固体废物处理与处置物化处理精选PPT.ppt
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1、固体废物处理与处置物化处理第1页,此课件共62页哦第一节第一节 溶剂浸出溶剂浸出 成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程排出的废渣等,若要提取固体废物、化工和冶金过程排出的废渣等,若要提取其中的有价成分或是去除其中的有害成分,采用传统其中的有价成分或是去除其中的有害成分,采用传统的分选技术往往成效甚微,而常常采用化学浸出(溶的分选技术往往成效甚微,而常常采用化学浸出(溶剂浸出)技术。剂浸出)技术。第2页,此课件共62页哦n浸出浸出是溶剂选择性地溶解固体废物中某种目是溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组分,使该组分进入溶液
2、中而达到与废物的组分,使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组分相分离的工艺过程。中其他组分相分离的工艺过程。n浸出过程所使用的药剂成为浸出过程所使用的药剂成为浸出剂浸出剂,浸出后,浸出后含目的组分的溶液成为含目的组分的溶液成为浸出液浸出液,残渣成为,残渣成为浸浸出渣出渣。第3页,此课件共62页哦一、浸出方法一、浸出方法n根据浸出药剂种类的不同,浸出分为:根据浸出药剂种类的不同,浸出分为:酸浸、酸浸、碱浸、盐浸、水浸。碱浸、盐浸、水浸。n酸浸酸浸n常用的有常用的有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸水、氢氟酸、亚硫酸等。凡废物中的某种组等。凡废物中的某种
3、组分可通过酸溶进入溶液的都可采用酸浸的方分可通过酸溶进入溶液的都可采用酸浸的方法。法。第4页,此课件共62页哦(1)简单酸浸简单酸浸n用于:大部分用于:大部分金属的简单氧化物、金属铁酸盐、金属的简单氧化物、金属铁酸盐、砷酸盐和硅酸盐,小部分金属硫化物砷酸盐和硅酸盐,小部分金属硫化物(FeS、Ni2S、CoS、MnS、NiS)。第5页,此课件共62页哦(2)氧化酸浸氧化酸浸n用于:用于:大部分金属硫化物大部分金属硫化物。氧化剂:。氧化剂:Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2。(3)还原酸浸还原酸浸第6页,此课件共62页哦2、碱浸n浸出能力一般比酸浸药剂弱,但选择性高,
4、浸出能力一般比酸浸药剂弱,但选择性高,浸出液较纯净,且设备防腐蚀问题较易解决。浸出液较纯净,且设备防腐蚀问题较易解决。n碱浸药剂:碱浸药剂:碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠硫化钠。n浸出方法:氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出方法:氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出、硫化钠溶液浸出等。浸出、硫化钠溶液浸出等。第7页,此课件共62页哦(1)氨浸氨浸:常用于铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出,属于常用于铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出,属于金属的电化腐蚀过程。由于金属的电化腐蚀过程。由于铜、钴、镍能与氨形成铜、钴、镍能与氨形成稳定的可溶络合物稳定的可溶络合物,扩
5、大了铜、钴、镍离子在溶液,扩大了铜、钴、镍离子在溶液中的稳定区,降低了铜、钴、镍的还原电位,使其中的稳定区,降低了铜、钴、镍的还原电位,使其较易转入浸液中。较易转入浸液中。例如:黑铜矿例如:黑铜矿第8页,此课件共62页哦(2)碳酸钠溶液浸出碳酸钠溶液浸出:适用于能与碳酸钠反应生成可适用于能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的废物。主要用于浸出某些含溶性钠盐的废物。主要用于浸出某些含钨钨废料、硫废料、硫化化钼钼氧化焙烧渣、含氧化焙烧渣、含磷磷废物、含废物、含钒钒废物。例如:白废物。例如:白钨矿钨矿(3)苛性钠溶液浸出苛性钠溶液浸出:是生产氧化铝的主要浸出剂,是生产氧化铝的主要浸出剂,也常用于含也常用于含
6、硅硅高的固体废物有价组分的浸出。例如:高的固体废物有价组分的浸出。例如:方铅矿方铅矿第9页,此课件共62页哦(4)硫化钠溶液浸出硫化钠溶液浸出:硫化钠可分解砷、锑、锡、硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物,使其生成可溶性硫代酸盐的形态转汞等硫化物,使其生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸出液中。入浸出液中。第10页,此课件共62页哦3、盐浸、盐浸n利用无机盐的水溶液为浸出剂,常用的有利用无机盐的水溶液为浸出剂,常用的有氯化氯化钠、高价铁盐、氯化铜、次氯酸钠钠、高价铁盐、氯化铜、次氯酸钠。常用于浸。常用于浸出出铁、铅、铋、锌、铜铁、铅、铋、锌、铜。第11页,此课件共62页哦二、浸出效果衡量二、浸出效果衡
7、量n常用:浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂的用量衡量常用:浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂的用量衡量浸出过程。浸出过程。n浸出率浸出率:转入浸出液中的溶质量与物料原含溶质总量转入浸出液中的溶质量与物料原含溶质总量的比值。的比值。n选择性系数选择性系数():当其他条件相同时当其他条件相同时,能产生相同电位的能产生相同电位的待测离子活度待测离子活度i和干扰离子活度和干扰离子活度j的比值的比值,愈接近愈接近1,则,则该两组分的浸出选择性愈差。该两组分的浸出选择性愈差。第12页,此课件共62页哦三、浸出工艺三、浸出工艺l为使废物中的目的组分充分暴露,增大浸出效果,浸出前一为使废物中的目的组分充分暴
8、露,增大浸出效果,浸出前一般须进行破碎处理,也可焙烧后浸出。般须进行破碎处理,也可焙烧后浸出。1、根据浸出过程废物的运动方式,浸出分为渗滤浸出和搅拌浸出。、根据浸出过程废物的运动方式,浸出分为渗滤浸出和搅拌浸出。渗滤浸出渗滤浸出:浸出剂在浸出剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自:浸出剂在浸出剂在重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。下而上通过固定废料层的浸出过程。搅拌浸出搅拌浸出:将磨细的废物与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸: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,可浸出各种废物。浸出前废物磨细至出过程,可浸出各种废物。浸出前废物磨细至0.3mm以
9、下,以下,采用连续操作制度。采用连续操作制度。第13页,此课件共62页哦2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可、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第14页,此课件共62页哦n物料粒度及其特性物料粒度及其特性n一般来说,粒度细、比表面积大、结构疏松、一般来说,粒度细、比
10、表面积大、结构疏松、组成简单、裂隙和孔隙发达、亲水性强的物组成简单、裂隙和孔隙发达、亲水性强的物料浸出率高。料浸出率高。n渗滤池浸出粒度以渗滤池浸出粒度以0.5-1.0cm为宜。为宜。四、影响浸出过程的主要因素第15页,此课件共62页哦n浸出温度浸出温度:大部分浸出化学反应和扩散速率随温度大部分浸出化学反应和扩散速率随温度升高而加快。升高而加快。n浸出压力浸出压力:浸出速率随着压力增加而加快。浸出速率随着压力增加而加快。n搅拌速度搅拌速度:搅拌可减小扩散层厚度,有利于提高浸出搅拌可减小扩散层厚度,有利于提高浸出过程中物料的扩散速率。过程中物料的扩散速率。第16页,此课件共62页哦n其他因素:其
11、他因素:固液比、氧分压、溶剂浓度固液比、氧分压、溶剂浓度等。等。n合适的固液比可通过实验确定;合适的固液比可通过实验确定;n溶剂浓度过高,不仅不经济,而且杂质进入溶液的量增溶剂浓度过高,不仅不经济,而且杂质进入溶液的量增多,设备腐蚀程度增大;多,设备腐蚀程度增大;n鼓入气体可提高料浆中氧分压,对一些特定的浸出鼓入气体可提高料浆中氧分压,对一些特定的浸出反应有重要意义。反应有重要意义。第17页,此课件共62页哦第二节 固化与稳定化处理一、固化一、固化(一)概述(一)概述1.1.基本概念基本概念n固化处理固化处理:是用物理:是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在化学方法将有害废物固定或包封在惰性
12、基材中,使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化惰性基材中,使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。处理方法。n固化剂固化剂:固化所用的惰性材料。:固化所用的惰性材料。n固化体固化体:有害废物经过固化处理所形成的固化产物。:有害废物经过固化处理所形成的固化产物。n目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣和镉渣。渣和镉渣。第18页,此课件共62页哦2.固化处理的基本要求固化处理的基本要求n固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等,最好能作为资源加以抗冻融性
13、及足够的机械强度等,最好能作为资源加以利用。利用。n固化过程中材料和能量消耗要低,增容比要低。固化过程中材料和能量消耗要低,增容比要低。n工艺过程简单、便于操作。工艺过程简单、便于操作。n固化剂来源丰富,价廉易得。固化剂来源丰富,价廉易得。n处理费用低。处理费用低。第19页,此课件共62页哦3.固化处理的主要指标固化处理的主要指标n固化体的浸出速率固化体的浸出速率:指固化体浸于水中或其它溶液中时,其中有害:指固化体浸于水中或其它溶液中时,其中有害物质的浸出速度。物质的浸出速度。Vn=(mt/m0)/(Ae/V)t)nVn标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率,标准比表面的样品每天浸出的有害
14、物质的浸出率,cm/d;nmt浸出时间内浸出的有害物质的量,浸出时间内浸出的有害物质的量,mg;nm0样品中含有的有害物质的量,样品中含有的有害物质的量,mg;nAe样品暴露的表面积,样品暴露的表面积,cm2;nV样品的体积,样品的体积,cm3;nt浸出时间,浸出时间,d。第20页,此课件共62页哦n增容比增容比:指所形成的固化体体积与被固化有害废物体指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值,即积的比值,即 Ci=V2/V1nCi增容比;增容比;nV2固化体体积,固化体体积,m3;nV1固化前有害废物的体积,固化前有害废物的体积,m3。第21页,此课件共62页哦n抗压强度抗压强度:危险废
15、物的固化体必须具有一定的抗压强度,危险废物的固化体必须具有一定的抗压强度,在环境中才能安全贮存或处置。在环境中才能安全贮存或处置。n装桶贮存或进行处置时,其抗压强度控制在装桶贮存或进行处置时,其抗压强度控制在0.10.5MPa;n如用作建筑材料,其抗压强度应大于如用作建筑材料,其抗压强度应大于10MPa;n放射性废物固化体的抗压强度,苏联要求是放射性废物固化体的抗压强度,苏联要求是5MPa,英国,英国要求是达到要求是达到20MPa。第22页,此课件共62页哦4、固化处理机理固化处理机理n固化处理的机理十分复杂,目前理论阐述不明确。目前固化处理的机理十分复杂,目前理论阐述不明确。目前的方法主要两
16、类:的方法主要两类:n将污染物化学转变或者引入到某种稳定的晶格中;将污染物化学转变或者引入到某种稳定的晶格中;n将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封;将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封;n二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。第23页,此课件共62页哦5、固化处理分类固化处理分类l按照原理分为按照原理分为(1)包胶固化:据固化剂类型分为水泥、热塑包胶固化:据固化剂类型分为水泥、热塑性材料固化(沥青、热塑性塑料)、石灰固性材料固化(沥青、热塑性塑料)、石灰固化、热固性塑料化、热固性塑料(有机聚合物有机聚合物)固化;固化;(2)玻璃固化;玻璃固化
17、;(3)自胶结固化;自胶结固化;(4)水玻璃固化等。水玻璃固化等。第24页,此课件共62页哦(二)包胶固化(二)包胶固化n包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废物堆进行包覆处理。废物堆进行包覆处理。n固化剂类型:固化剂类型:水泥、石灰、热塑性材料固化水泥、石灰、热塑性材料固化热固性材料固化热固性材料固化。第25页,此课件共62页哦1.水泥固化水泥固化1)原理)原理以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。适于各种含重金属的污泥。种处理方法。适于各种含重金属的污泥。重金属离子重金属离子 (高(高pH 下)下)氢氧化
18、物或碳酸盐氢氧化物或碳酸盐第26页,此课件共62页哦(2)水泥与添加剂)水泥与添加剂固化剂固化剂:硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等:硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等添加剂添加剂:能够吸收有害物质并促进其凝固,:能够吸收有害物质并促进其凝固,可减少水泥用量,加强固化体的强度,降低可减少水泥用量,加强固化体的强度,降低有害组分的浸出率。有害组分的浸出率。常用有常用有吸附剂吸附剂(活性氧化铝、粘土等)、(活性氧化铝、粘土等)、缓缓凝剂凝剂(酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)、(酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)、促凝促凝剂剂(水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和(水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和减水剂减水剂(表面活性剂等)。(表面活性
19、剂等)。第27页,此课件共62页哦(3)水泥固化工艺水泥固化工艺n有害固体废物、水泥、添加剂有害固体废物、水泥、添加剂+水水搅拌混合搅拌混合养护养护水水泥固化体。泥固化体。n要求:要求:pH8;水灰比在水灰比在1:2左右;左右;水泥与废物比:由实验确定。水泥与废物比:由实验确定。凝固时间:初凝时间凝固时间:初凝时间2h,终凝时间在,终凝时间在48h以内;以内;选择适当的添加剂;选择适当的添加剂;养护条件:室温、相对湿度养护条件:室温、相对湿度80%、28天;天;第28页,此课件共62页哦(4)水泥固化法的应用水泥固化法的应用n电镀污泥固化处理电镀污泥固化处理第29页,此课件共62页哦(5)水泥
20、固化的特点水泥固化的特点n优点:优点:l固化工艺和设备比较简单,设备和运行费用低;水泥和添固化工艺和设备比较简单,设备和运行费用低;水泥和添加剂便宜易得;加剂便宜易得;l对含水量较高的废物可以直接固化;对含水量较高的废物可以直接固化;l固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出,固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出,固化体的强度、耐热性、耐久性均好;固化体的强度、耐热性、耐久性均好;l产品适于投海处置,有的产品可作路基或建筑物基础材产品适于投海处置,有的产品可作路基或建筑物基础材料。料。第30页,此课件共62页哦(5)水泥固化的特点水泥固化的特点n缺点缺点:n产品一般都比最终废物原体
21、积增大产品一般都比最终废物原体积增大1.52.0倍;倍;n固化体中污染物的浸出率较高,须作涂覆处理;固化体中污染物的浸出率较高,须作涂覆处理;n废物有的需作预处理或需要加入添加剂,因而可能影废物有的需作预处理或需要加入添加剂,因而可能影响水泥浆的凝固,并会使成本增加,废物体积增大;响水泥浆的凝固,并会使成本增加,废物体积增大;n水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。n特点特点:水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效。:水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效。第31页,此课件共62页哦2.石灰固化石灰固化(1)原理原理n以石灰为固化剂,以粉煤灰、水泥窑灰为添
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