固体废物处理与资源化课件06第六章固体废物固化

1、 对危险废物进行无害化处理，使危险废物变成高度不溶性的稳定的物质-就是固化/稳定化。 危险废物固化/稳定化的目的，是使危险废物中所有污染成分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输、利用或处置。 稳定化过程是选用某种适当的添加剂与废物混合，以降低废物的毒性和减小污染物自废物到生态圈的迁移率。 固化过程是一种利用添加剂改变废物的工程特性（例如渗透性、可压缩性和强度等）的过程 。 无论是稳定化还是固化，其目的都是减小废物的毒性和迁移性，同时改善被处理对象的工程性质。 危险废物固化/稳定化的途径是：将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。 目前常

2、用的固化/稳定化方法主要有： 水泥固化； 石灰固化； 热塑性材料固化； 有机聚合物固化； 自胶结固化； 熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化。 通常采用下述物理、化学指标鉴定固化/稳定化产品好坏程度。浸出率浸出率增容比（或用体积变化因数表示）增容比（或用体积变化因数表示）抗压强度抗压强度 利用无机胶结材料-水泥为固化剂将有害物质进行固化处理。 有害废物微粒水泥凝胶（水泥块）硬化砂、石（骨料）水（水化反应）固化体CaOSiO2mH2O凝胶将有害物质封闭在内一.原理 水泥固化基本原理在于通过包容减少有害危险废物的表面积和降低其可溶性。 水泥固化最适合于处理无机类型的废物，尤其是含重金属污染物的废物。由于

3、水泥所具有的高PH值，使得几乎所有的重金属形成不溶性的氢氧化物或碳酸盐形式而被固定在固化体中。 研究指出，铅、铜、锌、锡、镉均可得到很好的固定。但汞仍然要以物理封闭的微包形式与生态圈进行隔离。对于重金属水泥固化过程的化学机理，关于铅和铬研究得较多。研究指出，铅主要沉积于水泥水化物颗粒的外表面，而铬则较为均匀地分布于整个水化物的颗粒之中。 水泥 ： 添加剂 ：（1）吸附剂：活性氧化铝(助凝作用，迅速凝结成针状结晶，并能防止重金属的溶出)、粘土、蛭石(骨料作用和吸水作用)。 （2）缓凝剂：酒石酸、柠檬酸、硼酸盐(延缓水泥凝固和硬化)。 （3）促凝剂：水玻璃、偏铝酸钠、碳酸钠(加速水泥凝固和硬化)。

4、 （4）减水剂：表面活性剂。 PH值： 水、水泥和废物的质量比 ： 凝固时间 ： 添加剂 ： 养护条件：养护一般在室温下进行，要求85%，时间大于28天。 外部搅拌混合法 桶内混合法 注入法 添加法 特点：技术和工艺比较简单，运行费用低，水泥原料和添加剂便宜易得，对含水量较高的废物可直接固化，固化体的强度、耐热性、耐久性均好，有的产品可作路基或建筑基础材料。 应用：(1)用水泥固化处理含重金属废物，如电镀污泥、汞渣、砷渣、铅渣、铬渣等；(2)处理放射性废物，如低放射性废物、废离子交换树脂等 水泥固化含重金属的污泥工艺流程一原理一原理 沥青固化是以沥青材料作为固化剂，与有害废物在一定的温度、配料

5、比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。二沥青固化工艺二沥青固化工艺 沥青固化工艺主要包括三个部分，即废物的预处理、废物与沥青的混合及二次蒸汽的净化处理。其中最关键的是混合环节 1.高温熔化混合蒸发法 2.暂时乳化法双螺杆挤压机的暂时乳化法沥青固化流程三沥青固化体的性能及影响因素 沥青固化的性能主要是：(1)污染物浸出率低，一般为10-510-7g/(cm2d)，大体为水泥固化产品的1/100。(2)增容比小，一般干废物与固化剂之间的重量比通常为1：12：1。(3)化学稳定性 影响沥青固化体浸出率的因素：(1)沥青的种类：(2)废物量、化学组成及混合状况：(

6、3)残余水分 ：(4)表面活性剂：。影响沥青固化体化学稳定性的因素: 在沥青固化过程中，沥青会与某些掺入的化合物、氧化剂等发生化学作用，从而影响固化体的稳定性。如掺入硝酸盐、亚硝酸盐后可使沥青的燃点由420左右(纯沥青)降至250330,使燃烧危险上升。 (1)浸出率低、增容比小、对各种污泥均可得到稳定的固化体、冷却后即可得到固化体而不需养护； (2)固化剂有一定的危害性，固化过程中容易造成二次污染(废气的污染)，需采取措施避免。 (3)固化操作需在高温下完成，不宜处理在高温下易分解的废物、有机溶剂以及强氧化性废物。一、原理原理 塑料固化是以塑料为固化剂与有害物质按一定比例配料，并加入适量的催

7、化剂和填料进行搅拌混合，使其发生共聚合反应，将有害废物包容其中形成具有一定强度和稳定性的固化体的过程 （1）热塑性塑料固化（2）热固性塑料固化 热塑性塑料有聚乙烯、聚氯乙烯树脂等，在常温下呈固态，高温时可变成熔融胶粘液体，将有害废物包容在塑料中，冷却后即形成塑料固化体。 热固性塑料包括脲醛树酯、聚酯、聚丁二烯等，常温下通常是粘稠的液体，使用强酸作为催化剂，对多孔性极性材料有较好的粘附力，使用方便，固化速度快，常温或加热都能很快固化，适用于放射性和有害废物的固化处理。 热固性材料固化技术的优点： 常温下操作：为使混合物凝固，只需添加很少量的催化剂； 对废物不要求干燥：它既能处理干渣，也能处理湿泥

8、浆； 固化物不可燃； 掺和废物比例高；可与热塑性材料相当，或甚至更高； 固化密度小。 绝大多数热固性材料都有老化的问题 脲醛固化 聚酯固化 不饱和聚酯固化 环氧树脂固化 本技术是将废物与某些添加剂（例如玻璃和粘土）共同加热至较高温度，使之结成块或达到熔融状态，冷却后形成固化体的一种工艺技术。根据煅烧温度和最终形成固化体的种类，该技术又可分为玻璃固化、陶瓷固化和铸石固化。 把废物在高温下煅烧成氧化物，然后再与加入的玻璃料一起熔融，经高温玻璃化过程烧制成玻璃体。 在玻璃中硅含量的多少，直接影响到玻璃的熔制温度和机械强度。 普遍采用的是磷酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃。 玻璃固化体的性能：性能硼硅酸盐玻璃固

9、化体磷酸盐玻璃固化体浸出率（25）(gcm2d-1)10710- 5 10610- 4密度 (gcm-3)3.0 3.52.73.0热导率 (Wcms-1)0.50.80.41.0反玻璃化（析晶）倾向性较小500时发生反玻璃化 反玻璃化现象：玻璃固化体中含有很强的放射性，贮存过程不可避免会产生大量的热量而造成温度上升。温度过高不仅可能使玻璃熔融化。而且长期的高温影响下会使玻璃中析出晶态物质或分出第二相而造成不均匀，失去透明性（失透），这就叫反玻璃化现象。 磷酸盐玻璃固化流程硼酸盐玻璃固化流程二陶瓷固化二陶瓷固化 高放射废物陶瓷固化的形式主要是玻璃陶瓷、桑地亚陶瓷（主要是高钛酸盐陶瓷等）以及优质

10、煅烧物陶瓷等。1玻璃陶瓷 为了克服玻璃固化体在高强辐照下的自发析晶倾向，可以通过部分变动玻璃配方和采用人工控制析晶的办法使玻璃变为玻璃陶瓷，其晶体小而致密，危险核素可以结合在结晶核中，方法是将熔融玻璃料升温降温形成晶核再升温促进晶核长大冷却成玻璃陶瓷体。2桑地亚陶瓷（钛酸盐陶瓷） 方法是利用钛基水合氧化物无机离子交换剂处理高放废液。它吸附并与裂变产物的阳离子交换，干燥后添加沸石作为助熔剂，经过热压烧结成为高密度的陶瓷体。3优质煅烧物陶瓷 方法是将高放废液中最危险的核素分别选择相应的稳定结晶相，经高温处理制成抗浸出的晶体间彼此相容的陶瓷体。 三铸石固化技术（又称人工合成岩固化技术）三铸石固化技术（又称人工合成岩固化技术） 合成岩的基本组成是钙钛矿、钡长石、碱硬钛矿、白馏石和氧化锆等。将5%10%的高放废物氧化物加到上述混合矿物中，然后在大约1280时熔化结晶，放射性核素就会进入合成岩矿物晶格，形成高稳定性的固溶体。 一原理一原理 自胶结固化是利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。 CaSO42H2O CaSO32H2O CaSO40.5H2O -H2OH2O-H2OH2OCaSO30.5H2O 二特点二特点 优点：（1）工艺简单；（2）主要添加剂现场即可获取；（3）胶结时间较石灰基固化凝固短；（4）