固体废物固化、稳定化技术

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1、第六篇固体废物固化稳定化主讲:宋立杰第一节概述固化/稳定化技术是处理重金属废物和其他非金属危险废物的重要手段，是危险废物管理中的一项重要技术。经其它无害化、减量化处理的固体废物,都要全部或部分地经过稳定化/固化处理后,才能进行最终处置或加以利用。固化/稳定化作为废物最终处置前的预处理技术在国内外已得到广泛应用。图1危险废物从产生到处置的管理体系固化：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。固化的产物是结构完整的整块密实固体。稳定化：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及

2、低毒性的物质的过程。可分为物理稳定化和化学稳定化。一、定义物理稳定化：是将固体废物与一种疏松物料（如粉煤灰）混合生成一种粗颗粒、有土壤状坚实度的固体，这种固体可以用运输机械送至处置场。化学稳定化：通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动。固化可以看作是一种特定的稳定化过程，可以理解为稳定化的一个部分无论是稳定化还是固化，其目的都是减小废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质。固化剂：固化所用的添加剂固化体：有害废物经过固化处理所形成的固化产物二、固化/稳定化技术发展的

3、历史固化/稳定化技术的根源可以追溯到上世纪50年代放射性废物的固化处置。例如,美国在处理低水平放射性液体废物时,先用蛭石等矿物进行吸附,或者先用普通水泥将其固化,然后再进行填埋处置。在欧洲,放射性废物基本上是先用水泥固化,再用惰性材料包封,然后进行海洋处置。进入70年代后,危险废物污染环境的问题日益严重,作为危险废物最终处置的预处理技术,稳定化/固化在一些工业发达国家首先得到研究和应用。人们进而开发了以脲甲醛和沥青等高分子有机物为基材的固化技术。此类固化技术的优点是与废物的相容性更高,增容比相对较小,而

4、且固化体的重量也较轻。向水泥中添加硅酸钠,可以使水泥固化产生更好的效果。开始出现以有机聚合物为基材的塑料固化和利用水泥、粉煤灰、石灰及粘土混合处理废物的技术。三、固化机理有的是将有害废物通过化学转变或引入某种稳定的晶格中有的是将有害废物用惰性材料加以包容有的兼有上述两种过程四、衡量固化处理效果的指标浸出率：固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有害物质的浸出速度。式中：—标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，g/(d·cm2)；—浸出时间内浸出的有害物质的量，mg；—样品中含有的有害物质的量，mg；F

5、—样品暴露的表面积，cm2；M—样品的质量，g；t—浸出时间，d。增容比：固化体体积与被固化有害废物体积的比值，即五、固化技术的应用固化技术最早是用来处理放射性废物的最近十年得到迅速发展，被广泛应用于处理电镀污泥、铬渣、汞渣、砷渣、氰渣和镉渣等。特别适合含重金属废物六、固化处理的基本要求固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用，如作建筑材料和路基材料等；固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低；固化工艺过程简单、便于操作固化剂来源丰富，价廉易得处

6、理费用低七、固化技术的分类按固化剂分为：水泥固化沥青固化塑料固化玻璃固化石灰固化第二节固化技术一、水泥固化水泥是是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体，将有害成分包容在水化产物中。处理废物时最常用的一种固化技术。水泥固化剂普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材。普通硅酸盐水泥是用石灰石、粘土以及其他硅酸盐物质混合在1450℃的高温下煅烧，然后研磨成粉末状。它是钙、硅、铝及铁的氧化物的混合物。其主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙。水泥固化的水化反应：

7、让废物料与硅酸盐水泥混合，如果废物中没有水分，则需向混合物中加水，以保证水泥分子跨接所必需的水合作用。(1)硅酸三钙的水合反应3CaO·Si02+xH2O→2CaO·Si02·yH20+Ca(OH)2→CaO·Si02·mH20+2Ca(OH)22(3CaO·Si02)+xH2O→3CaO·2Si02·yH20+3Ca(OH)2→2(CaO·Si02·mH2O)+4Ca(OH)2(2)硅酸二钙的水合反应2CaO·Si02+xH2O→2CaO·Si02·xH2O→CaO·Si02·mH20+Ca(OH)2

8、2(2CaO·Si02)+H2O→3CaO·2Si02·yH2O+Ca(OH)2→2(CaO·Si02·mH2O)+2Ca(OH)2(3)铝酸三钙的水合反应3CaO·A1203+xH2O→3CaO·A1203·xH20如有氢氧化钙[Ca(OH)2]存在，则变为3CaO·A1203+xH2O+Ca(OH)2→4CaO·A1203·mH2O(4)铝酸四钙的水合反应4CaO·A1203+xH2O+Fe2O3→3CaO·A1203·mH2O+CaO