固体废物的物化处理
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固体废物的物化处理
固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理，以降低其对环境的影响和危害。
物化处理是固体废物管理中的重要环节，能有效地减少废物的体积和有害物质的含量，同时还能回收利用可再生资源，实现资源的循环利用。
本文将详细介绍固体废物的物化处理的标准格式文本。
二、物化处理方法1. 物理处理物理处理是指通过物理手段改变废物的物理性质，以达到减少体积和分离有用物质的目的。
常见的物理处理方法包括：压缩、粉碎、筛分、磁选、离心、过滤等。
（1）压缩：将固体废物进行压缩，减少其体积，方便运输和储存。
压缩设备应满足国家相关标准，具备稳定的压缩效果和安全的操作性能。
（2）粉碎：将固体废物进行粉碎，使其颗粒大小均匀，便于后续处理。
粉碎设备应具备高效的破碎能力和可靠的运行稳定性。
（3）筛分：将固体废物进行筛分，分离出不同大小的颗粒。
筛分设备应具备精确的筛分效果和良好的耐磨性能。
（4）磁选：利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离。
磁选设备应具备强大的磁力和高效的分离能力。
（5）离心：利用离心力将固体废物中的液态或悬浮物分离出来。
离心设备应具备高速离心和稳定的分离效果。
（6）过滤：将固体废物中的液态通过滤网进行分离。
过滤设备应具备精确的过滤效果和耐腐蚀的性能。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应改变废物的化学性质，以降低有害物质的含量和改善固体废物的稳定性。
常见的化学处理方法包括：氧化、还原、中和、沉淀等。
（1）氧化：利用氧化剂对固体废物中的有机物进行氧化反应，将其转化为无害的物质。
氧化剂应符合国家相关标准，具备高效的氧化能力和安全的使用性能。
（2）还原：利用还原剂对固体废物中的氧化物进行还原反应，降低其毒性和危害性。
还原剂应具备高效的还原能力和稳定的反应性。
（3）中和：利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或碱性物质中和至中性。
中和剂应具备良好的中和效果和安全的使用性能。
（4）沉淀：利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物或溶解物沉淀下来，实现固液分离。
固体废物处理与处置(物化处理)
选择性系数(β): 当其他条件相同时, 能产生相同电 位的待测离子活度αi和干扰离子活度αj的比值, β愈 接近1，则该两组分的浸出选择性愈差。
三、浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果，浸出前 一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤浸出和搅 拌浸出。
重金属离子 （高pH 下） 氢氧化物或碳酸盐↓
（2）水泥与添加剂 固化剂：硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等 添加剂：能够吸收有害物质并促进其凝固， 可减少水泥用量，加强固化体的强度，降低 有害组分的浸出率。 常用有吸附剂（活性氧化铝、粘土等）、缓 凝剂（酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝 剂（水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和减水剂 （表面活性剂等）。
电镀污泥固化处理
（5）水泥固化的特点
优点： 固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低；水
泥和添加剂便宜易得； 对含水量较高的废物可以直接固化； 固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出，
固化体的强度、耐热性、耐久性均好； 产品适于投海处置，有的产品可作路基或建筑物基
础材料。
（5）水泥固化的特点
用于：大部分金属硫化物。氧化剂：Fe3+、Cl2、 O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2。
(3)还原酸浸
变价金属的高价金属氧化物氢氧化物 H 还原剂 还原酸浸Me2 H2O MnO2 4H 2Fe2 还原酸浸2Fe3 2H2O
2、碱浸
浸出能力一般比酸浸药剂弱，但选择性高， 浸出液较纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。
缺点： 产品一般都比最终废物原体积增大1.5~2.0倍； 固化体中污染物的浸出率较高，须作涂覆处理； 废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可能
三、浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果，浸出前 一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤浸出和搅 拌浸出。
重金属离子 （高pH 下） 氢氧化物或碳酸盐↓
（2）水泥与添加剂 固化剂：硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等 添加剂：能够吸收有害物质并促进其凝固， 可减少水泥用量，加强固化体的强度，降低 有害组分的浸出率。 常用有吸附剂（活性氧化铝、粘土等）、缓 凝剂（酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝 剂（水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和减水剂 （表面活性剂等）。
电镀污泥固化处理
（5）水泥固化的特点
优点： 固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低；水
泥和添加剂便宜易得； 对含水量较高的废物可以直接固化； 固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出，
固化体的强度、耐热性、耐久性均好； 产品适于投海处置，有的产品可作路基或建筑物基
础材料。
（5）水泥固化的特点
用于：大部分金属硫化物。氧化剂：Fe3+、Cl2、 O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2。
(3)还原酸浸
变价金属的高价金属氧化物氢氧化物 H 还原剂 还原酸浸Me2 H2O MnO2 4H 2Fe2 还原酸浸2Fe3 2H2O
2、碱浸
浸出能力一般比酸浸药剂弱，但选择性高， 浸出液较纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。
缺点： 产品一般都比最终废物原体积增大1.5~2.0倍； 固化体中污染物的浸出率较高，须作涂覆处理； 废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可能
固体废物的物化处理
浸出效果衡量
设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸 出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为(t/m3), 浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为（%）。
浸出率(浸)
ε浸
V Q
100%
Q m Q
100%
选择性系
数（）
1 2
2.2
Cd2+
重 金
无机及有机螯合物沉淀 化
属 学 废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、
离
氨基乙酸、EDTA等形成稳定可溶螯合物。
子 的 稳
螯强环氧化剂、高温破坏
沉
淀 Pb高2+、分子Cd有2+机、高硫ApgH稳+破定、坏剂，，N更a稳S 定螯合物
定
Ni2+、Cu2+,98%
化
Co2+、Cr2+,85%; 优于Na2S
定 化
法 人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机
聚合物
重 金 属 离
pH- 化
氢氧化物沉淀法 溶解度
碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等
学
固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等
子 硅酸盐固化（pH 2~11） 沉
的
水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合
稳
碳酸盐沉淀
淀
定
钡、镉、铅碳酸盐溶解度远小于其氢氧化物
调整剂:活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）、抑制剂（氧、SO2、淀 粉、单宁等）、分散剂（水玻璃、磷酸盐）、絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯
酰胺）、pH调整剂（酸、碱）等。
图4-1起泡剂在气泡表面的吸 附
图4-2起泡剂与表面活性剂相互作 用
第四章 固体废物的物理化学处理
浮选效果由固体颗粒的可浮性/润湿性决定，与 无关。
物质表面疏水性强，则可浮性好，可上浮从表面刮出 回收； 物质表面亲水性强，则可浮性差，将下沉从底部排出。
5
固体废物 资源化工程
（2）浮选药剂
第四章 物化处理
捕收剂：能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使其表面疏 水, 易于向气泡附着的药剂。——扩大目的物质与其他成 分的可浮性差异
苛性钠溶液浸出
苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用 于高含硅废物中有价成分的浸出。 eg. 方铅矿 PbS + NaOH Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3· 2O） nH
硫化钠溶液浸出
硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们 生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。 eg. As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2) 为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为 浸出剂。
14
固体废物 资源化工程
（2）浸出方法
根据浸出过程所用的药剂分为：
酸浸 盐浸 浸出 方法 水浸 碱浸
第四章 物化处理
中性浸出剂——水和盐
15
固体废物 资源化工程
酸浸
第四章 物化处理
包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有 硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。 简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、 NiS()、CoS、MnS、Ni3S2; 以及大部分金属铁酸盐,砷酸 盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O; MeO· 2 + H+ Me2+ + H2SiO3 SiO
物质表面疏水性强，则可浮性好，可上浮从表面刮出 回收； 物质表面亲水性强，则可浮性差，将下沉从底部排出。
5
固体废物 资源化工程
（2）浮选药剂
第四章 物化处理
捕收剂：能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使其表面疏 水, 易于向气泡附着的药剂。——扩大目的物质与其他成 分的可浮性差异
苛性钠溶液浸出
苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用 于高含硅废物中有价成分的浸出。 eg. 方铅矿 PbS + NaOH Na2WO4 + CaCO3 还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3· 2O） nH
硫化钠溶液浸出
硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们 生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。 eg. As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+ Na2S Na3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2) 为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为 浸出剂。
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固体废物 资源化工程
（2）浸出方法
根据浸出过程所用的药剂分为：
酸浸 盐浸 浸出 方法 水浸 碱浸
第四章 物化处理
中性浸出剂——水和盐
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固体废物 资源化工程
酸浸
第四章 物化处理
包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有 硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。 简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、 NiS()、CoS、MnS、Ni3S2; 以及大部分金属铁酸盐,砷酸 盐和硅酸盐 Me2Oy + H+ Mey+ + H2O; MeO· 2 + H+ Me2+ + H2SiO3 SiO
第三章 固体废物的物化处理
常用的盐浸剂有氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠等溶液。
氯化钠浸出 如含铅废物；
PbSO4 NaCl PbCl2 Na2SO4 PbCl2 NaCl Na2 PbCl4
高价铁盐浸出 含鉍废物，是浸出金属硫化矿废物的良好溶液。
Bi FeCl3 BiCl3 FeCl2 Bi2S3 FeCl3 BiCl3 FeCl2 S 0
抑制剂：抑制非欲浮颗粒的可 浮性。
介质调整剂：调整料浆性质， 使料浆对欲浮物有利，对非 欲浮物浮选不利。
分散与混凝剂：调整料中细泥 的分散、团聚与絮凝，以减 小细泥对浮选的不利影响， 改善和提高浮选效果。
常用类型
无机盐（硫化钠、 硫酸铜）
各种无机盐(水玻璃) 和有机物(淀粉)
酸和碱类
分散剂有无机盐类 (苏打）和高分子化 合物(聚磷酸盐)；混 凝剂有明矾、聚内烯 酰胺等。
CO3
( NH
4
)2
CO3
2NH 3
H 2O
1 2
O2
2Cu(NH 3 )4 CO3 3H 2O
碳酸钠浸出液：控较酸浸能力弱、但选择性设备防腐问题较易解
决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料，硫化钼氧化焙烧渣、含磷废 物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿等的浸出。
CaWO 4 Na2CO3 Na2WO 4 CaCO3
简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、MnS等金属 硫化物，以及大部分金属铁酸盐、砷酸盐和和硅酸盐。
Me2Oy 2yH 2Mey yH2O
MeO Fe2O3 8H Me 2 2Fe3 4H 2O MeAsO4 3H Me3 H 3 AsO4 MeO SiO2 2H Me 2 H 2 SiO3 MeS 2H Me 2 H 2 S
氯化钠浸出 如含铅废物；
PbSO4 NaCl PbCl2 Na2SO4 PbCl2 NaCl Na2 PbCl4
高价铁盐浸出 含鉍废物，是浸出金属硫化矿废物的良好溶液。
Bi FeCl3 BiCl3 FeCl2 Bi2S3 FeCl3 BiCl3 FeCl2 S 0
抑制剂：抑制非欲浮颗粒的可 浮性。
介质调整剂：调整料浆性质， 使料浆对欲浮物有利，对非 欲浮物浮选不利。
分散与混凝剂：调整料中细泥 的分散、团聚与絮凝，以减 小细泥对浮选的不利影响， 改善和提高浮选效果。
常用类型
无机盐（硫化钠、 硫酸铜）
各种无机盐(水玻璃) 和有机物(淀粉)
酸和碱类
分散剂有无机盐类 (苏打）和高分子化 合物(聚磷酸盐)；混 凝剂有明矾、聚内烯 酰胺等。
CO3
( NH
4
)2
CO3
2NH 3
H 2O
1 2
O2
2Cu(NH 3 )4 CO3 3H 2O
碳酸钠浸出液：控较酸浸能力弱、但选择性设备防腐问题较易解
决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料，硫化钼氧化焙烧渣、含磷废 物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿等的浸出。
CaWO 4 Na2CO3 Na2WO 4 CaCO3
简单酸浸 适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、MnS等金属 硫化物，以及大部分金属铁酸盐、砷酸盐和和硅酸盐。
Me2Oy 2yH 2Mey yH2O
MeO Fe2O3 8H Me 2 2Fe3 4H 2O MeAsO4 3H Me3 H 3 AsO4 MeO SiO2 2H Me 2 H 2 SiO3 MeS 2H Me 2 H 2 S
固体废物处理与处置(物化处理)
3. 热塑性材料固化
（1）原理
用热塑性物质作固化剂，在一定温度下 将废物进行包覆处理。热塑性物质在常 温下呈固态，高温时变成熔融胶粘性液 体，故可用来包覆废物。
常用的热塑性材料：沥青、石蜡、聚乙 烯、聚丙烯等。
（2）沥青固化
以沥青为固化剂与有害废物在一定的温度、 配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应， 使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固 化体。
不饱和聚酯树脂是由二元羧酸（或酸酐）与二元醇缩聚，并
CH2COOR CH2COOR CH2COOR NaOH △ CH2OH CH2OH CH2OH 3COONa
沥青固化的基本方法
先将废物脱水，再同沥青在高温下混合；
或将废物与沥青共同加热脱水，再冷却、固化。
①高温熔化混合蒸发法：将废液加入预先熔化的沥青 中，在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臵容器 中。 ②暂时乳化法： ③化学乳化法：
2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出 工艺可分为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。
浸出剂 被浸物料 送后续处理 物料
新浸出剂
浸渣
浸液 顺流浸出工艺流程 浸出剂 浸渣 被浸物料 错流浸出工艺流程
逆流浸出工艺流程
浸液
四、影响浸出过程的主要因素
物料粒度及其特性
一般来说，粒度细、比表面积大、结构疏
（1）原理
以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添 加剂，粉煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化 铝和二氧化硅与石灰、水反应→坚硬物质， 将废物包容的方法。 波索来反应：
Ca(OH)2+SiO2+H2O Ca(OH)2+Al2O3+H2O (CaO)x(SiO2)y(H2O)z (CaO)x(Al2O3)y(H2O)z
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法，常见的是浮选、溶剂浸出、稳定化/固定化处理等第一节 浮选一、 浮选原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通过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；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。
二、浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂（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。
异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类 常用的捕收剂非极性油类捕收剂：煤油、柴油等异极性捕收剂(heteropolar collector)异极性捕收剂的分子由极性基（亲固基）和非极性基（疏水基）组成，如黄药（ROCSSNa ）和羧酸（RCOOH ）或羧酸盐（RCOONa ）等。
其捕收对象主要取决于极性基的选择性吸附。
非极性捕收剂(non-polar collector)不含极性基的有机烃类，如煤油、柴油等，对具有天然可浮性的物料具有增强作用。
（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：（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。
三、浮选工艺 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，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。
第五章 固体废物的物化处理
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
12NaNbO5+55H2O→7Na2O·6Nb2O3·32H2O+46NaOH NaCN溶液浸出含金废渣 2Au+4NaCN+H2O+1/2O2→2NaAu(CN)2+NaOH
酸性溶剂浸出
• 简单酸浸：适用于某些易被酸分解的金属 氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物 • 氧化酸浸：氧气或浓硫酸作为氧化剂，使 低价金属离子转化为可溶性离子 • 还原酸浸：浸出变价金属的高价金属氧化 物，采用铁、亚铁、SO2等作为还原剂，使 高价不可溶金属变为低价可溶盐溶出
• • • • • • 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
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
固体废物的物化处理
固体废物的物化处理一、引言固体废物的物化处理是指通过物理和化学的方法对固体废物进行处理，以减少其对环境的污染和危害。
随着工业化和城市化的不断发展，固体废物的产生量不断增加，对环境和人类健康造成为了严重的威胁。
因此，开展固体废物的物化处理具有重要的意义。
二、物化处理的分类固体废物的物化处理可以分为物理处理和化学处理两大类。
1. 物理处理物理处理是指通过物理手段对固体废物进行分离、分类和减量处理的过程。
常见的物理处理方法包括：- 磁选：利用磁性物质对固体废物中的磁性物质进行分离，如铁、钢等。
- 筛分：利用不同颗粒大小的筛网将固体废物进行分离，如颗粒状废物和纤维状废物的分离。
- 水洗：通过水的冲刷将固体废物中的杂质和有害物质去除，如沙土、泥浆等。
- 空气分选：利用气流的作用将固体废物中的轻质物质和重质物质分离，如塑料和金属的分离。
2. 化学处理化学处理是指通过化学反应对固体废物进行转化、降解和稳定化处理的过程。
常见的化学处理方法包括：- 氧化：利用氧化剂将固体废物中的有机物氧化为无机物，如高温氧化、化学氧化等。
- 还原：利用还原剂将固体废物中的无机物还原为有机物，如还原焚烧、还原反应等。
- 中和：利用酸碱中和反应将固体废物中的酸性或者碱性物质中和为中性物质，如酸碱废物的中和处理。
- 沉淀：利用沉淀剂将固体废物中的悬浮物沉淀下来，如重金属废物的沉淀处理。
三、物化处理的应用领域固体废物的物化处理在多个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 城市生活垃圾处理城市生活垃圾是指居民日常生活中产生的废弃物，包括食品残渣、纸张、塑料、金属、玻璃等。
物化处理可以通过物理分选、压缩、焚烧等方式对城市生活垃圾进行处理，减少垃圾的体积和对环境的污染。
2. 工业固体废物处理工业固体废物是指工业生产过程中产生的废弃物，包括废水、废气、废渣等。
物化处理可以通过化学反应、沉淀、过滤等方式对工业固体废物进行处理，将有害物质转化为无害物质或者固化处理，以减少对环境的污染和危害。
第三章.固体废物的物化处理
2 2
增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物 增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物 体积的比值， 体积的比值，即：
c i= V 2/ V 1
ci——增容比； V2——固化体体积，m ; V1——固化前有害废物的体 水泥固化原理 水泥与污泥中的水分发生水化反 应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容， 应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐 步硬化形成水泥固化体。 步硬化形成水泥固化体。可以认为这种固化体 的结构主要是水泥的水化反应产物3CaO·SiO3水 的结构主要是水泥的水化反应产物3CaO 化结晶体内包进了污泥微粒， 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、 害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害 化的目的。 化的目的。
起泡剂
起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上， 起泡剂是一种表面活性物质，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， 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， 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。 稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。 起泡剂应具备： 起泡剂应具备： 用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、 ①用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、韧性适当和 粘度不大的气泡； 粘度不大的气泡； 有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性， ②有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于 使用； 使用； 无捕收作用， 对料浆的pH变化和料浆中的各种物质颗粒 ③ 无捕收作用 ， 对料浆的 变化和料浆中的各种物质颗粒 有较好的适应性。 有较好的适应性。 常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。 常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。
增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物 增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物 体积的比值， 体积的比值，即：
c i= V 2/ V 1
ci——增容比； V2——固化体体积，m ; V1——固化前有害废物的体 水泥固化原理 水泥与污泥中的水分发生水化反 应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容， 应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐 步硬化形成水泥固化体。 步硬化形成水泥固化体。可以认为这种固化体 的结构主要是水泥的水化反应产物3CaO·SiO3水 的结构主要是水泥的水化反应产物3CaO 化结晶体内包进了污泥微粒， 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、 害物质被封闭在固化体内，达到稳定化、无害 化的目的。 化的目的。
起泡剂
起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上， 起泡剂是一种表面活性物质，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， 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， 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。 稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。 起泡剂应具备： 起泡剂应具备： 用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、 ①用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、韧性适当和 粘度不大的气泡； 粘度不大的气泡； 有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性， ②有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于 使用； 使用； 无捕收作用， 对料浆的pH变化和料浆中的各种物质颗粒 ③ 无捕收作用 ， 对料浆的 变化和料浆中的各种物质颗粒 有较好的适应性。 有较好的适应性。 常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。 常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。
04固体废物的物化处理
四、浮选设备
浮选机的基本要 求： ①良好的充气作 用； ②搅拌作用； ③能形成比较平 稳的泡沫区； ④能连续工作便 于调节。
主要的浮选设备： 机械搅拌机（应用最广，包括叶轮式机械搅拌机和棒形 浮选机）；充气搅拌式；充气式；气体析出式。
§4.2溶液浸出
溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关 的组分有选择性的溶解的物理化学过程。 浸出目的：使物料中有用或有害成分能选择性地最大 限度地从固相转入液相。 溶剂的选择：
§4.1浮选 一、浮选原理
定义：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。 原理：浮选是通过在固体废物与水调制成的料浆中 加入浮选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 气泡上浮于料浆表面成为泡沫层刮出，成为泡沫产品； 不浮的颗粒则留在料浆内，通过适当处理后废弃。
交换反应 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
络合反应 溶剂与物料 中的组分发 生络合反应， 生成可溶性 络合物的过 程
化学溶解过程 溶剂与物料的有关组分之间 发生化学反应生成可溶性的 化合物进入液相的过程。
浸出过程
氧化还原反应 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
还原酸浸：
M e x O y 或 M e O H y H 还 原 剂 M e n H 2 O 氢 氧 化 物
用于：浸出变价金属的高价氧化物或氢氧化物。
三、几种典型浸出反应
碱浸
浸出能力一般比酸浸药剂弱，但选择性高，浸出液较 纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。 碱浸药剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠。 浸出方法：氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出、 硫化钠溶液浸出等。 氨浸：C u O 2 N H 4 O H ( N H 4 ) 2 C O 3 C u ( N H 4 ) 4 C O 3 3 H 2 O
4 固体废物的物化处理
理溶解过程和化学溶解过程。
（一）交换反应溶解过程
（二）氧化还原反应溶解过程
（三）络合反应溶解过程
三、几种典型浸出反应
（一）中性溶剂浸出
中性浸出剂是水和盐，如氯化钠、高价
铁盐、氯化铜和次氯酸钠等溶液。
（二）酸性溶剂浸出
1、简单酸浸 2、氧化酸浸 3、还原酸浸
4 固体废物的物化处理
§1 浮选 §2 溶剂浸出 §3 固体废物稳定化/固化处理
1
机械搅拌式 充气搅拌式 充气式 气体析出式
固体废物的浮选
浮选设 备 影响 浮选 效果 的因 素
物料性质 药剂条件 操作条件..来自浮选浮选工 艺
调浆 调药 调泡
浮选药 剂
捕收剂 起泡剂 调整剂
浮选原 理
料浆/浮选药剂/扩大 不同组分的可浮性差 异/无数细小气泡/目 的颗粒黏附在气泡上 上浮
2.非极性油类捕收剂
非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷 烃。在料浆中由于强烈搅拌作用而被乳化成微 细的油滴，与物质颗粒碰撞接触时，便粘附于 疏水性颗粒表面上，并且在其表面上扩展形成 油膜，从而大大增加颗粒表面的疏水性，使其 可浮性提高。 从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂。
（二）起泡剂
物(如单宁、淀粉等)。
3．pH调整剂——调整介质pH（酸，碱）
常用的介质调整剂是酸类和碱类。
4．分散剂——促使料浆中非目的颗粒成分散
状态的药剂（水玻璃、苏打、各类聚磷酸盐）
常用的分散剂有无机盐类(如苏打、水玻璃等)
和高分子化合物(如各类聚磷酸盐)。
5. 絮凝剂——促使料浆中目的颗粒联合成较
良好的充气作用；搅拌作用；能形成比较平稳
最新04固体废物的物化处理
04固体废物的物化处理
主要内容
4.1 浮选 掌握浮选的原理，熟悉浮选的药剂。
4.2 溶剂浸出 熟悉溶剂浸出过程的化学反应机理、典型浸出反应。
4.3 固体废物稳定化/固化处理 掌握稳定化／固化处理技术所涉及的概念和方法及其
评价指标。
§4.1浮选
二、浮选药剂
调整剂
常用的调整剂： pH值调整剂：调整介质的pH值，常用的是酸类和 碱类。 分散剂：促使料浆中非目的细粒成分散状态，常用 的有无机盐类(苏打水、水玻璃)和高分子化合物(各类 聚磷酸盐)。 混凝剂：促使料浆种目的颗粒联合成较大团粒常用 的有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等。
物理溶解过程 溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之 间化学键的破坏是一个可逆过程，溶质可从溶液中 结晶出来
三、几种典型浸出反应
中性溶剂浸出
中性浸出剂是水和盐。常用的盐浸剂有氯化钠、高价 铁盐、氯化铜和次氯酸钠等。 氯化钠浸出： P b S O 4 N a C l P b C l2 N a 2 S O 4
三、几种典型浸出反应
中性溶剂浸出
次氯酸钠浸出：
M o S 2 N a C l O N a O H N a 2 M o O 4 N a C l N a 2 S O 4 H 2 O
用于：难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化 物。
酸浸
常用的有稀硫酸、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。
交换反应 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
络合反应 溶剂与物料 中的组分发 生络合反应， 生成可溶性 络合物的过 程
化学溶解过程 溶剂与物料的有关组分之间 发生化学反应生成可溶性的 化合物进入液相的过程。
主要内容
4.1 浮选 掌握浮选的原理，熟悉浮选的药剂。
4.2 溶剂浸出 熟悉溶剂浸出过程的化学反应机理、典型浸出反应。
4.3 固体废物稳定化/固化处理 掌握稳定化／固化处理技术所涉及的概念和方法及其
评价指标。
§4.1浮选
二、浮选药剂
调整剂
常用的调整剂： pH值调整剂：调整介质的pH值，常用的是酸类和 碱类。 分散剂：促使料浆中非目的细粒成分散状态，常用 的有无机盐类(苏打水、水玻璃)和高分子化合物(各类 聚磷酸盐)。 混凝剂：促使料浆种目的颗粒联合成较大团粒常用 的有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等。
物理溶解过程 溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之 间化学键的破坏是一个可逆过程，溶质可从溶液中 结晶出来
三、几种典型浸出反应
中性溶剂浸出
中性浸出剂是水和盐。常用的盐浸剂有氯化钠、高价 铁盐、氯化铜和次氯酸钠等。 氯化钠浸出： P b S O 4 N a C l P b C l2 N a 2 S O 4
三、几种典型浸出反应
中性溶剂浸出
次氯酸钠浸出：
M o S 2 N a C l O N a O H N a 2 M o O 4 N a C l N a 2 S O 4 H 2 O
用于：难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化 物。
酸浸
常用的有稀硫酸、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。
交换反应 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
络合反应 溶剂与物料 中的组分发 生络合反应， 生成可溶性 络合物的过 程
化学溶解过程 溶剂与物料的有关组分之间 发生化学反应生成可溶性的 化合物进入液相的过程。
第四章固体废物的物化处理
（3）硅酸盐沉淀水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比 例结合，pH范围2～11） （4）碳酸盐沉淀:应用不广泛。 (5)共沉淀 如氢氧化铁、碳酸钙产生共沉淀。 （6）无机及有机螯合物沉淀 4、吸附技术 通过吸附剂吸附废物中的重金属离子和有机污染物。 5、离子交换技术 溶液中的重金属离子与离子交换剂发生交换反应,去 除重金属离子。
三、浮选工艺过程（P93) 1.调浆：调节浮选前料浆浓度。 2.调药：药剂的种类、数量、浓度调节与控制等，通过实 验确定。 3.调泡：调节气泡的过程。 a.正浮选：有用物质浮入泡沫产物，无用或回收价值不大 的物质留在料浆中。 b.反浮选：无用物质浮入泡沫产物，有用物质留在料浆中。 当废物中含有两种或两种以上有用物质，采用优先 浮选、混合浮选方法。 影响浮选效果因素：物料性质（如颗粒的润湿性、颗粒 的大小等）、药剂条件（如药剂的种类、用量、药剂组 合等）、操作条件（如充气量的大小、液面高低等）
2.应用及特点 （1）应用：低水平放射性废物。 （2）特点：增容比小，不可燃。操作复杂、价格昂贵；
(五）玻璃固化 1.固化原理 将玻璃与废物按一定的比例混合，在高温下熔融，冷却 后形成稳定的固化体。
2.应用:高放射性废物的处理。 3.特点：固化体浸出率小；增容比小；装置复杂，费用高
图4－14
硼酸盐玻璃固化工艺流程
（六）自胶结固化 1.原理 利用废物自身的胶结性能来固化废物。
1 3 CaSO4 2 H 2O CaSO4 H 2O H 2O 2 2 1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2O 2 2
图4-15烟道气脱硫灰渣自胶结固化工艺流程图
2.特点：工艺简单；固化体浸出率低；强度高； 适用于含硫酸钙、亚硫酸钙的废物；
固体废物污染控制工程：第四章 固体废物的物化化处理
用适当的溶剂与固废作用选择性溶解其组分。
常用于处理成分复杂，粒度微细，有价成分含量 低的矿业、化工、冶金固废。
采用传统的分选技术往往成效甚微，而常常采用 化学浸出技术。
浸出是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。
浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目 的组分的溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。
一、浮选
浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收剂、 起泡剂、调整剂
起泡剂：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。 与捕收剂有联合作用。
调整剂：调整其他药剂（一般是捕收剂）与固体 颗粒间的作用或者调整料浆的性质。分活化剂、 抑制剂、介质调整剂、分散与混凝剂等。
一、浮选
3、浮选设备
SF型浮选机 SF型浮选机适用于
一、浮选
2、浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收 剂、起泡剂、调整剂
捕收剂：选择吸附在欲选物质颗粒表面，提高其 疏水性。要求：捕收作用强；高选择性；稳定无 毒无臭；易溶于水；价格低廉。 常用捕收剂：煤油，柴油，燃料油，变压器 油， 重油。只有可浮性很好的非极性废物颗粒可单独 使用非极性捕收剂，如：粉煤灰中炭的回收 废 石墨的回收。
浸出效果衡量
常用：浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂 的用量衡量浸出过程。
浸出率
浸
Vc
Q
Q m Q
选择性系数(β) ：愈接近1，则该两组分的浸出 选择性愈差。
1 / 2
浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果， 浸出前一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤 浸出和搅拌浸出。
CuO 2NH4 OH (NH4 )2CO3 Cu(NH4 )4CO3 3H2O
常用于处理成分复杂，粒度微细，有价成分含量 低的矿业、化工、冶金固废。
采用传统的分选技术往往成效甚微，而常常采用 化学浸出技术。
浸出是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。
浸出过程所使用的药剂成为浸出剂，浸出后含目 的组分的溶液成为浸出液，残渣成为浸出渣。
一、浮选
浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收剂、 起泡剂、调整剂
起泡剂：促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。 与捕收剂有联合作用。
调整剂：调整其他药剂（一般是捕收剂）与固体 颗粒间的作用或者调整料浆的性质。分活化剂、 抑制剂、介质调整剂、分散与混凝剂等。
一、浮选
3、浮选设备
SF型浮选机 SF型浮选机适用于
一、浮选
2、浮选药剂：据药剂作用不同进行分类：捕收 剂、起泡剂、调整剂
捕收剂：选择吸附在欲选物质颗粒表面，提高其 疏水性。要求：捕收作用强；高选择性；稳定无 毒无臭；易溶于水；价格低廉。 常用捕收剂：煤油，柴油，燃料油，变压器 油， 重油。只有可浮性很好的非极性废物颗粒可单独 使用非极性捕收剂，如：粉煤灰中炭的回收 废 石墨的回收。
浸出效果衡量
常用：浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂 的用量衡量浸出过程。
浸出率
浸
Vc
Q
Q m Q
选择性系数(β) ：愈接近1，则该两组分的浸出 选择性愈差。
1 / 2
浸出工艺
为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果， 浸出前一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。
1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤 浸出和搅拌浸出。
CuO 2NH4 OH (NH4 )2CO3 Cu(NH4 )4CO3 3H2O
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同组分的可浮性差异/
无数细小气泡/目的颗
粒黏附在气泡上上浮
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
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评价指标
装桶贮存抗:压0.强1~度0.5MPa 作建筑材料：>10MPa
放射性固化体：前苏联
标
准 >5MPa, 英国标 准>20MPa
体积变化因C数R
V1 V2
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3.2 固体废物的药剂稳定化处理
利用化学药剂通过化学反应稳定固 体废物。具有相对持久性
含氯的挥发性有 机物、硫醇、酚 类、氰化物等 有机污染物的氧 化解毒技术。
有 Cr、Cd、Hg、
毒 有
Pb、Cu、Zn等
害 物
重金属的化学稳
质 定化技术。
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离子交换树脂、天 然或人工合成沸石、 硅胶
昂贵、可逆
离子交
换
溶出法
重金属化 学稳定化
氢氧化物沉淀 硫化物沉淀 硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀 共沉淀
无机/有机螯合 物沉淀
化学沉 重金
淀法
属 中和法
酸碱泥渣 中和剂 罐式机械搅拌/ 池式人工搅拌
吸附法
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3.1
固体废物稳定化/固化入门
对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进 行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性 或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。 稳定化(stabilization) , 将有毒有害污染物转变为低 溶解性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化&物 理稳定化 固化(solidifacation), 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。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
图4-10 卧式高压釜结构示意图
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3 稳定化/固化处理
3.1 固体废物稳定化/固化入门 3.2 固体废物的药剂稳定化处理 3.3 固体废物的固化处理
浸出率(浸)
选择性系
数（）
ε浸Q V 1% 0 0 Q Q m 1% 00
1 2
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
2.2 固体废物浸出工艺与设备
工艺
渗滤浸出 搅拌浸出
顺流浸出 逆流浸出 错流浸出
剂
浸出液：浸出 后含目的组分 的溶液
水浸 浸出效果衡量
浸出渣：浸出 后的残渣
提取或除去矿业、化工和冶金等过程排出的成 分复杂废渣中所嵌布的微细低含量有价成分
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浸出效果衡量
设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸 出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为(t/m3), 浸出渣干质量为m(t), 浸渣中该组分含量为（%）。
2 固体废物的化学浸出
目的组分提取与分离
本节内容
浸出理论基础
浸出工艺与设备
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2.1 固体废物浸出的理论基础
浸出：溶剂选 择性地溶解分 离固体废物中 某种目的组分 的工艺过程
盐浸
酸浸
浸出 方法
碱浸
浸出剂： 浸出过程 所用的药
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1 固体废物的浮选
机械搅拌式 充气搅拌式
充气式 气体析出式
捕收剂 起泡剂 调整剂
影响浮
选效果
的因素
..
物料性质 药剂条件 操作条件
浮选设
备 浮选 浮选工
艺
调浆 调药 调泡
浮选药
剂
浮选原
理
料浆/浮选药剂/扩大不
2.4 固体废物浸出工艺与设备
溜槽 转鼓 锥形置换器
主要由水泥地沟、槽底木制方格组 成，产物为海绵铜。该法铁耗较高、 劳动强度大，适合于从稀酸中回收 金属；
为梨形转鼓， 由于置换材料不断更 新表面，置换速率快，劳动强度较溜 槽轻；
倒锥形，回旋上升的溶液冲刷下沉积 物剥落并得到浓集，从锥体中部的网 格流出，而贫液从上部流出。处理量 大，置换材料耗量低。
设备
渗滤浸出槽 机械搅拌浸出槽 空气搅拌浸出槽 流态化逆流浸出塔
高压釜Biblioteka 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
离子沉淀
置换沉 淀
提取和 分离方
法
溶剂萃 取
电沉积
离子交换
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固化过程
固化剂 限定化 包容化
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
具备一定的性能，即①抗浸出性；②抗干湿性、抗
冻融性；③耐腐蚀性、不可燃性；④抗渗透性（固化
产物）；⑤足够的机械强度（固化产物）。
Rn
an /浸A0出速率 (F /V)tn
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 固体废物的物化处理
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1 固体废物浮选 2 固体废物化学浸出 3 固体废物固化处理 4 固体废物解毒处理
…
固体废物的物化处理方法
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图4-4 含锰、锌渣溶剂浸出工艺流程图
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图4-5 渗滤浸出槽结构示意图
图4-6 机械搅拌浸出槽结构示意图
图4-8 流态化逆流浸出塔结构示意图