固体废弃物处理与处置-宁平-第四章

固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWaste环境工程本科课程昆明理工大学环境科学与工程学院KUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering©2006宁平陈建中瞿广飞固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering固体废物的物化处理固体废物浮选固体废物化学浸出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TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering浮选..影响浮选效果的因素浮选工艺浮选原理浮选药剂浮选设备料浆/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TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering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固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering固体废物的化学浸出本节内容浸出理论基础浸出工艺与设备目的组分提取与分离固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering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的理论基础浸出：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固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering酸浸简单酸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;MeO·SiO2+H+Me2++H2SiO3eg.从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、蓝铜矿（CuCO3·Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、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TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering氧化酸浸控制酸用两及氧化剂（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)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++H2OMnO2+Fe+H+Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+Ni2++SO42++H2O固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering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)2CO3Cu(NH3)4CO3+H2O孔雀石CuCO3Cu(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)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2Cu(NH3)4CO3+H2OCu、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+CO2+O2+H2O[Cu(NH3)4]SO4+[Cu(NH4)2]CO3+Fe2O3·nH2O黄铜矿CuFeS2+NH3+O2+H2O[Cu(NH3)4]SO4+(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TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering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CaWO4+Na2CO3Na2WO4+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（Al2O3·nH2O）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。固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering盐浸氯化钠浸出如含铅废物。eg.PbSO4+NaClPbCl2+Na2SO4PbCl2+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+FeCl2Bi2S3+FeCl3BiCl3+FeCl2+S0氯化铜浸出是浸出金属硫化矿废物的良好。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TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering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（）%%QamQaQVC100100浸21固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering浸出工艺与设备渗滤浸出搅拌浸出顺流浸出逆流浸出错流浸出渗滤浸出槽机械搅拌浸出槽空气搅拌浸出槽流态化逆流浸出槽高压釜工艺设备固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering目的组分提取与分离离子沉淀离子交换置换沉淀电沉积提取和分离方法溶剂萃取固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。Men++OH—Me(OH)n包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他难溶盐沉淀。离子沉淀naKMenOHMe)(aaaKspHwnn取对数nMenwspnalgKlgKlgpH11固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering硫化物沉淀大部分的金属离子.常用Na2S,H2S作沉淀剂。其他盐类的沉淀某些金属的磷酸盐、砷酸盐、碳酸盐、草酸盐、氟化物、氯化物等。eg.Li++Na2CO3Li2CO3+Na+WO42-+CaCl2CaWO4+Cl-Th4++C2O42-Th(C2O4)2固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。Fe+Cu2+Fe2++Cu根据热力学原理，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属，直到两种金属的可逆电位相等为止。置换沉淀当铜析出后，由铜、铁和浸液组成的微电池的电动势E为：22220FeCuaanFRTFe/FeCu/CulnE固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineering溜槽转鼓锥形置换器设备主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁耗较高、劳动强度大，适合于从稀酸中回收金属为梨形转鼓，由于置换材料不断更新表面，置换速度快，劳动强度较溜槽轻倒锥形，回旋上升的溶液冲刷下沉积物剥落并得到浓集从锥体中部的网格流出，而贫液从上部流出。处理量大，置换材料耗量低。固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWasteKUSTFacultyofEnvironmentalScienceandEngineeringMen++H2Me+H+利用还原剂H2、CO、SO2等在一定条件下直接从溶液中还原金属的过程。气体还原沉淀反应进行的必要条件为:H/HMe/Men220296005910HH/Hplg.pH.:而固体废物处理与处置TreatmentandDisposalofSolidWast