第五章 固体废物的物化处理.ppt

固体废物的物化处理 浮选 Flotation 溶剂浸出 Solvent Extraction 固化/稳定化 Solidification Stabilization 4.1 浮选 浮选：是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程（水处理中称为气浮，air flotation） 润湿性：物质被水润湿的程度 亲水性物质：易被谁润湿的物质 疏水性物质：不易被谁润湿的物质 4.1.1 浮选原理 天然可浮性对分选的影响 天然可浮性差异较小，利用天然可浮性分选物质，效率较低 浮选 通过在固体废物与水调成的浆料中加入浮选药剂，扩大不同组分的可浮性差异，再通入空气形成无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气泡上浮于浆料表面称为泡沫层后刮出，实现目的物料与其他物料的分离 4.1.2 浮选药剂 浮选过程中作用不同，浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类 捕收剂：能够选择性地吸附在欲选颗粒上，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 起泡剂：能够促进泡沫形成，增加分选界面的药剂称为起泡剂。与捕收剂联合使用 调整剂：用于调整捕收剂作用及介质条件的药剂 捕收剂 分为异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类；前者由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）两部分组成；后者无极性基。 极性基活泼，能与废物表面发生吸附作用而吸附于废物表面，非极性基起疏水作用，向外排水造成废物表面的“人为可浮性”。 典型的捕收剂 典型异极性捕收剂 黄药：学名烃基二硫代碳酸盐，也称黄原酸盐，其通式为ROCSSAm；其捕收效果受链长短影响，链中碳数2~5个，链越长效果越好，但过长选择性与溶解性下降，导致效果下降。 黄药对含碱金属成分废物无捕收作用，但能与许多含重金属和贵金属离子的废物形成黄原酸盐化合物，难溶于水，进而实现分离 油酸：学名顺式十八烯-9-酸，通式C17H33COOH，不溶于水，通常加入溶剂乳化或制成油酸钠使用。主要用于浮选含碱土金属的碳酸盐、金属氧化物、萤石和重晶石等分选 非极性油类捕收剂 煤油、柴油、燃料油、变压器油、重油等。单独使用非极性捕收剂用于可浮性很好的非极性废物颗粒，如粉煤灰中炭、废石墨等。 起泡剂 常用起泡剂：松醇油、脂肪醇 共同特征： 是一种异极性有机物，极性基亲水，非极性基亲气，使起泡剂分子在空气和水的界面上产生定向排列 大部分起泡剂是表面活性物质，能够强烈降低水的表面张力 具有适当的溶解度，溶解度过小来不及溶解即随泡沫流失或气泡速率小，延缓时间较长难以控制；溶解度过大，则药耗大或迅速产生大量泡沫，但不耐久。 起泡剂使气泡保持稳定： 起泡剂分子极性端朝外，对水偶极有引力作用，使水膜稳定而不易流失 离子表面型活性剂带有电荷，各个气泡相互排斥，阻止兼并增加气泡的稳定性 起泡剂与捕收剂的共吸附 两者在气泡和废物表面有联合作用，称为共吸附 调整剂 分为活化剂、抑制剂、pH调整剂、絮凝剂、分散剂 促进目的颗粒与捕收剂作用的称为活化剂，如金属阳离子、阴离子HS-、HSiO3-等 抑制非目的颗粒与可浮性的称为抑制剂，如O2、SO2和淀粉、单宁等 调整介质pH的称为pH调整剂，如酸碱 促使浆料中目的细粒联合变成较大团粒的称为絮凝剂，如聚丙烯酰胺 促使料浆中非目的细粒成分散状态的药剂称为分散剂，如水玻璃、磷酸盐等。 4.1.3 浮选工艺过程 主要包括调浆、调药和调泡三个程序 调浆：调节浮选前料浆浓度；根据浮选颗粒的密度进行调浆 调药：调整浮选过程药剂的过程；提高药效、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等 调泡：调节浮选气泡的过程为调泡； 正浮选与反浮选：根据目标物质是否留在浆料中 影响浮选的主要因素 物料性质 颗粒的润湿性、大小等 药剂条件 药剂种类、用量、组合等 操作条件 充气量大小、液面高低等 4.1.4 浮选设备 浮选机及其基本要求 良好的充气作用；搅拌作用；能形成比较平稳的泡沫区；连续工作便于调节 浮选机分类 按充气或搅拌分为机械搅拌式浮选机、充气搅拌浮选机、充气式浮选机和气体析出式浮选机 4.2 溶剂浸出 是用适当的溶剂与废物作用，使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程 适用于：处理成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程的废弃物 目的：使物料中有用或有害组分能选择性地最大限度地从固相转入液相 溶剂的要求 对目的组分选择性好 浸出率高，速率快 成本低，容易制取，便于回收和循环使用 对设备腐蚀性小 浸出液的净化 化学沉淀法、置换法、溶剂溶剂萃取法、离子交换法等 4.2.1 浸出动力学 浸出反应取决于动力学过程 浸出过程取决于两个阶段： 溶剂向反应区的迁移 界面上的化学反应 可分为以下阶段 外扩散：溶剂分子向颗粒表面和空隙扩散 化学反应：溶剂达到反应带后与颗粒中的某些组分发生反应生成可溶性