第四章固体废物的物化处理1

1、NoImageNoImage 姓名：宋海军姓名：宋海军 电话：电话：1370088840613700888406 邮箱：邮箱：河 南 工 程 学 院 资 源 与 环 境 学 院河 南 工 程 学 院 资 源 与 环 境 学 院NoImageNoImageNoImageNoImageNoImageNoImage【了解了解】浮选、溶剂浸出等浮选、溶剂浸出等物化处理技术的主要设备；物化处理技术的主要设备；浮选药剂、工艺过程等，溶剂浸出（动力学过程、浮选药剂、工艺过程等，溶剂浸出（动力学过程、方方法、浸出过程中的影响因素及法、浸出过程中的影响因素及化学反应机理）。化学反应机理）。【掌握掌握】 浮选及溶

2、剂浸出的原理浮选及溶剂浸出的原理; ; 稳定化稳定化/ /固化技术处理固化技术处理的适用对象、原理、基本要求、处理效果评价指标和的适用对象、原理、基本要求、处理效果评价指标和各种处理方法的原理及特点。各种处理方法的原理及特点。本章要点本章要点NoImageNoImageNoImage物化物化处理处理溶剂溶剂浸出浸出稳定化稳定化/固化固化浮选浮选稳定化稳定化/ /固化处理固化处理是处理处理危险废物是处理处理危险废物（重金属废物和其他（重金属废物和其他非金属危险废物）的非金属危险废物）的重要手段，是固废最终重要手段，是固废最终处置的预处理技术。处置的预处理技术。 用适当溶剂与废物作用用适当溶剂与废

3、物作用使物料中相关组分有选择使物料中相关组分有选择性地溶解的物化过程。浸性地溶解的物化过程。浸出过程所使用药剂成为浸出过程所使用药剂成为浸出剂，浸出后含目的组分出剂，浸出后含目的组分的溶液成为浸出液，残渣的溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。成为浸出渣。根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。浮选法分根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。浮选法分离与物质的密度无关，主要取决于物质的表面性质（亲水性和疏水离与物质的密度无关，主要取决于物质的表面性质（亲水性和疏水性）。药剂分为调整剂、捕收剂和起泡剂三类（加强物质表面亲疏水性）。药剂分为调整剂、捕收剂和起泡剂三类（加强物质表面

4、亲疏水性能，对不同物质选用不同的浮选剂）性能，对不同物质选用不同的浮选剂）浮选浮选.浮选浮选分类分类影响浮影响浮选效果选效果的因素的因素浮选浮选工艺工艺浮选浮选药剂药剂 浮选浮选 原理原理浮选浮选设备设备根据浮选过程中作用：捕收剂 起泡剂 调整剂料浆/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成为泡沫产品。调浆调浆调药调药 调泡调泡 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 操作条件正浮选、反浮正浮选、反浮选选优先浮选、混优先浮选、混合浮选合浮选第一节第一节 浮选浮选浮选定义是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进浮选定义是根据不同物质被水

5、润湿程度的差异而对其进行分离的过程行分离的过程一、浮选原理一、浮选原理浮选是通过在固体废物与水调成的浮选是通过在固体废物与水调成的料浆料浆中加入浮选药剂中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形成无数细小扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形成无数细小气泡，使气泡，使目的颗粒目的颗粒粘附在气泡上，并随气泡上浮于料浆粘附在气泡上，并随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，后刮出，成为泡沫产品（回收）；表面成为泡沫层，后刮出，成为泡沫产品（回收）；不不上浮的颗粒上浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。二、浮选药剂二、浮选药剂根据在浮选过程中的作用，浮选药剂分

6、为捕收剂、起根据在浮选过程中的作用，浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。泡剂和调整剂三大类。1、捕收剂、捕收剂捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面上，捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性，并牢固地粘附在气泡使其疏水性增强，提高可浮性，并牢固地粘附在气泡上而上浮（有机物质）。上而上浮（有机物质）。 捕收剂应具有的特点捕收剂应具有的特点:（1）捕收作用强，具有足够活性；（）捕收作用强，具有足够活性；（2）有较高选择性；）有较高选择性；（3）易溶于水，无毒，无臭，成分稳定，不易变质；（）易溶于水，无毒，无臭，成分稳定，不易变质；（4）价廉易得。价廉易得

7、。常用捕收剂主要有：异极性捕收剂常用捕收剂主要有：异极性捕收剂 (极性基极性基+非极性非极性基基)和非极性油类捕收剂两部分组成。非极性油类捕和非极性油类捕收剂两部分组成。非极性油类捕收剂没有极性基。收剂没有极性基。典型的异极性捕收剂有黄药、油酸等，从煤矸石中典型的异极性捕收剂有黄药、油酸等，从煤矸石中回收黄铁矿时常用黄药作捕收剂。回收黄铁矿时常用黄药作捕收剂。常见的非极性油类捕收剂有脂肪烷烃、脂环烃和芳常见的非极性油类捕收剂有脂肪烷烃、脂环烃和芳香烃三类，比如煤油、柴油等，从粉煤灰中回收碳香烃三类，比如煤油、柴油等，从粉煤灰中回收碳常用煤油作捕收剂。常用煤油作捕收剂。 2、起泡剂、起泡剂起泡剂

8、是一种表面活性物质，主要作用在水起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上，使其界气界面上，使其界面张力降低，使小气泡趋于稳定，防止相互兼并，以保证有较面张力降低，使小气泡趋于稳定，防止相互兼并，以保证有较大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中稳定性，进大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中稳定性，进而提高分选效率。常见起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等而提高分选效率。常见起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等 起泡剂共同特征起泡剂共同特征:（1）是一种异极性有机物。）是一种异极性有机物。极性基亲水，非极性基亲气，使极性基亲水，非极性基亲气，使起泡剂分子在空气和水的界面上定向排列；起泡剂

9、分子在空气和水的界面上定向排列；（2）是表面活性物质。）是表面活性物质。够降低水的表面张力；够降低水的表面张力；（3）应有适当溶解度。）应有适当溶解度。溶解度过小，起泡剂来不及溶解，延溶解度过小，起泡剂来不及溶解，延缓时间较长，难以控制：溶解度过大，药耗大或者迅速产生大缓时间较长，难以控制：溶解度过大，药耗大或者迅速产生大量泡沫，但不耐久。量泡沫，但不耐久。 图4-1起泡剂在气泡表面的吸附 图4-2起泡剂与捕收剂相互作用用 3、调整剂、调整剂调整剂作用是调整料浆的调整剂作用是调整料浆的PH值、料浆的离子组成、可溶性盐值、料浆的离子组成、可溶性盐的浓度，以加强捕收剂的选择吸附作用，提高浮选过程的

10、选择的浓度，以加强捕收剂的选择吸附作用，提高浮选过程的选择性性 。（提高浮选效率）。（提高浮选效率）活化剂：活化剂：促进目的颗粒与捕收剂作用。常见的活化剂有：无机促进目的颗粒与捕收剂作用。常见的活化剂有：无机盐、硫化钠、酸类等；盐、硫化钠、酸类等；抑制剂：抑制剂：抑制非目的颗粒可浮性。常见的抑制剂有石灰、氯化抑制非目的颗粒可浮性。常见的抑制剂有石灰、氯化钾、硫酸锌等；钾、硫酸锌等；pH调整剂调整剂：调整介质调整介质pH；絮凝剂：絮凝剂：促使料浆中目的细粒成团促使料浆中目的细粒成团 ；分散剂分散剂：促使料浆中非目的细粒分散；促使料浆中非目的细粒分散；4、其他浮选药剂、其他浮选药剂 脱药剂：脱药剂

11、：减小颗粒疏水性，或吸附药剂减小颗粒疏水性，或吸附药剂(酸，碱，酸，碱，活性炭活性炭) 消泡剂：消泡剂：高级脂肪酸，酯，烃等高级脂肪酸，酯，烃等三、浮选工艺过程三、浮选工艺过程 1、工艺工程：、工艺工程：主要包括调浆、调药、调泡三个程序主要包括调浆、调药、调泡三个程序 （1）调浆）调浆:调节浮选前料浆浓度（包括废物的破碎、磨碎调节浮选前料浆浓度（包括废物的破碎、磨碎等）。浮选密度较大颗粒，用较浓料浆；浮选密度较小颗粒，等）。浮选密度较大颗粒，用较浓料浆；浮选密度较小颗粒，用较稀料浆。另外还应考虑浮选机的充气量、浮选药剂的消耗、用较稀料浆。另外还应考虑浮选机的充气量、浮选药剂的消耗、处理能力及浮

12、选时间等因素影响。处理能力及浮选时间等因素影响。 （2）调药）调药:在浮选过程中选择加入药剂的种类和数量以及加在浮选过程中选择加入药剂的种类和数量以及加药地点和方式是浮选的关键。包括提高药效、合理添加、混合药地点和方式是浮选的关键。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（分批进行）等。用药、料浆中药剂浓度调节与控制（分批进行）等。 （3）调泡）调泡:调节浮选气泡的过程。调节浮选气泡的过程。2、浮选分类、浮选分类 （1）正浮选、反浮选）正浮选、反浮选 正浮选正浮选:将有用物质浮入泡沫产物，无用物质留在料浆中；将有用物质浮入泡沫产物，无用物质留在料浆中； 反浮选反浮选:将无用物

13、质浮入泡沫产物，有用物质留在料浆中。将无用物质浮入泡沫产物，有用物质留在料浆中。 （2）优先浮选、混合浮选）优先浮选、混合浮选 优先浮选优先浮选:将固体废物中有用物质依次一种一种地选出，成将固体废物中有用物质依次一种一种地选出，成为单一物质产品；为单一物质产品； 混合浮选混合浮选:将固体废物中有用物质共同选出为混合物，然后将固体废物中有用物质共同选出为混合物，然后再把混合物中有用物质一种一种地分离。再把混合物中有用物质一种一种地分离。四、浮选效果影响因素四、浮选效果影响因素1 1、物料性质：、物料性质：颗粒的密度与粒度、亲水性与疏水颗粒的密度与粒度、亲水性与疏水性（颗粒的润湿性）；性（颗粒的润

14、湿性）；2 2、药剂条件、药剂条件：所加药剂的种类和数量，应根据欲所加药剂的种类和数量，应根据欲选废物颗粒的性质通过实验来确定。选废物颗粒的性质通过实验来确定。3 3、操作条件：、操作条件：药剂的合理添加主要是为了保证料药剂的合理添加主要是为了保证料浆中药剂的最佳浓度，一般先加调整剂、再加捕收浆中药剂的最佳浓度，一般先加调整剂、再加捕收剂、最后加起泡剂。剂、最后加起泡剂。五、应用五、应用浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国目前已用浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国目前已用于从粉煤灰中回收炭；煤矸石转化为硫铁矿；焚烧炉渣于从粉煤灰中回收炭；煤矸石转化为硫铁矿；焚烧炉渣已回收其中的金属等

15、。已回收其中的金属等。缺点缺点：（）事前需要破碎到一定的度。（）药剂易：（）事前需要破碎到一定的度。（）药剂易造成环境污染。（）分选后辅助处理工序多：如浓缩、造成环境污染。（）分选后辅助处理工序多：如浓缩、过滤、脱水、干燥等。过滤、脱水、干燥等。因此，是否使用该法，要根据（）废物性质（）综因此，是否使用该法，要根据（）废物性质（）综合经济比较等来定。合经济比较等来定。六、浮选设备六、浮选设备 1、对浮选机的基本要求：、对浮选机的基本要求： （1）良好的充气作用；）良好的充气作用； （2）搅拌作用；）搅拌作用； （3）能形成比较平稳的泡沫区；）能形成比较平稳的泡沫区； （4）能连续工作及便于调节

16、；）能连续工作及便于调节； 2、工作过程：、工作过程：料浆由进浆管送到盖板中心，叶轮旋转将料浆甩出，在叶轮与料浆由进浆管送到盖板中心，叶轮旋转将料浆甩出，在叶轮与盖板间形成负压。在叶轮搅拌下，料浆与空气混合，同时气流盖板间形成负压。在叶轮搅拌下，料浆与空气混合，同时气流被分割成细小气泡，欲选颗粒与气泡碰撞黏附，浮升至料浆表被分割成细小气泡，欲选颗粒与气泡碰撞黏附，浮升至料浆表面形成泡沫层，经刮泡机刮出成泡沫产品。面形成泡沫层，经刮泡机刮出成泡沫产品。浮选机适用于分离有色金属、黑色金属、贵金属、非金属矿浮选机适用于分离有色金属、黑色金属、贵金属、非金属矿物和化工毛坯件及原料、经过粗选、扫选、精选

17、和反浮选作物和化工毛坯件及原料、经过粗选、扫选、精选和反浮选作业。回收有用矿物。业。回收有用矿物。工作原理：工作原理：矿石经过湿式磨矿后，已基本单体解离矿石经过湿式磨矿后，已基本单体解离的矿物被调成一定浓度的矿浆，在搅拌槽内与浮选的矿物被调成一定浓度的矿浆，在搅拌槽内与浮选药剂充分调和后送入浮选机，在其中通过充气与搅药剂充分调和后送入浮选机，在其中通过充气与搅拌，使欲选的目的矿物向气泡附着，在矿浆面上形拌，使欲选的目的矿物向气泡附着，在矿浆面上形成矿化泡沫层，用刮板刮出或以自溢出，即成为泡成矿化泡沫层，用刮板刮出或以自溢出，即成为泡沫产品（精矿），而非泡沫产品自槽底排出。沫产品（精矿），而非泡

18、沫产品自槽底排出。 第二节第二节 溶剂浸出溶剂浸出 一、概述一、概述 1、定义：、定义： 溶剂浸出就是用适当溶剂与废物作用使物料中相关组分有溶剂浸出就是用适当溶剂与废物作用使物料中相关组分有 选择性地溶解的物化过程。选择性地溶解的物化过程。 浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目的组分的浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目的组分的 溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。 2、浸出对象：、浸出对象： 主要用于处理成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低主要用于处理成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低 的矿业固体废物的矿业固体废物 、化工废弃物、冶金废弃物。、化

19、工废弃物、冶金废弃物。 3、浸出目的：、浸出目的： 使物料中有用成分或有害成分能选择性地，最大限度地从使物料中有用成分或有害成分能选择性地，最大限度地从固相转入液相。固相转入液相。 4、浸出剂选择原则、浸出剂选择原则 （1）对目的组分选择性好；）对目的组分选择性好； （2）浸出率高，速率快；）浸出率高，速率快； （3）成本低，容易制取，便于回收和循环使用；）成本低，容易制取，便于回收和循环使用； （4）对设备腐蚀性小。）对设备腐蚀性小。二、浸出动力学过程二、浸出动力学过程 浸出反应的进行在很大程度上取决于动力学过程。浸出过程取浸出反应的进行在很大程度上取决于动力学过程。浸出过程取决于两个阶段：

20、溶剂向反应区的迁移和界面上的化学反应。决于两个阶段：溶剂向反应区的迁移和界面上的化学反应。浸出过程又可细分为以下阶段浸出过程又可细分为以下阶段（1 1）外扩散：）外扩散：溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。（2 2）化学反应：）化学反应：溶剂与颗粒中某些组分发生反应生成可溶性溶剂与颗粒中某些组分发生反应生成可溶性化合物。化合物。（3 3）解吸：）解吸：可溶性化合物从颗粒表面和内部孔隙解吸。可溶性化合物从颗粒表面和内部孔隙解吸。（4 4）反扩散：）反扩散：解吸后的可溶性化合物向液相扩散。解吸后的可溶性化合物向液相扩散。三、浸出过程的化学反应机理三、浸出过程的化学反应机理

21、浸出过程是一个复杂的溶解过程，可分为物理溶解过程和化学浸出过程是一个复杂的溶解过程，可分为物理溶解过程和化学溶解过程。溶解过程。 物理溶解过程物理溶解过程:指溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，不破坏指溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，不破坏离子或原子间化学键，是一种可逆过程，溶质可以从溶液中结离子或原子间化学键，是一种可逆过程，溶质可以从溶液中结晶出来。晶出来。 化学溶解过程化学溶解过程:指溶剂与物料的相关组分之间发生化学反应生指溶剂与物料的相关组分之间发生化学反应生成可溶性化合物进入液相的过程，是一种不可逆过程，主要有成可溶性化合物进入液相的过程，是一种不可逆过程，主要有交换反应，氧化还原反应，

22、络合反应等。交换反应，氧化还原反应，络合反应等。1、交换反应溶解过程：、交换反应溶解过程：是指物料中的金属氧化物、硫化物与酸、是指物料中的金属氧化物、硫化物与酸、碱、可溶性盐作用，生成可溶性盐类的过程。碱、可溶性盐作用，生成可溶性盐类的过程。 CuO+H2SO4CuSO4+H2O Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O GeO2+2NaOH Na2GeO3+H2O CuS+Fe2(SO4)3 CuSO4+2FeSO4+S2、氧化还原反应溶解过程：、氧化还原反应溶解过程：是指溶液同物料组成之间发生氧化是指溶液同物料组成之间发生氧化还原反应，生成可溶性化合物的过程。还原反应，生成可溶性化合物

23、的过程。Cu+H2SO4+1/2O2CuSO4+H2O3、络合反应溶解过程：、络合反应溶解过程：是指溶剂与物料组分之间发生络合反应，是指溶剂与物料组分之间发生络合反应，生成可溶性化合物的过程。生成可溶性化合物的过程。2Cu+O2+nNH32CuO nNH32Cu+ 2CuO nNH3 2Cu2O nNH3CuO+2NH3 H2O+(NH4)2CO3 Cu(NH3)4CO3+3H2OCu+ Cu(NH3)4CO3 Cu2(NH3)4CO3四、几种典型浸出反应四、几种典型浸出反应浸出过程是提取和分离目的组分的过程。浸出过程浸出过程是提取和分离目的组分的过程。浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含

24、目的组分的溶所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目的组分的溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。液成为浸出液，残渣成为浸出渣。依据浸出剂种类的不同，浸出可分为酸浸、碱浸、依据浸出剂种类的不同，浸出可分为酸浸、碱浸、中性浸出（盐浸、水浸）等方法。中性浸出（盐浸、水浸）等方法。1 1、酸浸、酸浸（1）简单酸浸）简单酸浸 ： 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeSFeS、NiS(NiS( ) )、CoSCoS、MnSMnS、NiNi3 3S S2 2; ; 以及大部分金属铁酸盐以及大部分金属铁酸盐, ,砷酸盐和硅酸盐砷酸盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O

25、 ; MeOSiO2 + H+ Me2+ + H2SiO3 eg.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（赤铜矿（CuCu2 2O O）、硅孔雀石（CuSiO32H2O ）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（辉铜矿（CuCu2 2S +OS +O2 2）、黄铜矿（）、黄铜矿（CuFeSCuFeS2 2+O+O2 2）、）、金属铜金属铜凡废物中的某种组分可通过溶解进入酸溶液的都可采用酸凡废物中的某种组分可通过溶解进入酸溶液的都可采用酸浸的方法。浸的方法。包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有包括简单酸浸、氧化酸浸和还原

26、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。稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。（2）氧化酸浸）氧化酸浸 ： 控制酸用量及氧化剂（常用控制酸用量及氧化剂（常用FeFe3+3+、ClCl2 2、O O2 2、HNOHNO3 3、NaClONaClO、MnOMnO2 2、H H2 2O O2 2等等 ）用量，）用量，在有氧化剂存在时，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，硫被还原为单在有氧化剂存在时，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。质硫或硫酸根。 MeS + HMeS + H+ + + + 氧化剂氧化剂 MeMe2+2

27、+ + S + S0 0 或或SOSO4 42- 2- 还可浸出某些低价金属化合物（还可浸出某些低价金属化合物（eg.eg.赤铜矿（赤铜矿（CuCu2 2O O）、辉铜矿（）、辉铜矿（CuCu2 2S S）等）将低价金属氧化成高价等）将低价金属氧化成高价金属离子转入到溶液中回收。金属离子转入到溶液中回收。 MeS + HMeS + H2 2SOSO4 4 MeSO MeSO4 4 + SO + SO2 2 + S + H + S + H2 2O O （3）还原酸浸：）还原酸浸： 主要用于浸出主要用于浸出变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物。变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物。 MeMeX XO

28、OY Y( (或或Me(OH)Me(OH)Y Y)+ H)+ H+ + + + 还原剂还原剂 MeMen+n+ + H + H2 2O O 工业上常用金属铁、工业上常用金属铁、Fe2+Fe2+、SO2SO2等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。 MnOMnO2 2 + Fe + Fe2+2+ + H + H+ + Mn Mn2+2+ + Fe + Fe3+3+ + H + H2 2O O MnO MnO2 2 + Fe + H + Fe + H+ + Mn Mn2+2+ + Fe + Fe3+3+ + H + H2 2O O Co(

29、OH) Co(OH)3 3 + SO + SO2 2 + H + H+ + Co Co2+2+ + SO + SO4 42-2- + H + H2 2O O Ni(OH) Ni(OH)3 3 + SO + SO2 2 + H + H+ + Ni Ni2+2+ + SO + SO4 42+2+ + H + H2 2O O2 2、碱浸、碱浸（1）氨浸）氨浸 ： 适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出（适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出（铜、钴、镍铜、钴、镍能与氨生成稳定的络合物，而其他金属则不具备此特点能与氨生成稳定的络合物，而其他金属则不具备此特点。 黑铜矿 CuO + NH4OH

30、+ (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： 黄铜矿 CuFeS2 + NH3 + O2 + H2O Cu(NH3)4SO4 + (NH4)2SO4 + Fe2O3 nH2O （2）碳酸钠溶

31、液浸出）碳酸钠溶液浸出 ： eg.白钨矿 CaWO4 + Na2CO3Na2WO4 + CaCO3（3）苛性钠溶液浸出：）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。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）（4）硫化钠溶液浸出）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。成可溶性硫

32、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。3、中性溶剂浸出（盐浸）、中性溶剂浸出（盐浸） （1）氯化钠浸出：氯化钠浸出： 含铅废物。 eg. PbSO4 + NaClPbCl2 + Na2SO4 PbCl2 + NaCl Na2PbCl4（2）高价铁盐浸出）高价铁盐浸出 含铋废物。 eg. Bi + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 Bi2S3 + FeCl3 BiCl3 + FeCl2 + S0（3

33、）氯化铜浸出：）氯化铜浸出：可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。 eg. Cu2S + CuCl2 CuCl + S0（4）次氯酸钠浸出）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五、浸出效果衡量五、浸出效果衡量设废物干质为设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为废物中某组分的含量为a（%），浸出液体积为），浸出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为该组分在浸出液中的含量为C(t/m3),浸出渣干质量为浸出渣干质量为m(t), 浸浸渣中该

34、组分含量为渣中该组分含量为 （%） 浸出率浸出率( 浸浸) 选择性系数选择性系数（ ）%QamQaQVC100100 浸浸21 浸出率是目的溶质进入溶液的质量分数。浸出率是目的溶质进入溶液的质量分数。 愈接近愈接近1 1，则该两组分的浸出选择性愈差。，则该两组分的浸出选择性愈差。六、影响浸出过程的主要因素六、影响浸出过程的主要因素 1、物料粒度及其特性：、物料粒度及其特性：一般来说，粒度细，比表面积大的物一般来说，粒度细，比表面积大的物料浸出率高；结构疏松，组成简单，裂隙和孔隙发达，亲水性料浸出率高；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。强的物料浸出率高。 2、浸出温度：

35、、浸出温度：浸出化学反应速率和扩散速率随温度升高而浸出化学反应速率和扩散速率随温度升高而加快，原因有加快，原因有:热能会破坏或削弱物质中的化学键，热能会改变热能会破坏或削弱物质中的化学键，热能会改变料浆的流体力学性质如黏度，流态等。温度升高，化学反应速料浆的流体力学性质如黏度，流态等。温度升高，化学反应速率会快于扩散速率，使反应从动力区转入扩散区率会快于扩散速率，使反应从动力区转入扩散区。（温度升高。（温度升高的程度受浸出溶剂沸点和技术经济条件限制）的程度受浸出溶剂沸点和技术经济条件限制） 3、浸出压力：、浸出压力：浸出速率随压力增加而加快。浸出速率随压力增加而加快。 4、搅拌速度：、搅拌速度

36、：加强搅拌可减小扩散层厚度，从而提高扩散加强搅拌可减小扩散层厚度，从而提高扩散速率。当搅拌速度升高到一定值时，再提高搅拌速度并不能加速率。当搅拌速度升高到一定值时，再提高搅拌速度并不能加快扩散，是因为此时反应已不受扩散条件控制，而受反应动力快扩散，是因为此时反应已不受扩散条件控制，而受反应动力学因素控制。（适宜的搅拌速度应通过实验确定）学因素控制。（适宜的搅拌速度应通过实验确定） 5、其它因素的影响：、其它因素的影响： 溶剂浓度大，浸出速率大；溶剂浓度大，浸出速率大； 固液比小，固液比小，有利于浸出；料浆中的氧分压大，有利于氧化浸出。有利于浸出；料浆中的氧分压大，有利于氧化浸出。七、浸出工艺七

37、、浸出工艺1 1、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、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顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。三种。浸出剂浸出剂被浸物料被浸物料送后续处理送后续处理浸液浸液浸渣浸渣物料物料新浸出剂新浸出剂顺流浸出工艺流程顺流浸出工艺流程错流浸出工艺流程错流浸出工艺流程浸液浸液浸渣浸渣被浸物料被浸物料浸出剂浸出剂逆流浸出工艺流程逆流浸出工艺流程2、根据浸出过程中被浸废料的运动方式、根据浸出过程中被浸废料的运动方式 （1）渗滤浸出）渗滤浸出:将浸出剂溶液通过物料层来实现，将浸出剂溶液通过物料层来实现，浸出剂在重浸出剂在重力

38、作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过固定废料层的力作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过固定废料层的浸出过程。浸出过程。有就地浸出，堆浸和槽浸等方法，就地浸出针对堆有就地浸出，堆浸和槽浸等方法，就地浸出针对堆存多年废物堆。存多年废物堆。多用于大规模矿业废物，如尾矿的浸出。多用于大规模矿业废物，如尾矿的浸出。 （2）搅拌浸出）搅拌浸出:浸出时物料和浸出剂同时流动，通过机械搅浸出时物料和浸出剂同时流动，通过机械搅拌、空气搅拌或空气与机械联合搅拌来加快浸出。将磨细的废拌、空气搅拌或空气与机械联合搅拌来加快浸出。将磨细的废物与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸出过程，可浸出各种物与浸出剂在搅拌槽中

39、进行强烈搅拌的浸出过程，可浸出各种废物。浸出前废物磨细至废物。浸出前废物磨细至0.3mm以下，采用连续操作制度。以下，采用连续操作制度。多用于各种数量较少的工业废物，如冶金、化工废渣等浸出。多用于各种数量较少的工业废物，如冶金、化工废渣等浸出。优点：浸出速率快，浸出率高，生产能力大，连续方便等。优点：浸出速率快，浸出率高，生产能力大，连续方便等。八、浸出设备八、浸出设备1 1、渗滤浸出槽、渗滤浸出槽渗滤浸出槽结构特点渗滤浸出槽结构特点: :能承压，不漏液，耐腐蚀，底部略向出液能承压，不漏液，耐腐蚀，底部略向出液口方向倾斜，装有假底。口方向倾斜，装有假底。操作过程操作过程: :装假底，关闭浸液出

40、口，然后将破碎废料装入槽内，装假底，关闭浸液出口，然后将破碎废料装入槽内，装至规定高度后，表面耙平，加入浸出剂浸没废料，浸泡一定装至规定高度后，表面耙平，加入浸出剂浸没废料，浸泡一定时间后排放浸出液。这样多次浸泡，直到浸出液中目的组分含时间后排放浸出液。这样多次浸泡，直到浸出液中目的组分含量降至规定值，认为浸出结束，用清水洗涤后排渣，重新装料量降至规定值，认为浸出结束，用清水洗涤后排渣，重新装料渗浸。渗浸。2 2、机械搅拌浸出槽、机械搅拌浸出槽操作过程操作过程: :浆叶高速旋转时，利用径向速度差使物料混合，并在浆叶高速旋转时，利用径向速度差使物料混合，并在轴向形成液流，通过浆叶外部的循环筒来加

41、强轴向液流，从而轴向形成液流，通过浆叶外部的循环筒来加强轴向液流，从而增强搅拌作用，以加快浸出。增强搅拌作用，以加快浸出。 3 3、空气搅拌浸出槽、空气搅拌浸出槽操作过程操作过程: :料浆和浸出剂从进料口进入浸出塔，压缩空气由底部小管进入中料浆和浸出剂从进料口进入浸出塔，压缩空气由底部小管进入中心循环筒，利用压缩空气的冲力和稀释作用，使料浆在循环筒内上升，通心循环筒，利用压缩空气的冲力和稀释作用，使料浆在循环筒内上升，通过循环孔进入外环室，外环室的料浆下降进入循环筒内，使循环筒内外料过循环孔进入外环室，外环室的料浆下降进入循环筒内，使循环筒内外料浆产生对流作用，使料浆上下反复循环。连续进料时，

42、循环筒内部分料浆浆产生对流作用，使料浆上下反复循环。连续进料时，循环筒内部分料浆被空气提升至溢流槽流出。被空气提升至溢流槽流出。4 4、流态化逆流浸出塔、流态化逆流浸出塔操作过程操作过程: :被浸料浆经进料管沿倒锥表面均匀地流入塔内，经浓缩室浓缩后，被浸料浆经进料管沿倒锥表面均匀地流入塔内，经浓缩室浓缩后，含微细颗粒的浸出液经溢流口流出，浓缩后的料浆下沉与上升的浸出剂和含微细颗粒的浸出液经溢流口流出，浓缩后的料浆下沉与上升的浸出剂和洗涤水呈逆流运动，经稀相段下沉至固体浓度较高的浓相段，浓相段下部洗涤水呈逆流运动，经稀相段下沉至固体浓度较高的浓相段，浓相段下部位于洗涤水的最下端布液装置。浓相段下

43、部颗粒呈流动床下降，料浆进一位于洗涤水的最下端布液装置。浓相段下部颗粒呈流动床下降，料浆进一步增浓，经浸出和洗涤后的粗砂经排料倒锥由底部排料口排出，含微细颗步增浓，经浸出和洗涤后的粗砂经排料倒锥由底部排料口排出，含微细颗粒的浸出液经溢流堰流出，完成浸出过程粒的浸出液经溢流堰流出，完成浸出过程5 5、高压釜、高压釜操作过程操作过程: :被浸料浆由釜的下端进入，与压缩空气混合后经漩涡哨从喷嘴进被浸料浆由釜的下端进入，与压缩空气混合后经漩涡哨从喷嘴进入釜内，呈紊流状态在塔内上升，然后经出料管排出。采用与料浆呈逆流入釜内，呈紊流状态在塔内上升，然后经出料管排出。采用与料浆呈逆流的蒸汽夹套加热方式使料浆

44、加热。经高压釜浸出后的料浆必须经减压后才的蒸汽夹套加热方式使料浆加热。经高压釜浸出后的料浆必须经减压后才能送到后续处理工段。能送到后续处理工段。NoImage【概念概念】稳定化固化稳定化固化 浸出率增容比浸出率增容比 浸出速率浸出速率 【方法原理方法原理】 重金属稳定化方法及适用对象；重金属稳定化方法及适用对象； 有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象； 固化处理的方法原理及优缺点；固化处理的方法原理及优缺点； 稳定化固化效果的评价指标。稳定化固化效果的评价指标。 本节重点本节重点NoImage1 概述概述 1.1 稳定化稳定化/固化处理的重要性固化处理

45、的重要性 1.2 稳定化稳定化/固化处理所涉及概念和方法固化处理所涉及概念和方法 2 药剂稳定化处理药剂稳定化处理 2.1 重金属离子的稳定化重金属离子的稳定化 2.2 有机污染物的氧化解毒处理有机污染物的氧化解毒处理 3 固体废物固化处理固体废物固化处理 3.1 水泥固化水泥固化 3.2 石灰固化石灰固化内内 容容 提提 要要NoImage3.3 沥青固化沥青固化 3.4 塑性材料固化塑性材料固化 3.5 玻璃固化玻璃固化 3.6 自胶结固化自胶结固化 内内 容容 提提 要要NoImage 稳定化稳定化(Stabilization) , 将有毒有害污染物转变为低溶解性、将有毒有害污染物转变为

46、低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化化学稳定化&物理稳定化物理稳定化 固化固化(Solidifacation), 在危险废物中添加固化剂，使其转变为在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。不可流动固体或形成紧密固体的过程。 固化过程固化过程 固化剂固化剂 NoImage nnntVFAaR)/(/021VVCR评价指标评价指标NoImage有有 毒毒 有有 害害 物物 质质Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等等重金属的化学稳重金属的化学稳定化技术定化技术含氯的挥发性有含氯的挥发性有机物、硫醇、酚机物、硫醇、酚类、氰化物等类、氰

47、化物等 有有机污染物的氧化机污染物的氧化解毒技术解毒技术NoImage重金重金属属溶出法溶出法离子交离子交换换中和法中和法氧化还氧化还原法原法吸附法吸附法化学沉化学沉淀法淀法将固体废物中可以发将固体废物中可以发生价态变化的某些有生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化毒有害组分通过氧化还原反应转化为五毒还原反应转化为五毒/低毒化学性质稳定低毒化学性质稳定的组分的组分 吸附剂吸附剂 可逆可逆 吸附具有选择性：活吸附具有选择性：活性炭性炭-有机物；活性有机物；活性氧化铝氧化铝-镍离子镍离子酸碱泥渣酸碱泥渣 中和剂中和剂 罐式机械搅拌罐式机械搅拌/池式人工搅拌池式人工搅拌氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀 硫化物

48、沉淀硫化物沉淀 硅酸盐沉淀硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀 共沉淀共沉淀 无机无机/有机螯合有机螯合物沉淀物沉淀离子交换树脂、天离子交换树脂、天然或人工合成沸石、然或人工合成沸石、硅胶硅胶 昂贵昂贵 可逆可逆NoImage 硫酸亚铁硫酸亚铁/硫代硫酸钠硫代硫酸钠/亚硫亚硫酸氢钠酸氢钠/二氧化硫二氧化硫/煤炭煤炭/纸浆纸浆废液废液/锯木屑锯木屑/谷壳谷壳氧氧 化化 还还 原原 法法NoImage 活性炭活性炭 活性炭活性炭 有机物有机物 粘土粘土 金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝 天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、天然材料：锯末、沙、泥炭

49、、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等磁黄铁矿等 人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物吸吸 附附 法法NoImage 碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等 固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等钡、镉、铅碳酸盐溶解度钡、镉、铅碳酸盐溶解度 其氢氧化物其氢氧化物 应用不广泛应用不广泛pH低，低，CO2溢出；溢出；pH高，氢氧化物高，氢氧化物化化 学学 沉沉 淀淀 法法NoImage 无机硫化物沉淀无机硫化物沉淀：应用仅次于氢氧化物沉淀法：应用仅

50、次于氢氧化物沉淀法大多大多数金属硫化物溶解度低。一般保持数金属硫化物溶解度低。一般保持pH大于大于8。 有机硫化有机硫化物沉淀物沉淀：较高的分子质量：较高的分子质量沉淀物易沉降、脱水和过沉淀物易沉降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用滤；沉淀彻底，适用pH范围广。范围广。 含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等） 永久磁铁吸住。永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀碳酸钙也可产生共沉淀化化 学学 沉沉 淀淀 法法6322)()( 6)3 (OHFeMOHFexxMxx 43263)(OFeMOOHFeMxxxx Mn2+ Zn2+ Ni2+ Mg2+ Cu2+

51、NoImage 废物中含有的配合剂：废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、氨基乙酸、EDTA等形成等形成稳定可溶螯合物稳定可溶螯合物。 螯环螯环 Pb2+、Cd2+、Ag+、 Ni2+、Cu2+,98% Co2+、Cr2+,85%; 优于优于Na2S化化 学学 沉沉 淀淀 法法强氧化剂、高温破坏强氧化剂、高温破坏 高高pH破坏，破坏，NaS 高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物NoImage有机有机 污染物污染物 氧化解毒氧化解毒臭氧氧臭氧氧化解毒化解毒过氧化过氧化氢解毒氢解毒氯氧化氯氧化解毒解毒理论上理论上1058g

52、臭氧臭氧/度电度电 实际实际150g/度电，度电，费用高费用高 自由能高，强氧化剂自由能高，强氧化剂 有紫外线照射时有紫外线照射时：铁做催化剂产生铁做催化剂产生OH 35%50%，紫外线，紫外线功率功率500W/L 五氯酚污染的土壤，五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳，有机碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH pH 1010OHRCOOHOOHRCH232332323ONaCNOONaCN2333OCOOHCHOCHOCHOHRRHOH2ROHOHOHR22ClCNOClOCNNaClCNClClNaCN2

53、NaClOHNaCNONaOHCNCl22OHNaClCONNaOHClNaCNO2222262432NoImage 废物被掺入水泥的基质中废物被掺入水泥的基质中,水泥与废物中的水分或另水泥与废物中的水分或另外添加的水分外添加的水分,发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体发生水化反应后生成坚硬的水泥固化体 水泥主要成分：水泥主要成分：铝、硅、铁、钙的氧化物铝、硅、铁、钙的氧化物 固化基材固化基材: 普通硅酸盐普通硅酸盐矿渣硅酸盐矿渣硅酸盐/火火 山灰硅酸盐山灰硅酸盐矾土矾土沸石等水泥沸石等水泥 无机添加剂无机添加剂：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无：蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无 机缓凝

54、剂、无机速凝剂和骨料等机缓凝剂、无机速凝剂和骨料等 有机添加剂有机添加剂：硬脂肪酸丁酯、：硬脂肪酸丁酯、- -糖酸丙酯、柠檬酸糖酸丙酯、柠檬酸 水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合水泥固化过程硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等的水合反应产生反应产生Ca(OH)Ca(OH)2 2 基基 本本 理理 论论NoImage 水水 泥泥 固固 化化 影影 响响 因因 素素NoImage 应应 用用NoImage 特特 点点NoImage 概概念念应应用用及及特特点点NoImage 原原 理理 与与 工工 艺艺NoImage 应应 用用 及及 特特 点点NoImage 概概 念念 及及 原原 理理NoImage 特点：引入密度较低的物质，特点：引入密度较低的物质，添加剂数量较少，固化体密添加剂数量较少，固化体密度小；但操作过程复杂度小；但操作过程复杂 ，热固性材料自身价格