1、3 固体废物的物化处理,3.1 浮选 3.1.1 浮选原理 3.1.2 浮选药剂 3.1.3 浮选工艺过程 3.2 固体废物稳定化/固化处理 3.2.1 概述 3.2.2 药剂稳定化处理 3.2.3 固体废物固化处理,内容提要,3.1 浮选,一、浮选原理,浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通人空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。,固体颗粒、水、气泡组成的三相界面间的物理化学特性,固体废物各组分对气泡粘附的选择性,物质表面的润湿性,浮选药剂正确选择与使用,调整物质可浮性,二、浮
2、选药剂,捕收剂捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性，并牢固地粘附在气泡上而上浮。,根据药剂在浮选过程中的作用不同，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。,1.异极性捕收剂 异极性捕收剂的分子结构包含两个基团：极性基和非极性基。如黄药、油酸等。2.非极性油类捕收剂 非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃，最常用的是煤油。,极性基活泼能够与物质颗粒表面发生作用，使捕收剂吸附在物质颗粒表面，非极性基起疏水作用。,增加颗粒表面的疏水性，使其可浮性提高。,良好的捕收剂应具备： 捕收作用强，具有足够的活性； 有较高的选择性，最好只对某一种物质颗粒具有捕收作用； 易溶于
3、水、无毒、无臭，成分稳定，不易变质； 价廉易得。,起泡剂 起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。,起泡剂应具备： 用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、韧性适当和粘度不大的气泡； 有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于使用； 无捕收作用，对料浆的pH变化和料浆中的各种物质颗粒有较好的适应性。 常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。,调整剂 调整剂的作用主要足调整其它药剂(主要是捕收剂)与物质颗粒表面之间的作用，还可调整料浆
4、的性质，提高浮选过程的选择性。,调整剂的种类较多，按其作用可分为以下四种： 1活化剂 促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，提高欲选物质颗粒可浮性。 2抑制剂 抑制剂与活化剂作用相反，其作用是削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用，抑制其可浮性，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异，提高分选过程的选择性。 3介质的调整剂 调整浆料的性质，使料浆对某些物质颗粒的浮选有利，而对另一些物质颗粒的浮选不利。 4分散与混凝剂 调整料中细泥的分散，团聚与絮凝，以减小细泥对浮选的不利影响，改善和提高浮选效果。,常用的活化剂多为无机盐，如硫化钠，硫酸铜等。,常用的抑制剂有各种无机盐(如水玻璃)和有机物(如单宁、淀粉等)
5、。,例如，用它凋整料浆的离子组成，改变料浆的pH，调整可溶性盐的浓度等。常用的介质调整剂是酸类和碱类。,常用的分散剂有无机盐类(如苏打、水玻璃等)和高分子化合物(如各类聚磷酸盐)。常用的混凝剂有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等。,脱药剂，减小颗粒疏水性，或吸附药剂（酸、碱、活性炭）。消泡剂，高级脂肪酸、酯、烃等。,三、浮选设备 我国应用最多的是机械搅拌式浮选机。,四、浮选工艺过程及应用,浮选工艺包括以下程序：浮选前料浆的调制（主要是废物的破碎、磨碎等） 加药调整（搅拌） 充气浮选浓缩、脱水产品。 1、优先浮选：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。 2、混合浮选：将固体废物中有用物
6、质共同选出为混合物，然后再把混合物中有用物质一种一种地分离。浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国以应用于从分煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属等。,3.2 固体废物稳定化/固化处理,3.2.1 概述,3.2.2 药剂稳定化处理,一、概述,固化处理：是利用物理或化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。固化后的产物应具有良好的机械性能、抗渗透、抗浸出、抗干、抗湿与冻、抗融等特性。,固化处理的基本要求：有害废物经固化处理后所形成的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。固化过程中材
7、料和能量消耗要低，增容比要低。固化工艺过程简单、便于操作。固化剂来源丰富，价廉易得。处理费用低。,3.2.3 固体废物固化处理,衡量固化处理效果的两项主要指标是固化体的浸出率和增容比。,浸出率是指固化体浸于水中或其他溶液中时，其中有害物质的浸出速度。因为固化体中的有害物质对环境和水源的污染，主要是由于有害物质溶于水造成的。浸出率数字表达式：,Rin 标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，g/(d.cm2)； ar 浸出时间内浸出的有害物质的量，mg； A0样品中含有的有害物质的量，mg； F样品暴露的表面积，cm2； M样品的质量，g； t浸出时间，d。,增容比是指所形成的固化体体积与被
8、固化有害废物体积的比值，即：,ci=V2/V1,ci增容比； V2固化体体积，m3; V1固化前有害废物的体积，m3。,一、水泥固化,水泥固化原理 水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化形成水泥固化体。可以认为这种固化体的结构主要是水泥的水化反应产物3CaOSiO3水化结晶体内包进了污泥微粒，使得污泥中的有害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害化的目的。,添加剂 在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量；有时还掺入适宜的添加剂。常用的添加剂有吸附剂（如活性氧化铝、粘土、蛭石等）、缓凝剂（如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝剂（如水玻璃、铝酸钠
9、、碳酸钠等）和减水剂（表面活性剂）等。,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。,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
10、化的主要优点 是对电镀污泥处理十分有效；设备和工艺过程简单，设备投资、动力消耗和运行费用都比较低；水泥和添加剂价廉易得；对含水率较高的废物可以直接固化；操作在常温下即可进行；对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制等。,水泥固化的主要缺点： 水泥固化体的浸出率较高通常为10-410-5g/(cm2d)，主要是由于它的空隙率较高所致，因此，需作涂覆处理；水泥固化体的增容比较高，达1.5-2；有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出；处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯末予以克服。,二、石灰固化,石灰固化原理 石灰固
11、化是以石灰为固化基质，活性硅酸盐类为添加剂的一种固定废物的方法，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。,石灰固化法的优点 使用的填料来源丰富，价廉易得；操作简单，不需要特殊的设备，处理费用低；被固化的废渣不要求脱水和干燥；可在常温下操作等。 主要缺点 是石灰固化体的增容比大；固化体容易受酸性介质浸蚀，需对固化体表面进行涂覆。,三、沥青固化,沥青固化是以
12、沥青为固化剂与有害废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。,影响因素 沥青种类、加入的废物量、废物的化学组分和残余水分等的影响。 影响浸出率的因素 1、沥青的种类 2、废物量、化学组成及混合状况 3、残余水分 4、某些表面活性剂的影响 影响沥青固化体稳定性的因素 在沥青固化过程中，沥青会与某些掺入的化合物、氧化剂等发生化学作用，从而影响固化体的化学稳定性。,四、玻璃固化,玻璃固化原理 以玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的配料比混合后，在高温（1000-1500）下熔融，经退火后即可转化为稳定的玻璃固化体。,方法 间歇式固化法；连续
13、式固化法。,工艺流程 1、磷酸盐玻璃固化的工艺流程 2、硼酸盐玻璃固化的工艺流程,特点 与高放废液的其他固化法相比，玻璃固化法具有以下优点： 玻璃固化体致密，在水及酸、碱溶液中的浸出率小，大约为10-7g/(cm2d)； 增容比小； 在玻璃固化过程中产生的粉尘量少； 玻璃固化体有较高的导热性、热稳定性和辐射稳定性。 缺点 装置较复杂，处理费用昂贵、工作温度较高、设备腐蚀严重，烧结过程需配备尾气净化系统，稳定性和耐久性差，以及放射性核素挥发量大等。,五、塑料固化,原理 塑料固化是以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）进行搅拌混合，使其共聚合固化而将有害废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。,六、自胶结固化,原理 自胶结固化是将含有大量硫酸钙或亚硫酸钙的泥渣，在适宜的控制条件下进行煅烧，使其部分脱水至产生有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙状态，然后与特制的添加剂和填料混合成稀浆，经凝结硬化形成自胶结固化体。,七、水玻璃固化,原理 水玻璃固化是以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、盐酸和磷酸）为助剂，与有害污泥按一定的配料比进行中和与缩合脱水反应，形成凝胶体，将有害污泥包容，经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。,
