第六章废塑料处理与资源化技术-河南师范大学网络教学平台

第六章固体废物固化第一节概述一.定义：固化：用物化方法将有害废物掺合并包容在惰性材料中，使其稳定化的一种过程。关于固化机理有三种观点：（1）将有害化学成分经化学转化引入晶格；（2）将有害化学成分包埋；（3）包含上述两种过程。衡量固化效果有两项指标浸出率和增容比，其值越低，固化效果越好。浸出率：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。增容比：形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值。二.种类按照固化过程中使用惰性材料——固化剂，固化可以分为水泥固化、沥青固化、塑料固化和玻璃固化。1.水泥固化工艺流程：水泥、水、固体废弃物、添加物—混合—搅拌—成形—蒸汽养护—硬化块蒸汽养护要求：湿度80%，室温下养护28小时。适用对象：电镀污泥，放射性材料，As渣，Hg渣。优点：处理费用低，设备简单，操作方便，水泥易得，硬化块机械强度大。缺点：水泥浸出率高，增容比大；PH高的氨类物质医产生NH3污染大气。2.沥青固化工艺流程：适用对象：电镀污泥，放射性材料，As渣，Hg渣。优点：成本低，浸出率低，因其固化后体积缩小所以增容比比水泥固化小。缺点：温度高，易燃性高；易老化，化学稳定性比水泥固化体低。3.塑料固化适用对象：有毒有害固体废弃物优点：浸出率低，增容比小，材料轻。缺点：易老化。4.玻璃固化工艺流程：废物、玻璃原料（10000C）烧结冷却固化体适用对象：高放射性固体废弃物。优点：浸出率和增容比比以上三种小得多，稳定性也比以上三种高。缺点：成本高。固化技术的发展，从欧洲、美洲处理放射性废物开始的。我国在这一领域也有一定的贡献。今天固化技术应用于多种有毒有害废物的处理，如：电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣等。发展经历：五十年代—水泥固化和沥青固化处理放射性废物；七十年代—“腊芙运河”事件—重金属类等危险废物稳定化固化处理；八十年代—稳定化/固化有关的法规—药剂稳定化技术发展。一基本原理将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中的过程将有害废物用惰性材料加以包容的过程上述方法兼有二、固化处理基本要求固化体有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性急足够的机械强度等。固化过程中能量和材料消耗要低，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。三、衡量固化处理效果的指标：浸出率：固化体浸于水中或其他溶液中时，有害物质的浸出速度。增容比：所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值。tMFAaRorin)(12VVci第二节水泥固化一、固化原理二、水泥与添加剂三、应用四、特点一、原理以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。对有害废物进行固化时，水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶，将有害污泥分别包容，并逐步硬化形成水泥固化体（主要结构3CaO.SiO3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、无害化目的）。二、水泥与添加剂（一）水泥：硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥硅酸盐水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥总称，有时会和粘土混合物或其他含硅、铝、铁的氧化物在约1450高温下煅烧，再经过磨细而制得的。硅酸盐水泥掺入火山灰混合材料称为火山灰质硅酸盐水泥。（二）添加剂（改善固化条件，提高固化体的质量）吸附剂：活性氧化铝、粘土、蛭石缓凝剂：酒石酸、柠檬酸、硼酸盐促凝剂：水玻璃、铝酸钠、碳酸钠减水剂：表面活性剂三、水泥固化的应用水泥有较高的pH值，能使重金属离子在碱性条件下沉淀，因此它对重金属污泥非常有效（一）电镀污泥采用400-500号硅酸盐水泥为固化剂（二）汞渣水泥2、水泥固化的处理工艺四、特点优点：对电镀污泥处理十分有效设备和工艺过程简单，投资、动力消耗、运行费用低水泥和添加剂廉价易得对含水率较高的废物可直接固化对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制缺点：固化体的浸出率、增容比较高有氨气逸出处理化学泥渣，混合器排料困难第三节沥青固化（沥青为固化体）一、沥青：良好的粘结性化学稳定性耐腐蚀性辐射稳定性弹性和塑性用于：低、中放射性水平的蒸发残渣废水化学处理产生的沉渣焚烧炉产生的灰烬、塑料废物、电镀污泥、砷渣等二、沥青固化的基本方法（一）高温熔化混合蒸发法将废液加入预先熔化的沥青中，再150-230下搅拌混合蒸发，待水分和其他挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。（二）暂时乳化法将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状；分离除去大部分水分；进一步升温干燥，使混合物脱水。（三）化学乳化法将放射性废物在常温下与乳化沥青混合；将混合物加热，脱去水分；将脱水干燥后的混合物排入废物容器，到冷却硬化后即形成沥青固化体。三、沥青固化的性质及其影响因素沥青固化体的主要性能指标：在水中的浸出率辐照稳定性化学稳定性它们受：沥青种类加入的废物量废物的化学组分残余水分四、特点与流程特点:完整的沥青固化体具有优良的防水性能，且具有良好的黏结性、化学稳定性和耐腐蚀性。工艺流程：废物预处理、废物与沥青的热混合、二次蒸气的净化处理。第四节塑性材料包容技术热固性塑料包容热塑性材料包容一、热固性塑料包容热固性塑料：指在加热时会从固体变成液体并硬化的材料。与一般材料的不同之处在于,这种材料即使以后再次加热也不会重新液化或软化。常用热固性材料：脲甲醛、聚酯和聚丁二烯等，有时也可使用酚醛树脂或环氧树脂。优点：添加剂用量较少、包容物质选择适当,可达到理想的包容效果。缺点：操作复杂、价格昂贵、操作时有机物的挥发,容易燃烧起火、只能处理小量，高危害性废物。二、热塑性材料包容热塑性材料：沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等优点：处理价格较为低廉、化学惰性、不溶于水、具有可塑性和弹性。缺点：高温操作不方便、能量耗费大、操作时会产生大量有害挥发性物质。第五节熔融固化技术一、定义熔融固化技术：也称为玻璃化技术(Vitrification)，该技术是将废物与二氧化硅混合并加热到极高温度，然后冷却成一种玻璃状固体。这种技术的一种改型的方法是将石墨电极埋入到废物中，并在现场进行玻璃化。二、熔融固化生产铸石材料三、玻璃固化法的特点优点：固化体致密，在水、酸、碱溶液中的浸出率小增容比小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，放射性核素挥发量大四、应用利用玻璃化技术处理被有机物污染的土壤