固体废物的化工利用课件

第六章固体废物的化工利用第一节硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有色金属的回收第二节含汞固体废物的培烧第三节煤矸石酸浸处理与聚合铝的制备过滤第六章固体废物的化工利用第一节硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有1第一节硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有色金属的回收一、硫铁矿烧渣的来源和组成二、氯化焙烧的概念及分类三、氯化焙烧工艺流程第一节硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有色金属的回收一、硫铁矿烧渣2硫铁矿烧渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。其组成主要是三氧化二铁和四氧化三铁，金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物。其成分随硫铁矿的组分和焙烧工艺而变。其中含有的有色金属有铜、铅、锌、金、银等。可以用氯化焙烧法回收有色金属，同时提高矿渣含铁品位，直接作为炼铁的原料。一、硫铁矿烧渣的来源和组成硫铁矿烧渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。其组成主要3二、氯化焙烧的概念及分类氯化焙烧是利用硫铁矿烧渣与氯化剂在一定温度下加热焙烧，使有用金属转变为气相或凝固相的金属氯化物而与其他组分分离。根据反应温度不同可分为中温氯化焙烧与高温氯化焙烧。中温氯化焙烧是指烧渣与氯化剂在500~600℃的温度下焙烧，使金属氯化物留在固相中用水或酸浸取，可溶性物质与渣分离，再从溶液中回收金属，故该法又称氯化溶出法。高温氯化焙烧是将烧渣与氯化剂造粒，然后在1000~1200℃下反应，使金属氯化物变成气体挥发出来，从而收集、分离，回收各种金属氯化物，故该法又叫氯化焙烧挥发法。二、氯化焙烧的概念及分类氯化焙烧是利用硫铁矿烧渣与4三、氯化焙烧工艺流程1.中温氯化焙烧法2.氯化焙烧挥发法三、氯化焙烧工艺流程1.中温氯化焙烧法51.中温氯化焙烧法该法历史较长、规模较大的是西德杜依斯堡炼钢厂，年处理能力为200万吨硫铁矿烧渣。硫铁矿烧渣加入8%~10%的NaCl,在10~11层的多膛炉中焙烧，最高温度600~650℃，氯化焙烧4~5h,焙燃后的烧渣用50%~7%的稀硫酸浸出，浸出液中的铜、锌、钻、芒硝、镉、金和银分别回收，有用金属回收率为：Cu80%，Zn75%，Ag45%，Co50%。浸出渣含Fe61%~63%及部分PbSO4和AgCl，干燥后加煤混合，在烧结机上烧结4~5h，烧结块作为炼铁原料。我国南京钢铁厂，采用高硫（7%~11%）低盐(4%~5%NaCl)配料，在沸腾炉内氯化焙烧含钻烧渣，焙烧温度(650±30)℃。焙烧后浸出率为：Co81.86%，Cu83.4%，Ni60.6%。中温氯化焙烧工艺比较成熟，流程简单，氯化剂价廉而来源广，操作易掌握。不足之处是浸出液处理大，有用金属Au、Ag、Pb的回收率不理想，浸出后的渣要经过焙烧才能用来炼铁，且需加入一定量的含硫原料促进NaCl分解，在烧结过程中易造成SO2对环境的污染。近几年来，氯化焙烧的发展已偏重于高温氯化挥发焙烧。但对钴渣用中温氯化焙烧还是很合适的。因为氯化钴的挥发率较低。1.中温氯化焙烧法该法历史较长、规模较大的是西德杜依斯堡炼62.氯化焙烧挥发法(1)流程(2)氯化物挥发(3)氯化物的捕集2.氯化焙烧挥发法(1)流程7(1)流程高温氯化焙烧法以日本光和精矿法为典型代表。其流程为：硫铁矿烧渣经调湿机喷入温度为40%CaCl2溶液与适量的水，使其含CaCl23%~4%，水10%~11%，通过定量给料装置混料皮带和混料仓进行混合，使物料成分一致CaC12分布均匀，水分波动小。经球磨后烧渣的粒度小于325目的占86.4%以上。大于325目的占13.6%，细粒在圆盘造粒机中制成粒度为10~15mm的圆球，在干燥带上用200~250C热风干燥0.5h以上。干球团水分小于0.5%，干燥后的小球入回转窑中焙烧，窑长20~29m，内径2.4~3m，坡度为3.2%~3.5%，燃料以煤气为主，在加热氯化区保持温度1000℃，加热固结区为1250℃，每吨球团耗热(138~167)×104kJ。(1)流程高温氯化焙烧法以日本光和精矿法为典型代8(2)氯化物挥发氯化物的挥发主要决定于其蒸气压、挥发速度和回凝速度、金属蒸气分子聚合和络合物的热稳定性等，蒸气压大的易挥发，但挥发的分子也会产生冷凝又回到球团中。若有其他分子的存在也会影响挥发产物的扩散，热的传导对挥发速率也有影响。根据实验，各种金属氯化物的挥发速度有明显的最大值，一般随温度的升高而增大。相同温度下ZnCl2挥发速度于PbC12和CuCl2。某些金属氯化物易与其他氯化物形成络合物，其蒸气压大于简单氯化物，如AuCl3常以聚合分子Au2Cl6的形式挥发，但若存在Fe2C16或Al2Cl6时则形成AuFeCls或AuAlCls络合物，在332℃、Pcl2=66.87kPa时AuFeCl6的蒸气压比Au2Cl6的大25倍，因此有利于Au的氯化挥发。换句话说，可以降低挥发温度。(2)氯化物挥发氯化物的挥发主要决定于其蒸气压、挥9(3)氯化物的捕集高温氯化挥发的焙烧烟气除含有大量的N2,CO2,O2和水蒸气外，还含有少量的有用金属氯化物以及HCl、Cl2和SOx二等气体，后者虽不多，但有经济价值，应将其捕集回收，同时也有利于环境保护。氯化挥发物烟尘很细，具有吸湿性，易溶于水，都采用湿法收集。常用的设备有冲击式收尘器或文丘里洗涤器以及无填料吸收塔，湍动吸收塔等。湿法收尘得到两种产物即收尘溶液及沉淀物（尘泥），Au、Ag、Pb都富集在沉淀物中，其他有色金属则主要进入收尘溶液。从收尘液中分别提取各种金属，常用的方法是中和水解法，一般得到的是金属的碱式盐。碱式盐的生成与pH的范围有关。如pH在2.2~2.7时，生成2CuOHCI•xH2O；pH为3.1~5.05时生成2CuOHC1•2Cu(OH)2•xH2O。(3)氯化物的捕集10氯化挥发法是一种耗能大的工艺，降低能耗成为该技术发展的关键。光和法对炼铁球团焙烧采用废焦油，废氯烃溶剂作燃料，从而降低了能源费用。我国南京钢厂氯化球团车间也引进了光和法工艺和设备，已取得多年稳定运行的经验。氯化挥发法是一种耗能大的工艺，降低能耗成为该技术发展的11第二节含汞固体废物的焙烧一、含汞废物的来源二、焙烧法回收汞三、其它方法第二节含汞固体废物的焙烧12一、含汞废物的来源

含汞废物来自不同的生产系统，例如，化工、石油化工、电子、电器仪表、计量仪器等许多行业都排放一定量的含汞废物。其产生量因行业及工艺而异，其中化学工业含汞废物的产生量最多，约占50%以上。其含汞量也因行业与工艺而异，如水银法制碱排放的含汞盐泥中汞的含量为300mg/L；从电解槽扫除室定期打捞出的汞渣中汞的含量约为90%以上；合成氯乙烯工业定期更换下来的触媒含HgCl2约4%~5%。因此，妥善处理含汞废物并从中回收汞具有重要意义。目前，国内外主要采用焙烧法回收汞。一、含汞废物的来源含汞废物来自不同的生产系统，例如13二、焙烧法回收汞1.焙烧法回收汞的基本原理2.焙烧法回收汞的工艺3.焙烧法回收汞的应用二、焙烧法回收汞141.焙烧法回收汞的基本原理焙烧法回收汞是根据汞的沸点低，固体废物中其他组分沸点高的差异，通过控制焙烧温度，使汞从废物中分离出来，进而得以回收。1.焙烧法回收汞的基本原理焙烧法回收汞是根据汞的沸点152.焙烧法回收汞的工艺

焙烧法回收汞的工艺主要包括混合配料、造粒、焙烧、冷凝、回收等工序。其操作程序如下：对金属或玻璃含汞废物，首先需破碎加工处理，并用药剂进行洗涤处理；然后添加适量的碱液，通过混合、调湿进行造粒；再把制得的粒状物料送入焙烧炉焙烧，焙烧温度为400~800℃，产生的汞蒸气除尘后送入冷凝器冷凝，对冷凝物精制后，则可得到纯度较高的汞。含汞废物经过焙烧处理时，伴随有水、气、渣等废弃物产生，均需作适当处理或处置。焙烧后的尾气成分因焙烧废物的种类不同而不同，对于其中含有的SO2、Cl2粉尘等有害物质，一般需通过除尘器、洗涤室、吸附器等一系列净化装置处理，达标后排放。对于焙烧系统产生的水，根据其所含有害物质的成分和浓度，选择适当的方法处理后达标排放。对于焙烧后的残渣，需先进行汞溶出试验，不合格的需返回焙烧，合格的残渣送填埋场进行填埋处理。2.焙烧法回收汞的工艺焙烧法回收汞的工艺主163.焙烧法回收汞的应用国内外采用焙烧法处理含汞废物，已有较多的实际运行经验。日本的伊特模克矿业早已采用此法处理各种含汞废物，该矿业拥有年处理3600t含汞废物的焙烧装置，每年可从含汞废物中回收工业用汞和精汞20~30t。我国吉林化工厂等单位也采用焙烧法处理含HgCl2的废触媒并回收汞。上海医用仪表厂用焙烧法处理含汞玻璃渣，每月处理400kg,回收3~4kg99.9%的汞。3.焙烧法回收汞的应用国内外采用焙烧法处理含汞废物，已有较17三、其他方法北京化工二厂和锦西化工研究院研制成功的“恒电位阳极溶出法”，可以回收99.99%的汞，其回收率达98%以上。所用汞渣中主要成分是汞，另有1%~3%的金属杂质，主要是铁。可将汞渣看成是汞与金属杂质组成的多电极短路电池，以汞渣为阳极，外加一补助钛阴极，供给直流电，以恒电位仪控制阳极电位-50~-100mv，以150g/L氯化钠溶液为电解质时，电解槽的阳极上只有汞渣中的金属杂质溶解，而汞处于稳定状态。总电流随汞渣中杂质金属浓度下降而下降，当电流为1.0A时，汞渣变为纯汞。天津化工厂曾采用“氯化硫化法”从汞泥中回收汞。其过程为：用盐酸、氯气处理污泥，使HgO，Hg2C12变成可溶性HgC12，加入亚硫酸钠除去游离汞后，再在沉淀、分离后的澄清液中加入硫化钠，沉降分离出HgS后，使其与适量石灰拌合，于蒸馏炉内灼烧HgS还原为金属汞。用此法可以回收汞盐泥中汞含量的80%以上。三、其他方法北京化工二厂和锦西化工研究院研制成功的“恒电位阳18焙烧法回收汞的工艺特点是，回收汞的纯度高，焙烧后残渣含汞少，因此是一种较好的无害化处理、利用方法。焙烧法回收汞的工艺特点是，回收汞的纯度高，焙烧后残渣含19一、煤矸石生产结晶氯化铝二、煤矸石生产聚合氯化铝第三节煤矸石酸浸处理与聚合铝的制备过滤一、煤矸石生产结晶氯化铝第三节煤矸石酸浸处理与聚合铝的制201.结晶氯化铝生产工艺（1）焙烧（2）酸浸（3）渣液分离（4）浓缩与结晶1.结晶氯化铝生产工艺212.主要设备（1）焙烧炉（2）反应罐（3）洗涤塔（4）酸贮罐（5）沉降分离池（6）浓缩罐2.主要设备（1）焙烧炉223.结晶氯化铝的用途结晶氯化铝有许多用途，它是一种净水剂，性能比明矾要好，用量仅为明矾的60%；它可以用来代替硫酸铝作造纸的施胶剂；也可以用来代替铸造中用的氯化胺等。3.结晶氯化铝的用途结晶氯化铝有许多用途，它是一种23二、煤矸石生产聚合氯化铝1.聚合氯化铝生产工艺2.主要设备3.聚合氯化铝的用途二、煤矸石生产聚合氯化铝241.聚合氯化铝生产工艺用煤矸石生产聚合氯化铝，则是以煤矸石和盐酸为原料，首先生产结晶氯化铝，然后再将其热解、聚合制成的。其制造工艺如下：（1）用煤矸石生产结晶氯化铝方法同前所述（2）结晶氯化铝热解制备聚合氯化铝单体（3）氯化铝单体的聚合（