第四章固體廢物的物化處理

1、固體廢物的物化處理固體廢物的物化處理 浮選浮選 l原理：原理：通過在固體廢物與水調(diào)成的料漿中加入通過在固體廢物與水調(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 空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使目的顆粒黏附在氣空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使目的顆粒黏附在氣 泡上，并隨氣泡上浮于料漿表面形成泡沫層后泡上，并隨氣泡上浮于料漿表面形成泡沫層后 刮出，成為泡沫產(chǎn)品，不上浮的顆粒仍停留在刮出，成為泡沫產(chǎn)品，不上浮的顆粒仍停留在 料漿內(nèi)，通過適當(dāng)處理后廢棄。料漿內(nèi)，通過適當(dāng)處理后廢棄。 浮選藥劑的分類：浮選藥劑的分類： l捕收劑捕收劑(collector)(colle

2、ctor)：能夠選擇性地在欲選的顆粒上，使能夠選擇性地在欲選的顆粒上，使 目的顆粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向氣泡附著目的顆粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向氣泡附著 的藥劑的藥劑 l起泡劑起泡劑(frother)(frother)：促進(jìn)泡沫形成，增加分選界面的藥劑促進(jìn)泡沫形成，增加分選界面的藥劑 調(diào)整劑：調(diào)整劑： 活化劑（金屬陽(yáng)離子、活化劑（金屬陽(yáng)離子、HS-、HSiO3-） 抑制劑（氧、抑制劑（氧、SO2、淀粉、單寧等）、淀粉、單寧等） 分散劑（水玻璃、磷酸鹽）分散劑（水玻璃、磷酸鹽） 絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺）絮凝劑（腐殖酸、聚丙烯酰胺） pH調(diào)整劑（酸、堿）調(diào)整劑（酸、堿） 第二

3、節(jié)第二節(jié) 溶劑浸出溶劑浸出 l溶劑浸出：溶劑浸出：用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中 有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)過程有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)過程 l適用：適用：成分復(fù)雜、嵌布粒度微細(xì)且有價(jià)成分含成分復(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、化工和冶金過程的廢物量低的礦業(yè)固體廢物、化工和冶金過程的廢物 中性溶劑浸出中性溶劑浸出 影響浸出過程的主要因素影響浸出過程的主要因素 l1、物料粒度及其特性、物料粒度及其特性 l2、浸出溫度、浸出溫度 l3、浸出壓力、浸出壓力 l4、攪拌速度、攪拌速度 l5、其他、其他 2、據(jù)浸出劑與被浸廢料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方

4、式的不同浸出工藝可、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 分為分為順流浸出、錯(cuò)流浸出和逆流浸出順流浸出、錯(cuò)流浸出和逆流浸出三種。三種。 浸出劑浸出劑 被浸物料被浸物料 送后續(xù)處理送后續(xù)處理 浸液浸液 浸渣浸渣 物料物料 新浸出劑新浸出劑 順流浸出工藝流程順流浸出工藝流程 錯(cuò)流浸出工藝流程錯(cuò)流浸出工藝流程 浸液浸液 浸渣浸渣 被浸物料被浸物料 浸出劑浸出劑 逆流浸出工藝流程逆流浸出工藝流程 固化基本理論固化基本理論 l應(yīng)用于以下方面：應(yīng)用于以下方面： l對(duì)具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等對(duì)具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等危險(xiǎn)廢物危險(xiǎn)廢物進(jìn)行處理，進(jìn)行處理， 使其滿足填埋處置的要求。使其滿足填埋處置的要求。

5、l其他處理過程中產(chǎn)生的殘?jiān)诖罅客寥辣挥泻ζ渌幚磉^程中產(chǎn)生的殘?jiān)诖罅客寥辣挥泻?污染物所污染的情況下對(duì)土壤進(jìn)行去污。污染物所污染的情況下對(duì)土壤進(jìn)行去污。 l對(duì)有害污染物污染的土壤去污對(duì)有害污染物污染的土壤去污 固化途徑 l危險(xiǎn)廢物危險(xiǎn)廢物固化固化/穩(wěn)定化的途徑穩(wěn)定化的途徑是：是： 將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物 質(zhì)的晶格中去；質(zhì)的晶格中去； 1.通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去。 術(shù)語(yǔ) l固化固化:在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪?/p>

6、動(dòng)固體 或形成緊密固體的過程?；蛐纬删o密固體的過程。 l穩(wěn)定化穩(wěn)定化 :將有毒有害廢物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低將有毒有害廢物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低 毒性的物質(zhì)的過程。毒性的物質(zhì)的過程。 化學(xué)穩(wěn)定化化學(xué)穩(wěn)定化:通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物，通過化學(xué)反應(yīng)使有毒物質(zhì)變成不溶性化合物， 使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動(dòng)使之在穩(wěn)定的晶格內(nèi)固定不動(dòng) 物理穩(wěn)定化物理穩(wěn)定化:將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松的物料將污泥或半固體物質(zhì)與一種疏松的物料 (如粉煤灰如粉煤灰)混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅(jiān)實(shí)度的固體。混合生成一種粗顆粒、有土壤狀堅(jiān)實(shí)度的固體。 評(píng)評(píng) 價(jià)價(jià) 指指 標(biāo)標(biāo) 2 1 V V C R

7、裝桶貯存裝桶貯存:0.10.5MPa 作填埋處理：作填埋處理：50kPa 作建筑填土：作建筑填土：100kPa 作建筑材料：作建筑材料：10MPa 放射性固化體：前蘇聯(lián)放射性固化體：前蘇聯(lián) 5MPa, 英國(guó)英國(guó)20MPa 0 () n n e n m m v A t V 固化產(chǎn)品性能的判定標(biāo)準(zhǔn)固化產(chǎn)品性能的判定標(biāo)準(zhǔn) 1.1.浸出率浸出率 選擇聚乙烯或聚丙烯作為浸出容器材料，以去離子水或選擇聚乙烯或聚丙烯作為浸出容器材料，以去離子水或 合成海水作為浸出劑；合成海水作為浸出劑； 將一定尺寸的試驗(yàn)樣品用尼龍絲懸掛于浸出容器中，在將一定尺寸的試驗(yàn)樣品用尼龍絲懸掛于浸出容器中，在 255；402；702

8、； 902 的浸出溫度的浸出溫度 下進(jìn)行浸出至在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)浸出率實(shí)際恒定不變。下進(jìn)行浸出至在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)浸出率實(shí)際恒定不變。 從開始試驗(yàn)的第從開始試驗(yàn)的第1， 3， 7， 10， 14， 21， 28，35和和 42 d后更換浸出劑，以后每一個(gè)月更換一次。后更換浸出劑，以后每一個(gè)月更換一次。 對(duì)浸出液（包括溶解的、懸浮的、沉積的和吸附的）進(jìn)對(duì)浸出液（包括溶解的、懸浮的、沉積的和吸附的）進(jìn) 行分析，從而確定固化體的類型或組成。行分析，從而確定固化體的類型或組成。 （2）增容比 危險(xiǎn)廢物在穩(wěn)定化危險(xiǎn)廢物在穩(wěn)定化/ /固定化處理前后的體積比固定化處理前后的體積比 即即 ： C Ci i= =V

9、 V1 1/ /V V2 2 式中：式中：C Ci i增容比增容比 V V2 2固化體體積，固化體體積，m m3 3 V V1 1固化前有害廢物的體積，固化前有害廢物的體積，m m3 3 三、固體廢物的藥劑穩(wěn)定化處理三、固體廢物的藥劑穩(wěn)定化處理 藥劑穩(wěn)定化：藥劑穩(wěn)定化：利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì) 轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性物質(zhì)的過程 吸附技術(shù)吸附技術(shù) l吸附劑：吸附劑： l天然材料天然材料：黏土、沙、氧化鐵、氧化鎂等：黏土、沙、氧化鐵、氧化鎂等 l人工材料人工材料：活性炭、鋸末、飛灰、活性氧：活性

10、炭、鋸末、飛灰、活性氧 化鋁等化鋁等 l目前常用的固化/穩(wěn)定化方法有: l水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有 機(jī)聚合物固化、自膠結(jié)固化、熔融（玻璃） 固化和陶瓷固化。 l固化技術(shù)特別適用于含重金屬的廢物。 固化材料固化材料 廢物被摻入水泥的基質(zhì)中廢物被摻入水泥的基質(zhì)中, ,水泥與廢物中的水分或另水泥與廢物中的水分或另 外添加的水分外添加的水分, ,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 水泥主要成分水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物鋁、硅、鐵、鈣的氧化物 固化基材固化基材: : 普通硅酸鹽普通硅酸鹽 礦渣硅酸鹽礦渣硅酸鹽 火山灰硅酸鹽火山灰硅酸鹽 礬土礬土 沸

11、石等水泥沸石等水泥 無機(jī)添加劑：無機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、 無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等 有機(jī)添加劑：有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、硬脂肪酸丁酯、-糖酸丙酯、檸檬酸糖酸丙酯、檸檬酸 水泥固化過程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的水泥固化過程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的 水合反應(yīng)產(chǎn)生水合反應(yīng)產(chǎn)生Ca(OH)Ca(OH)2 2 影響因素影響因素 適用對(duì)象 l以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機(jī)類型的廢物，尤以水泥為基本材料的固化技術(shù)最適用于無機(jī)類型的廢物，尤 其是含有其是含有重金屬污染物的廢物重金屬污染物的廢物。

12、 l由于水泥所具有的高由于水泥所具有的高pH值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶值，使得幾乎所有的重金屬形成不溶 性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。但是性的氫氧化物或碳酸鹽形式而被固定在固化體中。但是汞汞仍仍 然要以物理封閉的微包容形式與生態(tài)圈進(jìn)行隔離，然要以物理封閉的微包容形式與生態(tài)圈進(jìn)行隔離，鉛鉛主要沉主要沉 積于水泥水化物顆粒的外表面，而積于水泥水化物顆粒的外表面，而鉻鉻則較為均勻的分布于整則較為均勻的分布于整 個(gè)水化物的顆粒之中。個(gè)水化物的顆粒之中。 適用對(duì)象 汞汞 渣渣 水水 泥泥 固固 化化 汞渣與水泥的配比：汞渣與水泥的配比：1:(38),加水混勻，加水混勻， 送入模具振搗

13、成型，再送入蒸汽養(yǎng)護(hù)室，送入模具振搗成型，再送入蒸汽養(yǎng)護(hù)室， 在在6070養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)24h，凝結(jié)硬化形成固體，凝結(jié)硬化形成固體， 做深埋處置做深埋處置 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 石灰固化石灰固化 瀝青固化瀝青固化 圖圖6 62 2 高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流 程示意圖程示意圖 瀝青固化瀝青固化 瀝瀝 青青 固固 化化 玻璃原料為固化劑，將其與危險(xiǎn)廢物以一定的玻璃原料為固化劑，將其與危險(xiǎn)廢物以一定的 配料比混合后，在配料比混合后，在1000100015001500的高溫下熔融，經(jīng)退的高溫下熔融，經(jīng)退 火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體?；鸷笮纬煞€(wěn)定的玻璃固化體。 鈉鉀玻璃鈉鉀玻璃熔點(diǎn)低，制造容

14、易，溶解度高，熔點(diǎn)低，制造容易，溶解度高，硅硅 酸鹽玻璃酸鹽玻璃熔點(diǎn)高，制造困難。熔點(diǎn)高，制造困難。 磷酸鹽：磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的如普雷克斯廢液含鹽量低、放射性極高的如普雷克斯廢液 硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃：高放廢液高放廢液+ +固化劑固化劑煅燒，升溫煅燒，升溫 110011001150 1150 ，退火，退火 浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié) 過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性 差差 。 概念 固化劑 特點(diǎn) 玻璃固化玻璃固化處理處理 圖圖6 63 3 磷酸鹽玻璃固化工藝流程磷酸鹽

15、玻璃固化工藝流程 圖圖6 64 4 硼酸鹽玻璃固化工藝流程硼酸鹽玻璃固化工藝流程 CaSO42H2O或或CaSO32H2O經(jīng)煅燒成具自膠經(jīng)煅燒成具自膠 結(jié)作用的結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣亞硫酸鈣或半水硫酸鈣 ，遇水后迅速凝，遇水后迅速凝 固和硬化。固和硬化。 不需要加入大量添加劑，不需要完全脫水，不需要加入大量添加劑，不需要完全脫水， 工藝簡(jiǎn)單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性工藝簡(jiǎn)單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性 高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點(diǎn)，高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點(diǎn)， 并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高； 特點(diǎn) 原理 應(yīng)用 概念 自膠結(jié)固化自膠結(jié)固化處理處理 圖圖6-5 6-5 煙道氣脫硫泥渣自膠結(jié)固化的工藝流程煙道氣脫硫泥渣自膠結(jié)固化的工藝流程 水玻璃固化：水玻璃固化：以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸、硝酸、以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸、硝酸、 鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中 和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝 結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。 水玻璃固化電鍍污泥時(shí)的配比水玻璃固化電鍍污泥時(shí)的配比為：水玻璃（為：水玻璃（3