談電鍍廢水污泥的處理和資源化

韶關(guān)鵬瑞環(huán)?？萍加邢薰?沈君華

電鍍廠是工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)的重要配套企業(yè)，主要負(fù)責(zé)對工業(yè)產(chǎn)品的表面鍍層處理，如鍍銅、鍍鋅、鍍鎳、鍍鉻等，電鍍生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的電鍍廢水，由于產(chǎn)出的廢水中含有多種重金屬物質(zhì)，尤其是含銅率較高，所以不能直接進(jìn)行廢物排放。傳統(tǒng)電鍍廢水處理方法以沉淀為主，但無法徹底分離其中的銅金屬并實(shí)現(xiàn)再利用。在環(huán)境保護(hù)和集約化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求下，電鍍企業(yè)必須加強(qiáng)回收工藝技術(shù)優(yōu)化，提高銅的回收利用和資源化處理，以降低環(huán)境污染，提高電鍍污泥經(jīng)濟(jì)價(jià)值。含銅電鍍污泥的銅回收有哪些流程，需用哪些工藝技術(shù)，如何實(shí)現(xiàn)資源化？這就是本文探討的主要內(nèi)容。

一、電鍍污泥中銅的回收工藝流程

第一步浸出銅。通過對污泥進(jìn)行預(yù)處理，將污泥中的銅用氨水、硫酸鐵或硫酸鐵浸出。氨水的浸出選擇性好，但有較大刺激性，要求其浸出設(shè)備要完全密封，若在NH3濃度超過18%，此時(shí)氨水快速大量揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致氨水的流失和環(huán)境惡化；硫酸的浸出效率較好，但其腐蝕性很強(qiáng)，對反應(yīng)器的防腐蝕要求更高；硫酸鐵可實(shí)現(xiàn)更好的浸出效效果，但反應(yīng)速度較慢，需要更多的溶液。所以需要根據(jù)污泥的實(shí)際成分來選用合適的浸出工藝。[1]第二步分離銅。利用硫化分離富集等工藝，將浸出液的pH值設(shè)置為2.0-2.5，并置于反應(yīng)器中進(jìn)行攪拌，加速浸出液與硫化劑的充分反應(yīng)，從而將浸出液中的銅分離出來。第三步提純銅。采用萃取提純等技術(shù)，從浸出液中萃取分離銅，經(jīng)反萃、濃縮等工藝，從而獲得硫酸銅結(jié)晶。

第四步回收銅。以金屬銅或銅鹽的形式對提取得到的結(jié)晶銅進(jìn)行有效回收。

二、電鍍污泥銅的主要回收技術(shù)

（一）化學(xué)沉淀回收法

化學(xué)沉淀法（Chemical precipitation method）是向工業(yè)廢水中投加某些化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某些溶解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶的沉淀物并實(shí)現(xiàn)物質(zhì)回收。使用氨水對電鍍污泥進(jìn)行處理，可以得到銅氨溶液，而剩下的銅氨液體的pH值約為8.0-9．0，當(dāng)加入體積比為1∶1的鹽酸來調(diào)節(jié)溶液pH值時(shí)，H+將對銅氨絡(luò)離子的結(jié)構(gòu)造成破壞，影響其內(nèi)部穩(wěn)定性，持續(xù)作用下可以釋放出NH4+并成堿式氯化銅沉淀，其反應(yīng)方程式如下：2[Cu（NH3）4]2++Cl一+5H++3H20=Cu2C1（OH）3，j+8NH4+。 當(dāng) 銅氨溶液的pH位于5.3～6.4時(shí)，其反應(yīng)現(xiàn)象更強(qiáng)烈，獲得的銅金屬回收率可達(dá)到96%以上，實(shí)驗(yàn)證實(shí)當(dāng)pH為6.0左右時(shí)，采用化學(xué)沉淀法回收銅的效果最佳，使用這一工藝時(shí)要把握好這一規(guī)律，pH值如果太低容易使得Cu2C1（OH）3出現(xiàn)復(fù)溶，而pH值過高則無法對銅氨絡(luò)離子穩(wěn)定的配位鍵產(chǎn)生破壞作用，所以無論pH過高還是過低都會(huì)影響到污泥中Cu2C1（OH）3的沉淀效果?；瘜W(xué)沉淀回收法的工藝如圖1所示。

（二）旋流電積回收法

圖1 化學(xué)沉淀回收法工藝流程圖

旋流電積回收技術(shù)（Cyclone electrowinning，CE），作為一種全新的金屬提純和分離技術(shù)，是利用金屬離子的電位差來實(shí)現(xiàn)析出目的，因?yàn)槿芤褐械钠渌饘匐x子與被提取金屬之間存在電位差，所以電位較正的金屬可以在陰極優(yōu)先析出。[2]該工藝的最大優(yōu)點(diǎn)在于，工藝流程簡單，試劑耗量少、金屬物質(zhì)提取率較高，是目前回收電鍍污泥中銅鎳等金屬的常用技術(shù)之一。具體技術(shù)操作為：使用濃硫酸將以水漿化處理之后的電鍍污泥浸出；過濾浸出液后即進(jìn)行旋流電積銅；使用碳酸鈣對電積銅后的液體進(jìn)行中和除鉻，然后再進(jìn)行旋流性電積鎳；將電積后的母液返回浸出工序用作原料漿化（見圖2）。

圖2 旋流電積回收技術(shù)工藝流程圖

（三）溶劑萃取回收法

溶劑萃取法是利用兩種不相溶性（或微溶性）溶劑中的可溶性或分配系數(shù)之間的差異，將化合物從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑，大多數(shù)化合物經(jīng)多次萃取后，都能被提取出來。將電鍍污泥中經(jīng)硫酸浸出后的金屬元素，按銅萃取劑M5640一煤油一H2SO 4體系進(jìn)行銅萃取，再用P507分離余液中的鎳。電鍍污泥經(jīng)硫酸溶液萃取法處理，銅和鎳的回收率可實(shí)現(xiàn)90%以上。[3]此回收技術(shù)簡單可行易于操作，該法對污泥中的金屬的選擇性很強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)資源回收利用的最優(yōu)化，其技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 溶液萃取回收法工藝流程圖

三、含銅電鍍污泥資源化利用

（一）鐵氧化體法綜合利用

鐵氧化體是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理開發(fā)的一種處理重金屬廢水的方法，鐵氧化體由鐵離子、氧離子以及其他金屬離子所組成的氧化物，是一種具有鐵磁性的半導(dǎo)體。鐵氧化體可處理多種含金屬離子的廢水 （如Cd、Cr、Cu、Ni、Zn）等。電鍍污泥中含有的鐵離子較為豐富，可對其進(jìn)行回收轉(zhuǎn)化利用。通常在技術(shù)作用下可以將其轉(zhuǎn)化為復(fù)合鐵氧化體。鐵氧化體固化產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定且磁性較強(qiáng)，可作為磁性產(chǎn)品的原材料，也可以用于制作氧化鐵顏料，高純氧化鐵等綜合利用產(chǎn)品。該技術(shù)適合于對電鍍廢水金屬的一次性處理，具有設(shè)備簡單、投資小、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)無害化處理與綜合利用的雙向效益。[4]

（二）用于工業(yè)原材料的制作利用

對于規(guī)?；碾婂兤髽I(yè)而言，因其產(chǎn)生的電鍍污泥量巨大且經(jīng)技術(shù)處理后的可用物質(zhì)眾多，所以可以考慮將提取的金屬物資二次用于其他工業(yè)產(chǎn)品的制作，比如將其用于制造建筑合金材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業(yè)材料，以此降低企業(yè)的生產(chǎn)原材料的采購成本，降低生產(chǎn)消耗，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的最大化利用。[5]

（三）濕法冶金回收利用重金屬

濕法冶金技術(shù)可從多種組分的電鍍污泥中剝離得到銅、鎳、鋅等大量有用的重金屬物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)較好的資源回收效益。該工藝處理效果穩(wěn)定，主要流程包括浸出、置換、凈化、硫酸鎳的制備及固化。Pinto Felipe M等在電鍍污泥的處理、再利用、浸出特性等研究中發(fā)現(xiàn)，通過運(yùn)用濕法冶金技術(shù)可獲得品位大于90%的海綿銅粉，將銅回收率提高到95%以上，但是這種工藝?yán)弥脫Q方法進(jìn)行銅元素回收，由于其置換效率相對較低且投入的成本較高，而且不能有效回收鉻等金屬物質(zhì)，所以仍然具有一定的局限性。[6]

四、結(jié)語

含銅電鍍污泥是電鍍生產(chǎn)中產(chǎn)生的含多種金屬物質(zhì)的混合物，其中銅的含量較大。為響應(yīng)國家發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、工業(yè)可持續(xù)化的要求，電鍍廠可結(jié)合相關(guān)處理金屬對金屬物質(zhì)進(jìn)行分離提取并轉(zhuǎn)化為其他資源，以此實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的最大化。