固体废物资源化课件3.

3固体废物资源化技术3.1固体废物的分选技术3.2固体废物的化学浸出技术3.3固体废物的生物处理技术3.4固体废物的热转化技术3.5固体废物制备建筑材料技术3.1固体废物的分选技术固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程，包括:（1）手工检选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。机械分选方法：筛选、风选、浮选、磁选、电选、摩擦和弹跳分选、光电分选和涡流分选等等。具体方法根据废物组成中各种物质的性质差异选择确定。一、筛选：按粒度分选的技术棒条筛格筛滚筒筛振动筛（1）筛选原理为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动！物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒（2）筛分效率入筛固体废物Q，α筛下产品Q1，β筛上产品Q2，θ)34()24(2121QQQQQQ)14(%1001QQEQQ1%100E二、风选:按密度分选图3.5颗粒在静止介质中的受力分析Go=G－P=Vsg－Vg=V(s－)g根据牛顿定律：dtdvmRGo22vdR而有效重力，Go空气阻力，R沉降速度，V606020gdvdvgdtdvssssssdfgdv,60sssssssodvgdvdgdVvdgVmRGdtdv2322322666)(则有：增加：上升气流水平气流沉降末速固体颗粒实际沉降速度v=v0－ua当v0，颗粒向下作沉降运动；当v=0，颗粒作悬浮运动；当v0，颗粒向上作漂浮运动。沉降速度，V有效重力，Go空气阻力，R上升气流，ua图3.6球形颗粒在上升气流中的受力分析asaugduvtg60固体颗粒的实际运动方向：图3.7球形颗粒在水平气流中的受力分析有效重力，Go空气阻力，R气流速度，ua沉降末速，vo立式风力分选机：上升气流风选机风选设备卧式风力分选机：水平气流风选机图3.8卧式风力分选机结构和工作原理示意图图3.9立式风力分选机工作原理示意图旋流器给料提取物空气重质组分轻质组分给料重质组分旋流器空气提取物轻质组分提取物给料风机旋流器重质组分轻质组分空气重质组分给料轻质组分空气（a）锯齿型风力分选机（b）振动式风力分选机（c）回转式风力分选机提取物给料重质组分空气旋流器轻质组分重质组分空气轻质组分振动方向给料三、浮选：按润湿性分选润湿性:物质被水润湿的程度.许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂常用的捕收剂异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类非极性油类捕收剂：煤油、柴油等22224）（）（表面离子化合物废物表面的ROSCSSSSCORCuROCSSCu21733331722）（表面离子化合物萤石表面的COOCHCaCOOHCCa（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。（2）起泡剂：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常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH）结构式为：气泡气泡气泡气泡起泡剂图3-13起泡剂与捕收剂的相互作用图3-12起泡剂在气泡表面的吸附气泡气泡捕收剂表面活性起泡剂非表面活性起泡剂表3-2常用的调整剂种类调整剂系列pH调整剂活化剂抑制剂絮凝剂分散剂典型代表酸、碱金属阳离子、阴离子HS－、HSiO3－等O2、SO2和淀粉、单宁等腐植酸、聚丙烯酰胺水玻璃磷酸盐（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。浮选设备图3-14XJK型机械搅拌式浮选机图3-15气泡在浮选机内的运动示意图浮选工艺过程：包括调浆、调药、调泡三个程序。（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节，它是浮选过程的一个重要作业。一般，浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆；反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。（2）调药：浮选过程药剂的调整，包括提高药效、合理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。（3）调泡：浮选气泡的调节。气泡越小，数量越多，气泡在料浆中分布越均匀，料浆的冲气程度越好，为欲浮颗粒提供的气液界面越充分，浮选效果越好。对机械搅拌式浮选机，当料浆中有适量起泡剂存在时，大多数气泡直径介于0.4～0.8mm，最小0.05mm，最大1.5mm，平均0.9mm左右。四、磁选：磁性差异f磁非磁性产品f机磁性产品废物磁选分离的关键是确定合适的f磁非磁机磁fffHgradHmxf0磁根据H的大小，磁选设备可分为三类：①弱磁场磁选设备，磁极表面H1700OS，②强磁场磁选设备，磁极表面H6000～26000OS③中等磁场磁选设备，磁极表面H=2000～6000OS根据x0的大小，废物可分成三类：①强磁性物质，x038×10-6cm3/g；②弱磁性物质，x0=（0.19～7.5）×10-6cm3/g；③非磁性物质，x00.19×10-6cm3/g。HgradHmxf0磁常用磁选机吸持型磁选机悬吸型磁选机磁力滚筒湿式CNT型永磁圆筒式磁选机图3.13吸持型磁选机给料电磁铁刮片磁性产品非磁性产品（a）滚筒式吸持磁选机（b）带式吸持磁选机旋转方向电磁铁刮片磁性产品非磁性产品给料（a）一般式除铁器磁性产品带式磁选机非磁性产品给料图3.14悬吸型磁选机（b）带式除铁器电磁铁给料非磁性物质磁性物质磁性物质分隔档板运输皮带（a）永磁磁滚筒结构示意图固体废物磁性物质分离块隔离板非磁性物质图3.15永磁滚筒磁选机结构与工作原理图（b）磁滚筒分选原理图溢流堰磁偏角调整传动部分圆筒槽体机架非磁性物质磁性物质给料图3.16逆流型永磁圆筒式磁选机目前使用的电选机，按电场特征主要分为（1）静电分选机（2）复合电场分选机根据导电性，废物分为导体半导体非导体五、电选：电性电极转鼓导体产品槽非导体产品槽－电荷＋电荷（a）静电辊筒式分选机（b）YD-4型高压电选机颗粒带电方式？直接传导带电、电晕带电给料斗滚筒电极毛刷偏向电极高压绝缘子电晕电极导体半导体非导体复合电场（静电-电晕）分选机分选原理图六、摩擦与弹跳分选摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分在斜面上摩擦系数和碰撞系数的差异，造成不同组分在斜面上具有不同的运动速度和运动轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。（1）分选原理给料颗粒废物纤维废物重力摩擦力（2）分选设备：三种颗粒废物细粒灰土纤维废物给料（a）带式筛特点：带面由筛网或刻沟的胶带制成；倾斜安装带有振打装置；带面安装倾角大于颗粒废物的摩擦角，小于纤维废物的摩擦角。重的弹性颗粒轻的非弹性颗粒斜板运输机给料（b）斜板运输分选机特点：废物中的砖瓦、铁块、玻璃等与斜板板面产生弹性碰撞，向板面下部弹跳，从斜板分选机下端排出。而纤维织物、木屑等与斜板板面为塑性碰撞，不产生弹跳，因而随斜板运输板向上运动，从斜板上端排出。（c）反弹滚筒分选机特点：废物由倾斜抛物皮带运输机抛出，与回弹板碰撞，其中铁块、砖瓦、玻璃等与回弹板、分料滚筒产生弹性碰撞，被抛入重的弹性产品收集仓。而纤维废物、木屑等与回弹板为塑性碰撞，不产生弹跳，被分料滚筒抛入轻的非弹性产品收集仓，从而实现分离。回弹板滚筒重的弹性颗粒给料轻的非弹性颗粒抛物皮带运输机七、光电分选利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。电子放大装置料斗振动溜槽标准色板光学箱光电元件有高速沟的进料皮带压缩空气喷管分离板1号分离物2号分离物固体废物预先分级、排队进入光检区。颗粒受光源照射，背景板显示颗粒的颜色或色调，如果颗粒颜色与背景颜色不同，反射光经光电倍增管转换为电信号，电子电路分析后，产生控制信号驱动高频气阀，喷射出压缩空气，将其吹离原来下落轨道，加以收集。而颜色符合要求的颗粒仍按原来的轨道自由下落加以收集，从而实现分离。八、涡电流分选固废中回收有色金属（如铅、铜、锌等物质）的有效方法。（1）原理：当废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，有色金属内部会产生感应涡流。由于废物流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的有色金属具有一个排斥力。磁滑轮旋转水磁石变化磁场混合废物涡电流场涡电流排斥力（2）设备分离出的废物旋转混合废物感应器集料斗皮带3.2固体废物的化学浸出技术化学浸出：溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组分，使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组分相分离的工艺过程。固体废物浸出化学溶剂：浸出剂过滤浸出渣浸出液适用对象：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，采用传统分选技术往往成效甚微，而常常采用化学浸出技术。一、浸出理论浸出方法：依浸出药剂种类的不同，分为酸浸、碱浸、盐浸、水浸等方法。（1）酸浸：常用的浸出方法常用的酸浸剂包括稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。凡废物中的某种组分可通过酸溶进入溶液的都可采用酸浸的方法。它包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸三种方法。固体废物浸出酸过滤浸出渣浸出液简单酸浸：适用于浸出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。SHMeHMeSSiOHMeHSiOMeOAsOHMeHMeAsOOHFeMeHOFeMeOOHMeHMeOOHMeHOMeOHMeMeHOMeOHMeHMeO22322243342323224223322234322223428243264282SHCuHCuSOHSiOCuHOHCuSiOOHCuCuHOCuOHCuHCuOOHCOCuHOHCuCuCOOHCOCuHOHCuCuCO222222322222222232222322铜蓝硅孔雀石赤铜矿黑铜矿）（蓝铜矿）（孔雀石OHCuOHCuOHSOFeCuOHCuFeSOHSHCuOHSCu222224222222222金属铜黄铜矿辉铜矿氧化酸浸：适用于金属硫化物、某些低价金属化合物。在酸性溶液中相当稳定，不易简单酸溶。但在有氧化剂存在时，几乎均能被氧化分解而浸出。2402SOSMeHMeS或氧化剂氧化酸浸常用的氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等OHSHCuOHSCuOHCuOHOCu222222222221222212辉铜矿赤铜矿还原酸浸：主要用于浸出变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物，如浸出有色金属冶炼过程产出的镍渣、锰渣、钴渣中的有用组分为MnO2、Co(OH)3、Ni(OH)3、Co2O3、Ni2S3等。OHMeHn2还原酸浸还原剂化物和氢氧化物变价金属的高价金属氧工业上常用的还原剂：金属铁、Fe2+、SO2等。OHSONiHSOOHNiOHSOCoHSOOHCoOHFeMnHF