固體廢物的化學(xué)浸出

固體廢物的化學(xué)浸出第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出的理論基礎(chǔ)1、浸出：溶劑選擇性地溶解分離固體廢物中某種目的組分的工藝過程。2、浸出劑：浸出過程所用的藥劑3、浸出液：浸出后含目的組分的溶液4、浸出渣：浸出后的殘渣提取或除去礦業(yè)、化工和冶金等過程排出的成分復(fù)雜廢渣中所嵌布的微細低含量有價成分第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出對象礦業(yè)固體廢物化工廢棄物冶金廢棄物第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出目的：使物料中有用成分或有害成分能選擇性地,最大限度地從固相轉(zhuǎn)入液相。選擇溶劑應(yīng)考慮以下原則

1、對目的組分選擇性好

2、浸出率高,速率快

3、成本低,容易制取,便于回收和循環(huán)使用

4、對設(shè)備腐蝕性小

第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出動力學(xué)過程浸出過程取決于兩個階段1、溶劑向反應(yīng)區(qū)的遷移2、界面上的化學(xué)反應(yīng)

第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出過程又可細分為以下階段外擴散:溶劑分子向顆粒表面和孔隙擴散化學(xué)反應(yīng):溶劑與顆粒中某些組分發(fā)生反應(yīng)生成可溶性化合物解吸:可溶性化合物從顆粒表面和內(nèi)部孔隙解吸反擴散:解吸后的可溶性化合物向液相擴散

第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出過程的化學(xué)反應(yīng)機理浸出過程是一個復(fù)雜的溶解過程,可分為物理溶解過程和化學(xué)溶解過程。物理溶解過程:指溶質(zhì)在溶劑作用下僅發(fā)生晶格破壞,不破壞離子或原子間化學(xué)鍵,是一種可逆過程,溶質(zhì)可以從溶液中結(jié)晶出來?；瘜W(xué)溶解過程:指溶劑與物料的相關(guān)組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性化合物進入液相的過程,是一種不可逆過程,主要有交換反應(yīng),氧化還原反應(yīng),絡(luò)合反應(yīng)等。

第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（一）交換反應(yīng)溶解過程是指物料中的金屬氧化物,硫化物與酸,堿,可溶性鹽作用,生成可溶性鹽類的過程。

CuO+H2SO4CuSO4+H2O

Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O

GeO2+2NaOHNa2GeO3+H2O

CuS+Fe2(SO4)3CuSO4+2FeSO4+S

第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（二）氧化還原反應(yīng)溶解過程是指溶液同物料組成之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成可溶性化合物的過程。

Cu+H2SO4+1/2O2CuSO4+H2O第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（三）絡(luò)合反應(yīng)溶解過程是指溶劑與物料組分之間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),生成可溶性化合物的過程。

2Cu+O2+nNH32CuOnNH3

2Cu+2CuOnNH32Cu2OnNH3

CuO+2NH3H2O+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+3H2O

Cu+Cu(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3

第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四幾種典型浸出反應(yīng)酸浸鹽浸堿浸水浸第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四酸浸包括簡單酸浸、氧化酸浸和還原酸浸常用的酸浸劑有稀硫酸、濃硫酸、鹽酸、硝酸、王水、氫氟酸、亞硫酸等。

第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四簡單酸浸適用于簡單金屬氧化物、金屬含氧鹽及FeS、NiS()、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金屬鐵酸鹽,砷酸鹽和硅酸鹽。還原酸浸變價金屬的高價金屬氧化物和氫氧化物第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四氧化酸浸控制酸用量及氧化劑（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，幾乎所有金屬硫化物中金屬元素被氧化溶解，硫被還原為單質(zhì)硫或硫酸根。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四堿浸常用的堿浸劑有氨水、碳酸鈉、苛性鈉、硫化鈉等。氨浸適用于含金屬銅、鈷、鎳及其氧化物的廢物浸出。碳酸鈉溶液浸出較酸浸能力弱、但選擇性好設(shè)備防腐問題較易解決。適用于含碳酸鹽含量高、含鎢廢料、硫化鉬氧化焙燒渣、含磷廢物（P2O5）、含釩廢物（V2O5）、黑鎢礦（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四苛性鈉溶液浸出苛性鈉是拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的主要浸出劑，也用于高含硅廢物中有價成分的浸出。硫化鈉溶液浸出硫化鈉可分解砷、銻、錫、汞等硫化物，使他們生成可溶性硫代酸鹽的形態(tài)轉(zhuǎn)入浸液中。第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四鹽浸常用的鹽浸劑有氯化鈉、高價鐵鹽、氯化銅和次氯酸鈉等溶液。氯化鈉浸出如含鉛廢物。高價鐵鹽浸出含鉍廢物，是浸出金屬硫化礦廢物的良好。氯化銅浸出是浸出金屬硫化礦廢物的良好。次氯酸鈉浸出可浸出難被高價鐵鹽及高價銅離子浸出的金屬硫化物。第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四影響浸出過程的主要因素物料粒度及其特性

粒度細,比表面積大的物料浸出率高

結(jié)構(gòu)疏松,組成簡單,裂隙和孔隙發(fā)達,親水性強的物料浸出率高。第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出溫度

浸出化學(xué)反應(yīng)速率和擴散速率隨溫度升高而加快,原因有:熱能會破壞或削弱物質(zhì)中的化學(xué)鍵,熱能會改變料漿的流體力學(xué)性質(zhì)如黏度,流態(tài)等

溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率會快于擴散速率,使反應(yīng)從動力區(qū)轉(zhuǎn)入擴散區(qū)。

第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出壓力

浸出速率隨壓力增加而加快攪拌速度

加強攪拌可減小擴散層厚度,從而提高擴散速率，當(dāng)攪拌速度升高到一定值時,再提高攪拌速度并不能加快擴散,是因為此時反應(yīng)已不受擴散條件控制,而受反應(yīng)動力學(xué)因素控制。

第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四其它因素的影響

溶劑濃度大,浸出速率大

固液比小,有利于浸出

料漿中的氧分壓大,有利于氧化浸出第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出工藝根據(jù)浸出過程中被浸廢料的運動方式

1、滲濾浸出:將浸出劑溶液通過物料層來實現(xiàn),有就地浸出,堆浸和槽浸等方法,就地浸出針對堆存多年廢物堆。

2、攪拌浸出:浸出時物料和浸出劑同時流動,通過機械攪拌或空氣攪拌來加快浸出。

第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)浸出液與被浸廢料的相對運動方式

1、順流浸出:流動方向相同

2、錯流浸出:流動方向相錯

3、逆流浸出:流動方向相反

第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四浸出設(shè)備滲濾浸出槽

滲濾浸出槽結(jié)構(gòu)特點:能承壓,不漏液,耐腐蝕,底部略向出液口方向傾斜,裝有假底。

操作過程:裝假底,關(guān)閉浸液出口,然后將破碎廢料裝入槽內(nèi),裝至規(guī)定高度后,表面耙平,加入浸出劑浸沒廢料,浸泡一定時間后排放浸出液.這樣多次浸泡,直到浸出液中目的組分含量降至規(guī)定值,認(rèn)為浸出結(jié)束,用清水洗滌后排渣,重新裝料滲浸。

第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四機械攪拌浸出槽

操作過程:漿葉高速旋轉(zhuǎn)時,利用徑向速度差使物料混合,并在軸向形成液流,通過漿葉外部的循環(huán)筒來加強軸向液流,從而增強攪拌作用,以加快浸出。

第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四空氣攪拌浸出槽

操作過程:料漿和浸出劑從進料口進入浸出塔,壓縮空氣由底部小管進入中心循環(huán)筒,利用壓縮空氣的沖力和稀釋作用,使料漿在循環(huán)筒內(nèi)上升,通過循環(huán)孔進入外環(huán)室,外環(huán)室的料漿下降進入循環(huán)筒內(nèi),使循環(huán)筒內(nèi)外料漿產(chǎn)生對流作用,使料漿上下反復(fù)循環(huán).連續(xù)進料時,循環(huán)筒內(nèi)部分料漿被空氣提升至溢流槽流出。

第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四流態(tài)化逆流浸出塔

操作過程:被浸料漿經(jīng)進料管沿倒錐表面均勻地流入塔內(nèi),經(jīng)濃縮室濃縮后,含微細顆粒的浸出液經(jīng)溢流口流出,濃縮后的料漿下沉與上升的浸出劑和洗滌水呈逆流運動,經(jīng)稀相段下沉至固體濃度較高的濃相段,濃相段下部位于洗滌水的最下端布液裝置.濃相段下部顆粒呈流動床下降,料漿進一步增濃,經(jīng)浸出和洗滌后的粗砂經(jīng)排料倒錐由底部排料口排出,含微細顆粒的浸出液經(jīng)溢流堰流出,完成浸出過程

第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四高壓釜

操作過程:被浸料漿由釜的下端進入,與壓縮空氣混合后經(jīng)漩渦哨從噴嘴進入釜內(nèi),呈紊流狀態(tài)在塔內(nèi)上升,然后經(jīng)出料管排出.采用與料漿呈逆流的蒸汽夾套加熱方式使料漿加熱.經(jīng)高壓釜浸出后的料漿必須經(jīng)減壓后才能送到后續(xù)處理工段第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四目的組分提取與分離提取和分離方法

1、離子沉淀

2、置換沉淀

3、電沉積

4、離子交換

5、溶劑萃取第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四離子沉淀包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他難溶鹽沉淀。水解沉淀除了部分堿金屬和個別堿土金屬外。硫化物沉淀大部分的金屬離子.常用Na2S,H2S作沉淀劑。其他鹽類的沉淀某些