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1、電鍍污泥中銅的回收利用及其資源化技術(shù)研究摘要:綜述了電鍍污泥中銅的回收利用及其資源化技術(shù),分析了銅的各種回收方法及其優(yōu)缺點(diǎn),闡述了回用技術(shù)機(jī)理。理論及實(shí)踐表明,實(shí)現(xiàn)電鍍污泥資源化管理及利用,對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展將具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義,在未來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將會(huì)逐漸顯示出良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:電鍍污泥銅回收利用資源化 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)約有電鍍廠1萬(wàn)余家,年排電鍍廢水約40億m3[1]。電鍍廠大都規(guī)模較小且分散,技術(shù)相對(duì)落后,絕大部分以鍍銅、鋅、鎳和鉻為主[2]。目前處理電鍍廢水多采用化學(xué)沉淀法[3],因此在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含Cu等重金屬的混合污泥。這種混合污泥含有多種
2、金屬成分,性質(zhì)復(fù)雜,是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的公害之一。若將電鍍污泥作為一種廉價(jià)的二次可再生資源,回收其中含有較高濃度的銅,不僅可以緩解環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),而且將具有顯著的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此,研究含銅污泥的資源化及銅的回用等綜合利用技術(shù)對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展將具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義?! ?電鍍污泥中回收銅的主要工藝流程和技術(shù) 1.1回收銅的一般過(guò)程 1.1.1銅的浸出 污泥經(jīng)過(guò)一定的預(yù)處理后,采用氨水﹑硫酸或硫酸鐵浸出污泥中的銅。氨水浸出選擇性好,但氨水具有刺激性氣味,對(duì)浸出裝置密封性要求較高。當(dāng)NH3的濃度大于18%時(shí),氨水的揮發(fā)較多,將造成氨水的損失及操作環(huán)境的惡化[4];硫酸
3、浸出[5,6]反應(yīng)時(shí)間較短,效率較高,但硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)反應(yīng)器防腐要求較高;硫酸鐵的浸出效率更高[7],但反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),因此需要更大的反應(yīng)器容積。采取哪種浸出方式要根據(jù)污泥的性質(zhì)來(lái)確定?! ?.1.2分離提純浸出液中的銅 利用各種技術(shù)把浸出液中的銅分離提取出來(lái),從而以金屬銅或銅鹽的形式回收?! ?.2銅的主要回收利用技術(shù)7 根據(jù)對(duì)銅的回用程度,電鍍含銅污泥治理與綜合利用的方法可分為三類?! 。?)使電鍍含銅污泥穩(wěn)定化,使其對(duì)環(huán)境的危害降到最低,而不回收其中的金屬銅。主要采用固化劑固化、穩(wěn)定電鍍污泥后,再進(jìn)行填埋、填?;蚨逊盘幚怼! 。?)對(duì)電鍍含銅污泥進(jìn)行綜合利用
4、,即采用一系列的處理措施,把電鍍含銅污泥加工成建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業(yè)材料[8]?! 。?)采用多種物理及化學(xué)處理方法,把污泥中的銅提取出來(lái)最終以金屬銅或銅鹽的形式進(jìn)行回收,實(shí)現(xiàn)電鍍污泥的資源化利用?! ?電鍍污泥資源化利用技術(shù) 2.1電鍍污泥焚燒固化填埋處理技術(shù) 此技術(shù)采用一系列手段來(lái)處理電鍍污泥,使其中的重金屬不再對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,對(duì)含大量重金屬的電鍍污泥處理十分有效。主要優(yōu)點(diǎn)有:設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單;投資、動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低,固化劑水泥和其他添加劑價(jià)廉易得;操作條件簡(jiǎn)單,常溫下即可進(jìn)行;固化體強(qiáng)度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好;對(duì)受熱和風(fēng)化也有較強(qiáng)的抵抗力,因而對(duì)控制電鍍
5、污泥的污染簡(jiǎn)單而有效。但未能回用其中的重金屬造成資源的浪費(fèi)[9]?! ?.2制作工業(yè)復(fù)合材料 2.2.1鐵氧化體法綜合利用技術(shù) 電鍍污泥多是電鍍廢水經(jīng)鐵鹽處理產(chǎn)生的絮凝產(chǎn)物,一般含有大量的鐵離子,實(shí)踐證明,通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合鐵氧化體。在生成復(fù)合鐵氧化體[10]的過(guò)程中,幾乎所有重金屬離子都進(jìn)入鐵氧化體晶格內(nèi)而被固化,其中鐵離子以及其他多種金屬離子以離子鍵作用被束縛在反尖晶石面形立方結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵晶格節(jié)點(diǎn)上[6],在pH3~10范圍內(nèi)很難復(fù)溶,從而消除污染。鐵氧化體固化產(chǎn)物穩(wěn)定、且具磁性,可用作磁性材料,同時(shí)也易于分離、產(chǎn)物可進(jìn)一步加工[11,12],是檔次
6、較高的綜合利用產(chǎn)品,而且處理方法簡(jiǎn)單,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)害化與綜合利用的統(tǒng)一,比傳統(tǒng)的固化和填埋處置等方法要合理,效益要高。 2.2.2制作建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業(yè)材料 這種方法適用于各種電鍍污泥的處理,污泥消耗量大,經(jīng)濟(jì)效益較明顯。上海閘北區(qū)環(huán)保綜合廠建設(shè)了年處理電鍍污泥1200t的生產(chǎn)線,進(jìn)行多年的工業(yè)化生產(chǎn),效果良好[13]。7 2.3以金屬銅或銅鹽形式回收銅 2.3.1濕法冶金回收重金屬技術(shù) 濕法冶金回收重金屬,能從多種組分的電鍍污泥中回收銅﹑鎳﹑鋅等重金屬,資源回收層次比較高,處理效果較穩(wěn)定。工藝過(guò)程主要包括浸出、置換、凈化、制取硫酸鎳和固化[14]。采用
7、本工藝可以得到品位在90%以上的海綿銅粉,銅的回收率達(dá)95%。但該技術(shù)采用置換方式來(lái)回收銅,置換效率低,費(fèi)用偏高,且對(duì)鉻未能有效回收,有一定的局限性?! ?.3.2離子交換膜法 一般采用液膜來(lái)進(jìn)行回收。液膜包括無(wú)載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等。液膜分散于電鍍污泥浸出液時(shí),流動(dòng)載體在膜外相界面有選擇地絡(luò)合重金屬離子,然后在液膜內(nèi)擴(kuò)散,在膜內(nèi)界面上解絡(luò)。重金屬離子進(jìn)入膜內(nèi)相得到富集,流動(dòng)載體返回膜外相界面,如此過(guò)程不斷進(jìn)行,廢水得到凈化,重金屬得到回收利用?! ∧し蛛x法的優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)化率高,裝置簡(jiǎn)單,