淺析電鍍含銅和含鎳污泥的資源化回收工藝

＊楊 簫（宿遷久巨環(huán)?？萍加邢薰?江蘇 223806）

淺析電鍍含銅和含鎳污泥的資源化回收工藝

＊楊 簫（宿遷久巨環(huán)保科技有限公司 江蘇 223806）

電鍍行業(yè)快速發(fā)展使產(chǎn)生的電鍍廢水不斷增加，電鍍污水經(jīng)過處理就成為了電鍍污泥，其中包含了多種重金屬元素，如果處理不當(dāng)則會(huì)污染環(huán)境、威脅人類的身體健康，也是對(duì)不可再生的金屬資源的浪費(fèi)。銅和鎳作為電鍍污泥中的主要的重金屬成分，有很大的回收再利用價(jià)值，用酸浸電解法和酸浸法都能夠有效地對(duì)電鍍污泥中的銅和鎳進(jìn)行回收。本文介紹了電鍍污泥的來源以及其對(duì)人體的危害，并對(duì)目前我國主要的處理電鍍污泥的方法進(jìn)行了闡述。

電鍍污泥；銅；鎳；資源回收

1.電鍍污泥的來源和性質(zhì)

電鍍是一種利用電化學(xué)的方法對(duì)金屬或者非金屬的表面進(jìn)行裝飾、防護(hù)以及獲取一些新的性能的工藝。由于電鍍有非常廣泛的應(yīng)用，因此在我國成立了很多家電鍍生產(chǎn)廠，使其成為了我國重要的加工行業(yè)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要作用。雖然我國電鍍的生產(chǎn)能力很強(qiáng)，但是技術(shù)卻比較落后，與發(fā)達(dá)國家相比鍍銅、鎳等物料的利用率低、并且電鍍工業(yè)的水耗遠(yuǎn)高于國際的平均水平。由于生產(chǎn)規(guī)模大，我國每年都會(huì)產(chǎn)生大量的電鍍污水，經(jīng)過沉淀處理后則會(huì)產(chǎn)生大量的電鍍污泥，污泥中存在大量的有害金屬，如果處理不當(dāng)就會(huì)形成二次污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成巨大的影響。電鍍污泥長期堆放，會(huì)嚴(yán)重的污染地下水和土壤，被植物吸收和聚集，人類食用了這些含有重金屬的食物后會(huì)引起慢性中毒，嚴(yán)重危害人們的健康。這些重金屬離子污染地下水源，導(dǎo)致很多地方的水因?yàn)橹亟饘俪瑯?biāo)而不能飲用，導(dǎo)致水質(zhì)性缺水，影響人們的生活質(zhì)量。同時(shí)，每年我國經(jīng)電鍍污泥流失了各種類的重金屬超過幾千噸，造成了極大的資源浪費(fèi)。因此要采取科學(xué)的措施對(duì)電鍍產(chǎn)生的電鍍污泥進(jìn)行處理，減少其對(duì)環(huán)境的破壞和對(duì)人體健康的影響，并且從中回收鎳、銅等重金屬，減少資源的浪費(fèi)，對(duì)資源進(jìn)行合理、充分的利用。

2.電鍍污泥處理和回收現(xiàn)狀

(1)固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)是一種對(duì)固體廢物進(jìn)行無害化處理的技術(shù)，具體的方式有水泥固化、石灰固化、熱塑性固化等，水泥、瀝青和玻璃水常用的固化劑。用固化/穩(wěn)定化技術(shù)處理電鍍污泥，主要是利用在電鍍污泥中加入固化劑后會(huì)一起固化，使有害物質(zhì)在固化體中不能向外擴(kuò)散，從而解決電鍍污泥的污染問題。固化/穩(wěn)定化技術(shù)中水泥固化能夠有效地處理電鍍污泥中的重金屬，并且這種方式所需要的價(jià)格比較便宜，并且水泥和其他所用添加劑容易獲得并且價(jià)格低廉，所用操作比較簡單，固化的效果也比較好。只不過水泥固化技術(shù)的增容率較高，填埋所需費(fèi)用在不斷增加，在固化體進(jìn)出率法規(guī)越來越嚴(yán)格的情況下，這種技術(shù)的前景并不樂觀。

(2)熱化學(xué)處理技術(shù)

熱化學(xué)處理技術(shù)包含焚燒法和低溫?zé)岱纸夥ǖ确椒ā７贌ň褪菍㈦婂兾勰嘣诜贌隣t內(nèi)通入過量空氣使其充分燃燒，將污泥完全焚毀。熱分解技術(shù)處理電鍍污泥是近些年來新出現(xiàn)的一種方法，其主要是在無氧或者含氧量極低的情況下將電鍍污泥加熱到一定溫度，使其分解成油、氣體和碳等可燃物。熱化學(xué)處理能夠?qū)㈦婂兾勰嗪械亩拘越档停⑶夷軌蚩焖俚慕档臀勰嗟娜萘?，還能夠?qū)⑽勰嘀械挠杏玫某煞旨右岳?，不僅能夠有效處理電鍍污泥，還能夠充分的利用廢棄資源，但是目前這種方法的能耗較高還需要進(jìn)一步的研究、改進(jìn)。

(3)填海和堆放

填海和堆放曾經(jīng)被用于處理電鍍污泥，填海是將電鍍污泥在選定的地點(diǎn)直接傾倒如海洋之中，堆放則是將電鍍污泥中和處理之后在堆放場堆放。雖然目前要求對(duì)填海和堆放的廢棄物進(jìn)行嚴(yán)格的處理，但是由于浸出作用還是會(huì)對(duì)海洋和土地造成污染，因此目前這兩種處理方式并不理想。

(4)微生物處理技術(shù)

微生物處理技術(shù)包括微生物吸附法、污泥堆肥以及微生物浸取法等，微生物處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要在于效果好，價(jià)格便宜，并且不會(huì)造成二次污染。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)很多學(xué)者在研究用微生物處理技術(shù)處理含鉻、銅等重金屬的固體廢料。有學(xué)者通過化學(xué)堆肥的方法對(duì)含鉻污泥進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)此方法能夠使電鍍污泥的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改善，并且污泥中鉻的含量有明顯的下降。不過由于微生物法處理電鍍污泥時(shí)污泥中高含量的重金屬對(duì)于微生物有著非常大的毒害作用，嚴(yán)重影響了這一技術(shù)在處理電鍍污泥中的應(yīng)用，未來此方法應(yīng)該在降低重金屬對(duì)微生物的毒害作用，培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、治廢效率高的菌種上進(jìn)行深入的研究。

(5)重金屬回收技術(shù)

重金屬回收技術(shù)中的首要步驟是對(duì)電鍍污泥進(jìn)行選擇性浸出處理，根據(jù)浸出的方式不同可以分為酸浸和氨浸，經(jīng)過浸出處理后污泥中的重金屬將以金屬離子態(tài)或者絡(luò)合離子態(tài)浸出，然后就可以對(duì)浸出液中的重金屬元素進(jìn)行分離和回收。氨浸法與浸酸法相比，其選擇性更好，但是需要的條件也更苛刻，目前國際上選擇氨浸的方法較多。氨浸浸出的重金屬離子可以經(jīng)過液-液萃取、分布沉淀以及離子交換等方式進(jìn)行分離和回收。

(6)材料化技術(shù)

使用材料化技術(shù)對(duì)電鍍污泥進(jìn)行處理主要是以電鍍污泥為原料來生產(chǎn)建筑或其他材料。如利用電鍍污泥進(jìn)行燒磚、燒制陶瓷等，就目前的研究來看，燒磚是電鍍污泥材料化處理的主要方式，并且目前的工藝可以燒制出強(qiáng)度達(dá)到200號(hào)磚標(biāo)準(zhǔn)的磚，據(jù)研究表明，只要工藝條件合適此方法不會(huì)造成二次污染。用電鍍污泥和黏土的混合物進(jìn)行陶瓷燒制時(shí)，電鍍污泥的物理性質(zhì)以及預(yù)制污泥與黏土的混合物似的攪拌時(shí)間決定了燒制出陶瓷的質(zhì)量。

3.回收電鍍污泥中銅和鎳的工藝

電鍍污泥中含有多種重金屬，由于金屬是不可再生資源，隨意處理電鍍污泥是對(duì)資源極大的浪費(fèi)，因此如何有效的回收電鍍污泥中的銅、鎳等重金屬是研究人員研究的重點(diǎn)，下文介紹了幾種從電鍍污泥中回收銅和鎳的工藝。

(1)酸浸電解法回收銅

電解法處理含銅廢水進(jìn)行銅的回收再利用是一種常見的回收利用銅的方式，并且這種方法的設(shè)備費(fèi)用和使用費(fèi)用均不高，只不過對(duì)于低濃度的含銅廢水利用效果并不好。酸浸法電解回收銅是研究人員研究的一種回收銅的工藝，此工藝的主要流程是：先將電鍍污泥用硫酸酸化，經(jīng)過酸化后電鍍污泥中的重金屬主要以硫酸鹽的形式存在。然后以不銹鋼為陰極，鈦涂釕銥為陽極，并控制電極間距為3．5cm，電鍍廢液的模擬液微電解液在直流電壓下進(jìn)行電解回收銅。在此流程中槽電壓、電解液的pH以及樣機(jī)材料的種類是影響電解回收銅的主要因素，根據(jù)研究人員對(duì)不同槽電壓、電解液的pH以及陽極材料在電解回收銅中試驗(yàn)中效果進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)隨著槽電壓的增加，會(huì)使得在相同時(shí)間內(nèi)銅的回收率增加，但是如果電壓大于3．0時(shí)會(huì)出現(xiàn)陰極析氫嚴(yán)重的狀況，造成回收率下降。同時(shí)此試驗(yàn)中pH較低時(shí)銅的回收率比較好，根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明pH為0．3時(shí)最適合銅的電解回收。在陽極材料選擇的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)使用不銹鋼的陽極時(shí)鉻、鐵的隨著時(shí)間的增長為大量增加，而使用鈦涂釕銥為陽極實(shí)則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，不會(huì)影響后續(xù)工藝。

(2)酸浸電解法回收鎳

酸浸法電解回收鎳的工藝的裝置和電解銅所用的裝置基本相同，據(jù)研究表明在高溫下電解去除率和能耗的變化都對(duì)鎳的回收有利，因此電解鎳的裝置較電解鎳在電解槽外多了一個(gè)水浴加熱鍋來控制電解液的溫度。此工藝的主要流程是，先將電鍍污泥用硫酸酸化，使電鍍污泥中的重金屬主要以硫酸鹽的形式存在。然后以不銹鋼為陰極，鈦涂釕銥為陽極，并控制電極間距為3．5cm，電鍍廢液的模擬液微電解液在直流電壓下進(jìn)行電解回收鎳。影響此實(shí)驗(yàn)鎳回收效果的因素主要有槽電壓、pH值和硼酸的加入量，通過實(shí)驗(yàn)表明在槽電壓為5．5V、原始pH為5．5，并加入20g硼酸時(shí)，鎳的回收率最高，但是也只有百分之五十多。

(3)酸浸法回收電鍍污泥中的銅鎳

酸浸法回收電鍍污泥中的銅鎳的主要工藝流程是將電鍍污泥烘干、研磨、篩分后進(jìn)行浸提，最后進(jìn)行固液分離。具體的實(shí)驗(yàn)步驟是在烘干好的污泥中加入一定體積分?jǐn)?shù)的硫酸進(jìn)行攪拌，在一定的攪拌速率和溫度下進(jìn)行浸取，一定時(shí)間后進(jìn)行過濾，從而得到銅和鎳。此實(shí)驗(yàn)的浸出率主要受到固液比、硫酸濃度、攪拌速率進(jìn)出時(shí)間和浸取溫度的影響。通過研究人員對(duì)上述條件進(jìn)行的優(yōu)化，確定在此方法中最佳的固液比為1∶10，最佳的硫酸體積分?jǐn)?shù)是30%，最合適的攪拌速度是700r/min，最佳的浸出溫度和時(shí)間分別為25℃，和40min。經(jīng)過在最佳試驗(yàn)下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，并通過火焰原子分管光度計(jì)對(duì)得到的固體進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)此方法中銅和鎳的進(jìn)出率都超過了95%，經(jīng)過此條件的處理，原電鍍污泥中大部分的銅和鎳被浸出，此時(shí)新的廢物中重金屬等含量已經(jīng)很低，可以有效的防止電鍍污泥對(duì)環(huán)境的污染。此實(shí)驗(yàn)中還嘗試了用天然高分子纖維材料對(duì)進(jìn)出液中的銅和鎳元素進(jìn)行吸附，并實(shí)現(xiàn)了重金屬元素銅和鎳的回收，實(shí)現(xiàn)了電鍍污泥的重復(fù)利用，節(jié)約了資源。

4.結(jié)論

電鍍工業(yè)中產(chǎn)生的大量廢水會(huì)破壞環(huán)境，影響人的身體健康，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理。目前常用的處理電鍍污泥的方法有固化/穩(wěn)定化技術(shù)、熱化學(xué)處理技術(shù)、填海和堆放、微生物處理技術(shù)、重金屬回收技術(shù)、材料化技術(shù)。電鍍污泥中含有大量的銅和鎳，對(duì)它們進(jìn)行回收和再利用能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源，酸浸法、酸浸電解法能夠?qū)﹄婂兾勰嘀械你~和鎳進(jìn)行有效的回收，實(shí)現(xiàn)銅和鎳的再利用。

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楊簫（1986～），男，宿遷久巨環(huán)?？萍加邢薰?，研究方向：金屬廢棄物的資源化綜合利用。

(責(zé)任編輯王恒）

Analysis of the Resources Recovery Technology for Electroplating Coppercontaining and Nickel-containing Sludge

Yang Xiao
(Suqian Jiuju Environmental Protection Technology co., LTD, Jiangsu, 223806)

The rapid development of electroplating industry results in the constant increase of electroplating wastewater and the electroplating wastewater will turn to electroplating sludge after the processing, which contains a variety of heavy metal elements, if they do not get proper processing, they will pollute the environment and threaten human's health, besides that is also the waste of the nonrenewable metal resources. Copper and nickel, as the main heavy metal content of electroplating sludge, it has great recycling value and using the acid leaching and electrolysis method can effectively recycle the copper and nickel in electroplating sludge. This paper introduces the source and harm to human body of electroplating sludge, besides, it expounds the main method of processing electroplating sludge.

electroplating sludge；copper；nickel；resources recovery

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