固体废物处理与资源化-第四章 固体废物的物化处理.ppt

固体废物处理与资源化-第四章 固体废物的物化处理
第一节 浮选
一、浮选原理
浮选是固体废弃物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入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；不浮有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。
应用：溶剂浸出主要用于处理成分复杂、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。
选择溶剂注意事项：
①对目的组分选择性好
②浸出率高，速率快
③成本低，容易制取
④对设备腐蚀性小
一、动力学过程
浸出过程的几个阶段：
①外扩散：溶剂分子向颗粒表面扩散。
②内扩散：溶剂分子向颗粒孔隙扩散。
③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，生成可溶性的化合物。
④解吸：可溶性的化合物在颗粒表面解吸。
⑤反扩散：可溶性的化合物在固体表面解吸之后，向液相扩散。
溶剂向颗粒扩散的速率
溶剂在颗粒表面上的化学反应速率
当n=1时，
KK>>KD时，v=KDρ
KD>>KK时，v=KKρ
二、浸出过程的化学反应机理
物理溶解过程：是指溶质在溶剂作用下仅发生晶格的破坏，而离子或原子之间化学键的破坏，是一种可逆过程，溶质可从溶液中结晶出来。
化学溶解过程：是指溶剂与物料的有关组分之间发生化学反应生成可溶性的化合物进入溶液相的过程。
①交换反应溶解过程：是由于物料中的金属氧化物、硫化物与酸、碱、可溶性盐作用，生成可溶性盐类的过程。
②氧化还原反应溶解过程：是指溶液同物料组成之间发生氧化还原反应，生成可溶性化合物的过程。
③络合反应溶解过程：是指溶剂与物料中组分发生络合反应，生成可溶性络合物的化学反应过程。
三、几种典型浸出反应
浸出剂
浸出液
浸出渣
（一） 中性溶剂浸出
中性浸出剂是水和盐，如氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠
2CuS ——焙烧——CuSO4(固)+ H2O ——Cu2++SO42-+H2O
Fe(NbO3)2 (铌铁矿） +10NaOH ——2Na5NbO5(铌酸纳）+FeO+5H2O
12Na5NbO5+ 55H2O ——7Na2O•6Nb2O5•32H2O+46NaOH
NiS+Fe2(SO4)3 ——NiSO4+2FeSO4+S
2Au+4NaCN+H2O+1/2O2 ——2NaAu(CN)2+2NaOH
（二） 酸性溶剂浸出
常用酸浸剂有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸和亚硫酸等。
种类：
简单酸浸
氧化酸浸
还原酸浸
简单酸浸：适用于某些易被酸分解的简单金属氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物中的有价金属。
大部分金属硫化物不能进行酸浸。
简单酸浸是含铜废物回收金属铜的重要方法，但赤铜矿、辉铜矿需要氧化剂的参与才能完全浸出。
(1)简单酸浸
Me2Oy+2yH+ ——Mey++yH2O
MeO•Fe2O3+8H+ ——Me2++2Fe3++4H2O
MeAsO4+3H+ ——Me3++H3AsO4
MeO•SiO2+ 2H+ ——Me 2++H2SiO3
MeS + 2H+ ——Me 2++H2S 用于从含铜废物中回收铜
氧化酸浸：在简单酸浸时加入氧化剂。
常用的氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2、浓硫酸等
MeS + 2H++氧化剂 ——Me 2++S0或SO42-
——用于从金属硫化物中回收金属
还用于浸出低价化合物，将低价金属氧化成高价金属离子转入酸液中回收，如
赤铜矿 2Cu2O+8H++O2 ——Cu2++4H2O
辉铜矿 2Cu2S +8H++O2 ——Cu2++2H2S+4H2O
(2)氧化酸浸
还原酸浸：用于浸出变价金属的高价金属氧化物。
MexOy [或Me(OH)y]+ 2H++还原剂 ——Men++H2O
用于从冶炼残渣(锰渣、钴渣、镍渣)中回收金属
2MnO2+2Fe2++4H+ ——Mn2++2Fe3++2H2O
3MnO2+2Fe+12H+ ——3 Mn2++ 2Fe3++ 6H2O
2Co(OH)3+SO2+2H+ ——2Co2++SO42-+4H2O
2Ni(OH)3+SO2+2H+ ——2Ni2++ SO42- +4H2O
(3)还原酸浸
（三） 碱性溶剂浸出
常用碱浸剂有碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等。
浸出方法：
①氨浸
②碳酸钠溶液浸出
③苛性钠溶液浸出
④硫化钠溶液浸出
①碳酸钠溶液浸出
碳酸钠浸出：能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的固废，可采用碳酸钠浸出回收金属
CaWO4(钨矿）+Na2CO3+SiO2 —Na2WO4（钨酸钠）