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1、4-1 浮选浮选4-2 溶剂浸出溶剂浸出4-3 固体废物稳定化固体废物稳定化/固化处理固化处理4-1 4-1 浮选浮选 浮选是利用投加适宜于被分离物料颗粒表面性质的化学浮选剂，如捕获剂、发泡剂、活化剂、抑制剂或调节剂等，根据各类废物颗粒表面性质的差异，借助在水中泡沫的浮力，从混合物中分离物料。这种分选技术分离的物料与密度无关，且需在较细的粒度下操作。一、浮选的原理一、浮选的原理 -根据物料表面性质的差异将物料分离 固体物料因表面性质的差异-有些呈疏水性，易粘附在气泡上，-有些会呈亲水性，不易粘附在气泡上。浮选法就是在一定浓度的料浆中加入浮选药剂，在充分搅拌下通入空气，于是在悬浮的料浆内部就产生
2、了大量的气泡，疏水性的物料颗粒易粘附于气泡上，并随气泡上浮聚集在液面上。把液面上泡沫刮出，形成泡沫产物。而亲水性的物料颗粒仍留在料液中。目的组分-最大限度地提高颗粒的表面疏水性。方法-加入合适的浮选剂，增加物质的可浮性。二、浮选剂二、浮选剂 浮选剂大致可分为捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂和介质调节剂。（1）捕收剂 捕收剂为能选择性地作用于固体废物颗粒表面，使颗粒表面疏水性增强（或亲水性降低）的有机物质。常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两种。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做捕收剂。非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃（CnH2n+2）和环烷烃（CnH2
3、n），最常用的是煤油，从粉煤灰中回收碳，常用煤油做捕收剂。二、浮选剂二、浮选剂 浮选剂大致可分为捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂和介质调节剂。（3）抑制剂 抑制剂的作用是削弱捕收剂与某些颗粒的表面作用，抑制这些颗粒的可浮性，以提高捕收剂对预分离物质的吸附性。常用的抑制剂有石灰、氯化钾、硫酸锌、硫化钠等。二、浮选剂二、浮选剂 浮选剂大致可分为捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂和介质调节剂。（4）活化剂 活化剂的作用是促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，从而提高欲选物质颗粒可浮性。常用活化剂有无机盐、酸类、硫化钠等。（5）介质调整剂 介质调整剂作用是调整料浆的pH值、料浆的离子组成、可溶性盐的浓度，以加强捕
4、收剂的选择吸附作用，提高浮选效率。常用调整剂有石灰、苛性钠、硫化钠、硫酸等三、浮选的工艺过程三、浮选的工艺过程 （1）调浆-浮选前料浆的调制,主要是废物的破碎、磨细等。磨料细度必须做到使有用的固体废物基本上解离成单体，粗粒单体颗粒粒度必须小于浮选粒度上限，且避免泥化。进入浮选的料浆浓度必须适合浮选工艺的要求。若浓度很低，则回收率很低，但产品质量很高。当浓度太高时，回收率反而下降。因而料浆浓度要适当。另外，在选样料浆浓度时还应考虑到浮选机的大气量、浮选药剂的消耗、处理能力及浮选时间等因素的影响。三、浮选的工艺过程三、浮选的工艺过程 （3）调泡-充气浮选,将调制好的料浆引入浮选机内，由于浮选机的充
5、气搅拌作用，形成大量的气泡，提供颗粒与气泡碰撞接触机会，可浮性好的颗粒附于气泡上并上浮形成泡沫层，经刮出收集、过滤脱水即为浮选产品；不能粘附在气泡上的颗粒仍留在料浆内，经适当处理后废弃或作他用。固体废物中若有两种或两种以上的有用物质，其浮选方法有优先浮选和混合浮选两种。优先浮选是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。混合浮选是将固体废物中有用物质共同选出为混合物，然后再把混合物的中有用物质一种一种地分离。三、浮选的工艺过程三、浮选的工艺过程 固体废物中若有两种或两种以上的有用物质，其浮选方法有优先浮选和混合浮选两种。优先浮选是将固体废物中有用物质依次一种一种地选出，成为单一
6、物质产品。混合浮选是将固体废物中有用物质共同选出为混合物，然后再把混合物的中有用物质一种一种地分离。4-2 溶剂浸出溶剂浸出 溶剂浸出的概念溶剂浸出的概念-是用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。浸出的用途浸出的用途-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、化工和冶金过程的废弃物。浸出的目的浸出的目的-要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-浸出工艺的关键 一、动力学过程一、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。浸出过程取决于两个阶段 -溶剂向反应区的迁移 -界面上的化学反应。浸出过程大
7、致可分成以下几个阶段：外扩散：即溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散。浸出的物料颗粒一般较细，或经前处理之后变得疏松多孔。加之溶剂的浸润作用，所以内扩散显得不那么明显。一般来说，外扩散可使溶剂扩散到表面或孔隙内部反应带。化学反应：即溶剂达到反应带之后与颗粒中的某些组分发生反应生成可溶性化合物。解吸：即可溶性化合物在颗粒表面解吸，其中包括颗粒内部孔隙的可溶性化合物的解吸。反扩散(为区别于外扩散，称之为反扩散)：即可溶性化合物在固体表面解吸之后，向液相扩散，由于搅拌等外界因素以及表面上可溶性化合物浓度降低，使颗粒的内外形成浓度差，产生一种使孔隙内部可溶性化合物向表面扩散的推动力。由于上述4个过程，物料中目
8、的组分不断进入液相，最后进行固液分离，即可使目的组分全部或大部分转入液相，再从液相中回收利用。根据菲克(Fick)第一定律，溶剂向颗粒表面扩散速率vD可用下式表示：vD=KD（-s）（4-1）化学反应速度：vK =Kks （4-2）平衡时：v=vD=KD（-s）=vK =Kks （4-3）解出：（4-4）（4-4）代入（4-3）得：（4-5）讨论：讨论：当KkKD时，即动力学区域的速率常数远远大于扩散区域速率常数时，分母中KD忽略不计，则式(4-5)变为：v=KD即当溶剂浓度一定时，过程速率受物质迁移(扩散)所限制，在扩散区域内过程速率服从扩散(传质)规律。当Kk 700-8000C焙烧 产生
9、的CO、H2等将Cr6+还原为Cr3+余下部分密封，加冷水水淬 加H2SO4、FeSO4 将剩下的 Cr6+还原为Cr3+无毒渣4-3-2 固体废物的药剂稳定化固体废物的药剂稳定化一、水泥固化一、水泥固化1 1水泥固化工艺过程与操作条件水泥固化工艺过程与操作条件 水泥固化是以水泥为固化基质，利用水泥与水反应后可形成坚固块体的特征，将有害废物包容其中，从而达到减小表面积，降低渗透性，使之能在较为安全的条件下运输与处置。水泥品种较多，可根据废物性质，当地水泥生产情况，处理费用等因素进行选择。4-3-3 包胶固化包胶固化操作条件与指标操作条件与指标(1)为确保水泥固化的充分水合条件，必须选定适宜的水
10、灰比，一般控制水灰比1:2为宜，过大的水灰比易于泌水。(2)水泥与废物的配比是影响固化产物性质的重要因素，废物中含有妨碍水泥水合反应的化学物质时，水泥投配量应适当加大。这一配比应通过实验确定。(3)pH值应控制在8以上，以保证产物含重金属成分废物处于化学稳定状态。(4)控制初凝时间大于2小时，以保证运输与浇注成形时有较好的流动性。终凝时间应控制在48小时内。(5)添加剂是为改善固化过程的流动性与凝固性。被固化的废物中含有某些对水泥固化性能产生影响的成分时，必须选择适宜的添加剂。添加剂包括减水剂、缓凝剂、促凝剂、吸附剂与乳化剂等，根据固化过程性质，通过实验选择添加剂种类与投配量。(6)养护是水泥
11、固化的重要环节，一般在室温条件下，相对湿度大于80%，养护时间约28天。(7)对于有毒有害固体废物进行水泥固化时，应在较严格的密封与防护条件下操作，实施远距离自动控制，以防污染环境，保证操作者的安全。(8)固化产物的性能指标包括机械强废与抗浸出性。对于以填埋处置的固化废物，机械强度一般应控制在1050kg/cm2；对于用作建筑材料或路基的固化产品，机械强度应大于100kg/cm2。抗浸出指标应满足国家的毒性物鉴别标准。2 2水泥固化方法的特点水泥固化方法的特点 水泥固化是对有害废物处理较为成熟的方法，具有工艺设备简单、操作方便、材料来源广泛、费用相对较低、产品机械强度较高等优点。这一方法在原子
12、能工业固体与液体废物处理中，已得到广泛应用。常用于：(1)电镀业污泥的固化处理；(2)含汞泥渣的固化处理；(3)含砷泥渣水泥固化处理。水泥固化的主要缺点是产品体积比原废物增大约0.5-1.0倍，致使最终处置费用增大。渗出率较高需涂覆处理。冶金工业在生产过程中产生大量酸性废水。对这类废水目前通常采用石灰中和沉淀处理。使重金属以氧氧化物的形式沉淀析出，产生大量含Cu、Sn、As的混合污泥。这些污泥若任其随息堆放，在自然条件下，污泥中的重金属将可能溶出再次进入水体或土壤中，造成二次污染。因此，对这类含重金属离子的工业危险固体污泥必须对其进行稳定化处理，使其转变为非危险性无害固废。水泥固化是一种将有毒
13、危险性的固体废物转变为非危险性物质的常用方法，因其具有固化材料易得、处理效果好、成本较低的优势，近年来日本及欧美国家吾遍采用这种方法作为有毒、危险性固体废物的最终处置方法。例：水泥固化的实际过程十分复杂，目前尚末有理论上的透彻解释。一般认为其作用机理是通过水泥中的粉末状硅酸钙水化胶体对有毒物质的吸附，及水泥中水化物能与有害物质形成固溶体，从而将其束缚在水泥硬化组织内。普通硅酸盐水泥就具有良好的固化有毒物的性能。在我国，用水泥固化处理重金属固体废物己有实验研究，但末见有应用的研究报道。3作用机理作用机理二、石灰固化与应用二、石灰固化与应用 石灰固化是以石灰为固化基质，活性硅酸盐类为添加剂的一种固
14、定废物的方法，工艺与设备大体与水泥固化相似。各项工艺参数应通过实验确定。添加剂主要采用粉煤灰与水泥窑灰，为提高强度，也可添加其它类型添加剂。石灰固化法适用于各种含重金属泥渣，并已应用于烟道气脱硫的废物(如钙基SOx)的固化中。这种固化方法除有水泥固化的缺点外，共抗浸出性较差，易受酸性水溶液的侵蚀。三、热塑材料固化三、热塑材料固化 沥青固化与应用沥青固化与应用 沥青固化属于热塑性材料固化，用热塑性材料为固化基质的种类较多，除沥青之外，尚有聚乙烯、石腊、聚氯乙烯等。在常温下这些材料为较坚固的固体，在较高温度下，有可塑性与流动性。利用这种特性对固体废物进行固化处理。沥青与固体废物的配料比为1-2:1
15、，混合温度230。搅拌设备与升温装置应设联动控制系统。热塑材料固化特点：固化产物孔隙率低，致密度高；侵出率低，增容比小，强抗侵蚀，不用长时间养护。预处理复杂、高温操作复杂、基材可燃产品需包装、易产废气二次污染、材料价格昂贵，设备费用高。主要用于放射性废物的处理。4-3-4 玻璃固化与应用玻璃固化与应用 玻璃固化是以玻璃原料为固化基材的一种固化方法。将待固化的废物首先在高温下锻烧，使之形成氧化物，然后再与熔融的玻璃料混合，在8001200以上的高温下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃体。所谓的陶瓷固化和合成岩固化同玻璃固化工艺大体相同，只不过引入的固化材料不同而已。陶瓷的固化添加别是粘土页岩，
16、人工合成岩固化添加的是锆、钛、钡、铝的氧化物。目前玻璃固化较普遍采用的配方是磷酸盐和硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃对设备材质要求较低，产品浸出率低，晶析倾向较小，是比较受欢迎的固化基质材料。玻璃固化的基本方法主要分间歇式和连续式两类。间歇式又可称为罐式玻璃固化，即按罐次逐一间歇式操作。这种方法是把高放射性废液和玻璃一起加入罐内，蒸发干燥、煅烧、熔融，再把熔化的玻璃注入贮存容器。罐可继续使用，也可兼作贮存容器。连续玻璃固化是把蒸发、锻烧与熔融过程分别在两个设备内充成。蒸发煅烧过程采用连续进料和排料的方式，而熔融过程既可连续进料和出料，也可连续进料和间歇排料。这种方法的主要优点是生产能力大、适应性强、
17、操作简单：缺点是工艺复杂、对设备要求高。目前，较普遍采用的玻璃配方是磷酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃，硼硅酸盐玻璃对设备的材质要求较低，产品的浸出率也较低，析晶倾向较小。硼酸盐玻璃固化流程硼酸盐玻璃固化流程 玻璃固化方法的优点是对废物固化效果最好，因为废物的成分已成为玻璃的个组分，故玻璃固化体的浸比率最低，废物的减容比也大，该法的缺点是工艺复杂设备材质要求高。由于高温操作，会产生多种有害气体，因此需设有庞大的尾气处理系统，致使处理成本增加。玻璃固化主要适用于处理含高比放射性废物，许多国家的应用已达到工业规模。对于大型工业有害固体废物固化处理，这种方法并不适宜。的呼唤你不能控制他人，但你可以掌握自己你不能预知明天，但你可以把握今天你不能样样胜利，但你可以事事尽力你不能左右天气，但你可以改变心情你不能选择容貌，但你可以展现笑容学的辛苦，做的舒服学的辛苦，做的舒服学的舒服，做的辛苦学的舒服，做的辛苦作业:P126 习题与思考题4和5