固体废物固化、稳定化技术新.ppt

第六篇 固体废物固化\稳定化 主讲:宋立杰 第一节 概述 固化/稳定化技术是处理重金属废物和其他非金属危险废物的重要手段，是危险废物管理中的一项重要技术。 经其它无害化、减量化处理的固体废物,都要全部或部分地经过稳定化/ 固化处理后,才能进行最终处置或加以利用。 固化/稳定化作为废物最终处置前的预处理技术在国内外已得到广泛应用。 一、定义 固化：在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。固化的产物是结构完整的整块密实固体。 稳定化：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。可分为物理稳定化和化学稳定化。 物理稳定化：是将固体废物与一种疏松物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体，这种固体可以用运输机械送至处置场。 化学稳定化：通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动。 固化可以看作是一种特定的稳定化过程，可以理解为稳定化的一个部分 无论是稳定化还是固化，其目的都是减小废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质。 固化剂：固化所用的添加剂 固化体：有害废物经过固化处理所形成的固化产物 二、固化/稳定化技术发展的历史 固化/稳定化技术的根源可以追溯到上世纪50 年代放射性废物的固化处置。例如,美国在处理低水平放射性液体废物时,先用蛭石等矿物进行吸附,或者先用普通水泥将其固化,然后再进行填埋处置。在欧洲,放射性废物基本上是先用水泥固化,再用惰性材料包封,然后进行海洋处置。 进入70 年代后,危险废物污染环境的问题日益严重,作为危险废物最终处置的预处理技术,稳定化/ 固化在一些工业发达国家首先得到研究和应用。 人们进而开发了以脲甲醛和沥青等高分子有机物为基材的固化技术。此类固化技术的优点是与废物的相容性更高,增容比相对较小,而且固化体的重量也较轻。 向水泥中添加硅酸钠,可以使水泥固化产生更好的效果。 开始出现以有机聚合物为基材的塑料固化和利用水泥、粉煤灰、石灰及粘土混合处理废物的技术。 三、固化机理 有的是将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中 有的是将有害废物用惰性材料加以包容 有的兼有上述两种过程 四、衡量固化处理效果的指标 浸出率：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。 式中： —标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，g/(d·cm2)； —浸出时间内浸出的有害物质的量，mg； —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：固化体体积与被固化有害废物体积的比值，即 五、固化技术的应用 固化技术最早是用来处理放射性废物的 最近十年得到迅速发展，被广泛应用于处理电镀污泥、铬渣、汞渣、砷渣、氰渣和镉渣等。 特别适合含重金属废物 六、固化处理的基本要求 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利用，如作建筑材料和路基材料等； 固化过程中材料和能量消耗要低，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 七、固化技术的分类 按固化剂分为： 水泥固化 沥青固化 塑料固化 玻璃固化 石灰固化 第二节 固化技术 一、水泥固化 水泥是是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体，将有害成分包容在水化产物中。 处理废物时最常用的一种固化技术。 水泥固化剂 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材。 普通硅酸盐水泥是用石灰石、粘土以及其他硅酸盐物质混合在1450℃的高温下煅烧，然后研磨成粉末状。它是钙、硅、铝及铁的氧化物的混合物。其主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙。 水泥固化的水化反应： 让废物料与硅酸盐水泥混合，如果废物中没有水分，则需向混合物中加水，以保证水泥分子跨接所必需的水合作用。 (1)硅酸三钙的水合反应 3CaO·Si02+xH2O→2CaO·Si02·yH20+Ca(OH)2 →CaO·Si02·mH20+2Ca(OH)2 2(3CaO·Si02)+xH2O→3CaO·2Si02·yH20+3Ca(OH)2 →2(CaO·Si02·mH2O)+4Ca(OH)2 (2)硅酸二钙的水合反应 2CaO·Si02+ xH2O→2CaO·Si02·xH2O