kuò)散：解吸后的可溶性化合物向液相擴(kuò)散。三、浸出過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

浸出過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的溶解過(guò)程，可分為物理溶解過(guò)程和化學(xué)溶解過(guò)程。

物理溶解過(guò)程:指溶質(zhì)在溶劑作用下僅發(fā)生晶格破壞，不破壞離子或原子間化學(xué)鍵，是一種可逆過(guò)程，溶質(zhì)可以從溶液中結(jié)晶出來(lái)。

化學(xué)溶解過(guò)程:指溶劑與物料的相關(guān)組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性化合物進(jìn)入液相的過(guò)程，是一種不可逆過(guò)程，主要有交換反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)，絡(luò)合反應(yīng)等。1、交換反應(yīng)溶解過(guò)程：是指物料中的金屬氧化物、硫化物與酸、堿、可溶性鹽作用，生成可溶性鹽類的過(guò)程。

CuO+H2SO4——CuSO4+H2O

Fe2O3+6HCl——2FeCl3+3H2O

GeO2+2NaOH——Na2GeO3+H2O

CuS+Fe2(SO4)3——CuSO4+2FeSO4+S2、氧化還原反應(yīng)溶解過(guò)程：是指溶液同物料組成之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成可溶性化合物的過(guò)程。Cu+H2SO4+1/2O2——CuSO4+H2O3、絡(luò)合反應(yīng)溶解過(guò)程：是指溶劑與物料組分之間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成可溶性化合物的過(guò)程。

2Cu+O2+nNH3——2CuOnNH3

2Cu+2CuOnNH3——2Cu2OnNH3

CuO+2NH3H2O+(NH4)2CO3——Cu(NH3)4CO3+3H2O

Cu+Cu(NH3)4CO3——Cu2(NH3)4CO3四、幾種典型浸出反應(yīng)浸出過(guò)程是提取和分離目的組分的過(guò)程。浸出過(guò)程所使用的藥劑成為浸出劑，浸出后含目的組分的溶液成為浸出液，殘?jiān)蔀榻鲈?。依?jù)浸出劑種類的不同，浸出可分為酸浸、堿浸、中性浸出（鹽浸、水浸）等方法。固體廢物處理與處置

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1、酸浸（1）簡(jiǎn)單酸浸：

適用于簡(jiǎn)單金屬氧化物、金屬含氧鹽及FeS、NiS(

)、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金屬鐵酸鹽,砷酸鹽和硅酸鹽

Me2Oy+H+

Mey++H2O;MeO·SiO2+H+

Me2++H2SiO3eg.從含銅廢物中浸出銅：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、藍(lán)銅礦（CuCO3·Cu(OH)2）、黑銅礦（CuO）、赤銅礦（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、銅藍(lán)（CuS）、輝銅礦（Cu2S+O2）、黃銅礦（CuFeS2+O2）、金屬銅凡廢物中的某種組分可通過(guò)溶解進(jìn)入酸溶液的都可采用酸浸的方法。包括簡(jiǎn)單酸浸、氧化酸浸和還原酸浸。常用的酸浸劑有稀硫酸、濃硫酸、鹽酸、硝酸、王水、氫氟酸、亞硫酸等。固體廢物處理與處置

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（2）氧化酸浸：適用于大部分金屬硫化物（從金屬硫化物中回收金屬）。

控制酸用量及氧化劑（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，在有氧化劑存在時(shí)，幾乎所有金屬硫化物中金屬元素被氧化溶解，硫被還原為單質(zhì)硫或硫酸根。

MeS+H++氧化劑

Me2++S0

或SO42-還可浸出某些低價(jià)金屬化合物（eg.赤銅礦（Cu2O）、輝銅礦（Cu2S）等）將低價(jià)金屬氧化成高價(jià)金屬離子轉(zhuǎn)入到溶液中回收。MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O

（3）還原酸浸：

主要用于浸出變價(jià)金屬的高價(jià)金屬氧化物和氫氧化物。

MeXOY(或Me(OH)Y)+H++還原劑

Men++H2O工業(yè)上常用金屬鐵、Fe2+、SO2等浸出有色金屬生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鎳渣、錳渣、鈷渣等。

MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+

Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+

Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+

Ni2++SO42++H2O固體廢物處理與處置

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2、堿浸（1）氨浸：

適用于含金屬銅、鈷、鎳及其氧化物的廢物浸出（銅、鈷、鎳能與氨生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，而其他金屬則不具備此特點(diǎn)。屬于金屬的電化腐蝕過(guò)程。氨浸具有較高的選擇性，對(duì)設(shè)備腐蝕性小。工業(yè)上常用氨水和碳酸銨的混合液作為浸出劑。

黑銅礦

CuO+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O

孔雀石

CuCO3

Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O

而金屬銅通過(guò)氧化還原反應(yīng)浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2OCu、Co、Ni硫化物常壓氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高壓氧化氨浸反應(yīng)式如下：黃銅礦

CuFeS2+NH3+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+(NH4)2SO4+Fe2O3·nH2O特點(diǎn)：浸出能力一般比酸浸藥劑弱，但選擇性高，浸出液較純凈，且設(shè)備防腐蝕問(wèn)題較易解決。堿浸藥劑：碳酸銨、氨水、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉。浸出方法：氨浸、碳酸鈉溶液浸出、苛性鈉溶液浸出、硫化鈉溶液浸出等。固體廢物處理與處置

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（2）碳酸鈉溶液浸出：適用于能與碳酸鈉反應(yīng)生成可溶性鈉鹽的廢物。主要用于浸出某些含鎢廢料、硫化鉬氧化焙燒渣、含磷廢物、含釩廢物。

eg.白鎢礦

CaWO4+Na2CO3

Na2WO4+CaCO3（3）苛性鈉溶液浸出：

苛性鈉是拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的主要浸出劑，也用于高含硅廢物中有價(jià)成分的浸出。

eg.方鉛礦

PbS+NaOH

Na2WO4+CaCO3

還可用于浸出閃鋅礦（ZnS）、白鎢礦、黑鎢礦、鋁土礦（Al2O3·nH2O）（4）硫化鈉溶液浸出：

硫化鈉可分解砷、銻、錫、汞等硫化物，使他們生成可溶性硫代酸鹽的形態(tài)轉(zhuǎn)入浸液中。

eg.As2O3(Sb2O3、SnS2

、HgS)+Na2S

Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)為防止硫化鈉水解，提高浸出率，實(shí)踐中常用硫化鈉和苛性鈉的混合液作為浸出劑。固體廢物處理與處置

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3、中性溶劑浸出（鹽浸）（1）氯化鈉浸出：

含鉛廢物。

eg.PbSO4+NaCl

PbCl2+Na2SO4PbCl2+NaCl

Na2PbCl4浸出劑主要是水和鹽，常用的有氯化鈉、高價(jià)鐵鹽、氯化銅、次氯酸鈉。常用于浸出鐵、鉛、鉍、鋅、銅。（2）高價(jià)鐵鹽浸出

含鉍廢物。

eg.Bi+FeCl3

BiCl3+FeCl2Bi2S3+FeCl3

BiCl3+FeCl2+S0（3）氯化銅浸出：可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。eg.Cu2S+CuCl2

CuCl+S0（4）次氯酸鈉浸出

可浸出難被高價(jià)鐵鹽及高價(jià)銅離子浸出的金屬硫化物。eg.MoS2+NaClO+NaOH

Na2MoO4+NaCl+Na3SO4+H2O固體廢物處理與處置

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五、浸出效果衡量設(shè)廢物干質(zhì)為Q(t),廢物中某組分的含量為a（%），浸出液體積為V(m3),該組分在浸出液中的含量為C(t/m3),浸出渣干質(zhì)量為m(t),浸渣中該組分含量為

（%）

浸出率(

浸)

選擇性系數(shù)（

）浸出率是目的溶質(zhì)進(jìn)入溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。愈接近1，則該兩組分的浸出選擇性愈差。六、影響浸出過(guò)程的主要因素

1、物料粒度及其特性：一般來(lái)說(shuō)，粒度細(xì)，比表面積大的物料浸出率高；結(jié)構(gòu)疏松，組成簡(jiǎn)單，裂隙和孔隙發(fā)達(dá)，親水性強(qiáng)的物料浸出率高。

2、浸出溫度：浸出化學(xué)反應(yīng)速率和擴(kuò)散速率隨溫度升高而加快，原因有:熱能會(huì)破壞或削弱物質(zhì)中的化學(xué)鍵，熱能會(huì)改變料漿的流體力學(xué)性質(zhì)如黏度，流態(tài)等。溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)快于擴(kuò)散速率，使反應(yīng)從動(dòng)力區(qū)轉(zhuǎn)入擴(kuò)散區(qū)。（溫度升高的程度受浸出溶劑沸點(diǎn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件限制）

3、浸出壓力：浸出速率隨壓力增加而加快。

4、攪拌速度：加強(qiáng)攪拌可減小擴(kuò)散層厚度，從而提高擴(kuò)散速率。當(dāng)攪拌速度升高到一定值時(shí)，再提高攪拌速度并不能加快擴(kuò)散，是因?yàn)榇藭r(shí)反應(yīng)已不受擴(kuò)散條件控制，而受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)因素控制。（適宜的攪拌速度應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定）

5、其它因素的影響：

溶劑濃度大，浸出速率大；固液比小，有利于浸出；料漿中的氧分壓大，有利于氧化浸出。七、浸出工藝1、據(jù)浸出劑與被浸廢料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式的不同浸出工藝可分為順流浸出、錯(cuò)流浸出和逆流浸出三種。浸出劑被浸物料送后續(xù)處理浸液浸渣物料新浸出劑順流浸出工藝流程錯(cuò)流浸出工藝流程浸液浸渣被浸物料浸出劑逆流浸出工藝流程2、根據(jù)浸出過(guò)程中被浸廢料的運(yùn)動(dòng)方式

（1）滲濾浸出:將浸出劑溶液通過(guò)物料層來(lái)實(shí)現(xiàn)，浸出劑在重力作用下自上而下或在壓力作用下自下而上通過(guò)固定廢料層的浸出過(guò)程。有就地浸出，堆浸和槽浸等方法，就地浸出針對(duì)堆存多年廢物堆。多用于大規(guī)模礦業(yè)廢物，如尾礦的浸出。

（2）攪拌浸出:浸出時(shí)物料和浸出劑同時(shí)流動(dòng)，通過(guò)機(jī)械攪拌、空氣攪拌或空氣與機(jī)械聯(lián)合攪拌來(lái)加快浸出。將磨細(xì)的廢物與浸出劑在攪拌槽中進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌的浸出過(guò)程，可浸出各種廢物。浸出前廢物磨細(xì)至0.3mm以下，采用連續(xù)操作制度。多用于各種數(shù)量較少的工業(yè)廢物，如冶金、化工廢渣等浸出。優(yōu)點(diǎn)：浸出速率快，浸出率高，生產(chǎn)能力大，連續(xù)方便等。八、浸出設(shè)備1、滲濾浸出槽滲濾浸出槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn):能承壓，不漏液，耐腐蝕，底部略向出液口方向傾斜，裝有假底。

操作過(guò)程:裝假底，關(guān)閉浸液出口，然后將破碎廢料裝入槽內(nèi)，裝至規(guī)定高度后，表面耙平，加入浸出劑浸沒(méi)廢料，浸泡一定時(shí)間后排放浸出液。這樣多次浸泡，直到浸出液中目的組分含量降至規(guī)定值，認(rèn)為浸出結(jié)束，用清水洗滌后排渣，重新裝料滲浸。

2、機(jī)械攪拌浸出槽

操作過(guò)程:漿葉高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用徑向速度差使物料混合，并在軸向形成液流，通過(guò)漿葉外部的循環(huán)筒來(lái)加強(qiáng)軸向液流，從而增強(qiáng)攪拌作用，以加快浸出。

3、空氣攪拌浸出槽

操作過(guò)程:料漿和浸出劑從進(jìn)料口進(jìn)入浸出塔，壓縮空氣由底部小管進(jìn)入中心循環(huán)筒，利用壓縮空氣的沖力和稀釋作用，使料漿在循環(huán)筒內(nèi)上升，通過(guò)循環(huán)孔進(jìn)入外環(huán)室，外環(huán)室的料漿下降進(jìn)入循環(huán)筒內(nèi)，使循環(huán)筒內(nèi)外料漿產(chǎn)生對(duì)流作用，使料漿上下反復(fù)循環(huán)。連續(xù)進(jìn)料時(shí)，循環(huán)筒內(nèi)部分料漿被空氣提升至溢流槽流出。

4、流態(tài)化逆流浸出塔

操作過(guò)程:被浸料漿經(jīng)進(jìn)料管沿倒錐表面均勻地流入塔內(nèi)，經(jīng)濃縮室濃縮后，含微細(xì)顆粒的浸出液經(jīng)溢流口流出，濃縮后的料漿下沉與上升的浸出劑和洗滌水呈逆流運(yùn)動(dòng)，經(jīng)稀相段下沉至固體濃度較高的濃相段，濃相段下部位于洗滌水的最下端布液裝置。濃相段下部顆粒呈流動(dòng)床下降，料漿進(jìn)一步增濃，經(jīng)浸出和洗滌后的粗砂經(jīng)排料倒錐由底部排料口排出，含微細(xì)顆粒的浸出液經(jīng)溢流堰流出，完成浸出過(guò)程

5、高壓釜

操作過(guò)程:被浸料漿由釜的下端進(jìn)入，與壓縮空氣混合后經(jīng)漩渦哨從噴嘴進(jìn)入釜內(nèi)，呈紊流狀態(tài)在塔內(nèi)上升，然后經(jīng)出料管排出。采用與料漿呈逆流的蒸汽夾套加熱方式使料漿加熱。經(jīng)高壓釜浸出后的料漿必須經(jīng)減壓后才能送到后續(xù)處理工段。固體廢物處理與處置

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固體廢物的物化處理Ⅲ

穩(wěn)定化／固化處理Stabilization&Solidifacationof

Physical-ChemicalTreatmentofSolidWaste-Ⅲ固體廢物處理與處置

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【概念】穩(wěn)定化固化浸出率增容比浸出速率【方法原理】

重金屬穩(wěn)定化方法及適用對(duì)象；有機(jī)污染物的氧化解毒處理方法及適用對(duì)象；固化處理的方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)；穩(wěn)定化／固化效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

本節(jié)重點(diǎn)固體廢物處理與處置

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1概述1.1穩(wěn)定化/固化處理的重要性1.2穩(wěn)定化/固化處理所涉及概念和方法

2藥劑穩(wěn)定化處理2.1重金屬離子的穩(wěn)定化2.2有機(jī)污染物的氧化解毒處理3固體廢物固化處理3.1水泥固化3.2石灰固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置

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3.3瀝青固化3.4塑性材料固化3.5玻璃固化3.6自膠結(jié)固化內(nèi)容提要固體廢物處理與處置

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1概述穩(wěn)定化/固化入門

對(duì)危險(xiǎn)廢物、其它處理過(guò)程殘?jiān)氨晃廴镜耐寥肋M(jìn)行處理。使危險(xiǎn)廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來(lái)，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險(xiǎn)。穩(wěn)定化(Stabilization),將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過(guò)程。化學(xué)穩(wěn)定化&物理穩(wěn)定化固化(Solidifacation),在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體或形成緊密固體的過(guò)程。固化過(guò)程固化劑限定化包容化固體廢物處理與處置

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1概述穩(wěn)定化/固化入門

具備一定的性能，即①抗浸出性；②抗干濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產(chǎn)物）；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度（固化產(chǎn)物）。

評(píng)價(jià)指標(biāo)體積變化因數(shù)浸出速率抗壓強(qiáng)度裝桶貯存:0.1~0.5MPa作建筑材料：>10MPa

放射性固化體：前蘇

>5MPa,英>20MPa固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化處理利用化學(xué)藥劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)。具有相對(duì)持久性有毒有害物質(zhì)Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)固體廢物處理與處置

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重金屬溶出法離子交換中和法氧化還原法吸附法化學(xué)沉淀法將固體廢物中可以發(fā)生價(jià)態(tài)變化的某些有毒有害組分通過(guò)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為五毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分

吸附劑

可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機(jī)物；活性氧化鋁-鎳離子酸堿泥渣中和劑罐式機(jī)械攪拌/池式人工攪拌氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無(wú)機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀離子交換樹(shù)脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆重金屬化學(xué)穩(wěn)定化固體廢物處理與處置

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毒Cr6+Hg2+As5+

氧化還原劑Cr3+Hg

As3+氧化還原反應(yīng)毒2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼氧化還原法固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

吸附劑活性炭活性炭有機(jī)物粘土金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、軟錳礦、磁鐵礦、硫鐵礦、磁黃鐵礦等人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物吸附法鎳離子固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

氫氧化物沉淀法堿性物質(zhì)：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等

硅酸鹽固化（pH2~11）水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合碳酸鹽沉淀鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度《其氫氧化物應(yīng)用不廣泛——pH低，CO2溢出；pH高，氫氧化物化學(xué)沉淀法pH~溶解度固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

硫化物沉淀法無(wú)機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過(guò)濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）共沉淀永久磁鐵吸住。碳酸鈣也可產(chǎn)生共沉淀化學(xué)沉淀法溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化重金屬離子的穩(wěn)定化

無(wú)機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀

廢物中含有的配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;優(yōu)于Na2S化學(xué)沉淀法強(qiáng)氧化劑、高溫破壞高pH破壞，NaS

高分子有機(jī)硫穩(wěn)定劑，更穩(wěn)定螯合物螯合效應(yīng)固體廢物處理與處置

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2藥劑穩(wěn)定化有機(jī)污染物氧化解毒臭氧氧化解毒過(guò)氧化氫解毒氯氧化解毒理論上1058g臭氧/度電實(shí)際150g/度電，費(fèi)用高自由能高，強(qiáng)氧化劑有紫外線照射時(shí)：鐵做催化劑產(chǎn)生OH·35%~50%，紫外線功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH〉10固體廢物處理與處置

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3固化處理水泥固化

固化材料

廢物被摻入水泥的基質(zhì)中,水泥與廢物中的水分或另外添加的水分,發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅(jiān)硬的水泥固化體水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物固化基材:普通硅酸鹽\礦渣硅酸鹽/火山灰硅酸鹽\礬土\沸石等水泥無(wú)機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、無(wú)機(jī)緩凝劑、無(wú)機(jī)速凝劑和骨料等有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、δ-糖酸丙酯、檸檬酸水泥固化過(guò)程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的水合反應(yīng)產(chǎn)生Ca(OH)2基本理論危險(xiǎn)廢物、水泥、水、添加劑固體廢物處理與處置

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3固化處理水泥固化

水泥固化影響因素固化效果添加劑pH凝固時(shí)間配料比pH過(guò)高，氫氧化物沉淀，碳酸鹽沉淀。過(guò)高，帶負(fù)電荷的羥基絡(luò)合物，溶解度↑。Cu，9；Zn，9.3；Cd，11.1改善固化體質(zhì)量。吸附劑——沸石或蛭石加入含硫酸鹽的廢物中防止其與水泥成分反應(yīng)生成硫酸鋁鈣導(dǎo)致體積膨脹和破裂。蛭石還是骨料水、水泥和廢物的量比水分過(guò)少，不能保證水泥的充分水合作用；水分國(guó)大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象投加促凝劑、緩凝劑來(lái)控制凝結(jié)時(shí)間，一般初凝時(shí)間>2h,終凝>24h，保證混料后有足夠時(shí)間輸送、裝桶或澆注固體廢物處理與處置

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3固化處理水泥固化

應(yīng)用無(wú)機(jī)類的廢物，eg.多氯聯(lián)苯、油和油泥、含有氯乙烯和二氯乙烷的廢物、硫化物等，尤其是含有重金屬污染物廢物，也被應(yīng)用于低、中放射性及垃圾焚燒廠產(chǎn)生的焚燒飛灰等危險(xiǎn)廢物的固化處理。對(duì)象采用400～500號(hào)硅酸鹽水泥為固化劑。電鍍干污泥、水泥和水的配比為（1～2）：20：（6～10）。固化體的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10～20Mpa。浸出試驗(yàn)表明，重金屬的浸出濃度：汞小于0.0002mg/L（原0.13～1.25mg/L）；鎘小于0.002mg/L（原1.0～80.6mg/L）；鉛小于0.002mg/L（原165～243mg/L）；六價(jià)鉻小于0.02mg/L（原0.3～0.4mg/L）；砷小于0.01mg/L（原8.14～11.0mg/L）電鍍污泥工藝流程

固體廢物處理與處置

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3固化處理水泥固化

特點(diǎn)

①設(shè)備和工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊的設(shè)備，設(shè)備投資、動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低；②水泥和添加劑價(jià)廉易得；③對(duì)含水率較低的廢物可直接固化，無(wú)需前處理；④在常溫下就可操作；⑤處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，對(duì)放射性固體廢物的固化容易實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸和自動(dòng)控制等。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

①固化體的浸出率較高，通常為10-4～10-5g/(cm2·d)，主要是由于它的空隙率較高所致，因此需作涂覆處理；②固化體的增容比較高，達(dá)1.5～2；③有的廢物需進(jìn)行預(yù)處理和投加添加劑，使處理費(fèi)用增高；④水泥的堿性易使銨離子轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩?；⑤處理化學(xué)泥渣時(shí)，由于生成膠狀物，使混合器的排料較困難，需加入適量的鋸末予以克服。

固體廢物處理與處置

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3固化處理石灰固化

概念應(yīng)用及特點(diǎn)

以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)（如粉煤灰、垃圾焚燒灰渣、水泥窯灰等）為固化基材對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行穩(wěn)定化與固化處理的方法。重金屬被吸附于膠體結(jié)晶中，包裹起來(lái)的粘結(jié)性物質(zhì)

概念應(yīng)用

適用于穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無(wú)機(jī)污染物。

簡(jiǎn)單，物料來(lái)源方便，操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)，比水泥固化法便宜，并在適當(dāng)?shù)奶幹铆h(huán)境，可維持波索來(lái)反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。石灰固化處理得到固化體的強(qiáng)度較低，所需養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，并且體積膨脹較大，增加清運(yùn)和處置的困難，因而較少單獨(dú)使用。

特點(diǎn)固體廢物處理與處置

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3固化處理瀝青固化

原理與工藝

以瀝青類材料作為固化劑，與危險(xiǎn)廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下發(fā)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中并形成穩(wěn)定固化體的過(guò)程。瀝青－憎水性物質(zhì)、良好的黏結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性、較高的耐腐蝕性。石油蒸餾的殘?jiān)浠瘜W(xué)成分包括瀝青質(zhì)、油分、游離碳、膠質(zhì)、瀝青酸和石蠟等。原理

固廢預(yù)處理——廢物與瀝青熱混合——二次蒸汽凈化放射性廢物瀝青固化基本方法：高溫融化混合蒸發(fā)：如圖4-12，150~230℃暫時(shí)乳化：混合——脫水——干燥，雙螺桿擠壓機(jī)化學(xué)乳化：廢物與乳化瀝青混合——干燥脫水——冷卻硬化工藝固體廢物處理與處置

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3固化處理瀝青固化

應(yīng)用及特點(diǎn)一般被用來(lái)處理中、低放射性蒸發(fā)殘液、廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥、焚燒爐產(chǎn)生的灰分，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等危險(xiǎn)廢物。對(duì)象與水泥固化基本相同應(yīng)用

（1）固化體的空隙率和固化體中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化過(guò)程中干廢物與固化劑之間的質(zhì)量比通常為1：1～2：1，因而固化體的增容較小；（2）固化劑具有一定的危險(xiǎn)性，固化過(guò)程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，對(duì)于含有大量水分的廢物，由于瀝青不具備水泥的水化作用和吸水性，所以需預(yù)先對(duì)廢物進(jìn)行濃縮脫水處理。因此，瀝青固化工藝流程和裝置往往較為復(fù)雜，一次性投資與運(yùn)行費(fèi)用均高于水泥固化法；（3）固化操作需在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機(jī)溶劑以及強(qiáng)氧化性廢物。特點(diǎn)固體廢物處理與處置

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3固化處理塑性材料固化

概念及原理

以塑料為固化劑，與危險(xiǎn)廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險(xiǎn)廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性固化體的過(guò)程。

概念熱固性塑料固化（脲醛樹(shù)脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂）用熱固性有機(jī)單體和經(jīng)過(guò)粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個(gè)廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。部分液體廢物遺留，需干化。顆粒度、含水量等以及進(jìn)行聚合的條件熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險(xiǎn)廢物混合，以達(dá)到對(duì)廢物穩(wěn)定化的目的的過(guò)程。

固體廢物處理與處置

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3固化處理應(yīng)用及特點(diǎn)

特點(diǎn)：引入密度較低的物質(zhì)，添加劑數(shù)量較少，固化體密度??；但操作過(guò)程復(fù)雜，熱固性材料自身價(jià)格高昂。由于操作中有機(jī)物的揮發(fā)，容易引起燃燒起火，所以通常不能在現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用。

熱固性材料固化特點(diǎn)：浸出速率低；需要的包容材料少，在高溫下蒸發(fā)了大量的水分，增容率較低。缺點(diǎn)是高溫操作，耗能較多；會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性物質(zhì)，其中有些是有害的物