電鍍污泥中有價金屬浸出試驗研究

[摘要] 研究電鍍污泥中金屬的浸出方法，確定最佳的浸出條件。結果表明，該條件下電鍍污泥中有價金屬浸出率高、離子濃度高，鐵的浸出率低，有利于后續有價金屬的提取、分離；且廢渣無害化，可按一般工業固廢處置。

[關鍵詞] 電鍍污泥 有價金屬 浸出 回收

電鍍污泥是電鍍廢水處理的最終產物，含有多種金屬成分，性質復雜，是國內外公認的公害之一，但其本身也是廉價的可再生資源。由于電鍍污泥有價金屬含量低，污泥介質復雜，傳統化學回收方法設備投資大、運營成本高，以致電鍍污泥金屬回收一直沒能形成成熟的工藝模式。

電鍍污泥中金屬的回收過程一般分為：(1) 電鍍污泥中金屬的浸出；(2) 金屬浸出液與廢渣的分離；(3) 浸出液中金屬的提取、分離。其中電鍍污泥中金屬的浸出尤其重要，它對后續金屬的提取、分離起著十分關鍵的作用。

本文即研究電鍍污泥的金屬浸出方法及浸出條件，使有價金屬的浸出率高、離子濃度高，鐵的浸出率低，有利于后續有價金屬的提取、分離。

1 實驗部分

1.1主要原料及試劑

電鍍污泥， 漳浦縣赤湖工業區污水處理廠。

H2SO4，濃度為98%，工業級，昆山市花橋浩華化工廠。

1.2主要設備及儀器

原子吸收分光光度計，日立180—80，日本；

分光光度計，7230型，廈門分析儀器廠；

酸度計，PHS—3C，廈門分析儀器廠；

臺式離心機，TDL—40B，上海安亭科學儀器廠。

1.3 測試方法

電鍍污泥、廢渣、浸出液成分分析，參照危險廢物鑒別標準（GB 5085.3-1996）。

Na+的測定，按原子吸收法測定。

NH4+的測定，按蒸餾發測定。

2 結果與討論

2.1 電鍍污泥成分分析

參照14種危險廢物及危廢名錄，測得干污泥（105℃干燥恒重）主要化學成分如表1。

表1中除了鐵、鈣外，其余皆屬于電鍍產生的危廢，銅鎳鉻鋅有回收價值，其余的回收價值不大。

2.2 電鍍污泥中金屬的浸出

目前國內各種電鍍廢水仍以中和沉淀法處理為主，電鍍污泥里的金屬主要以氫氧化物形式存在，所以電鍍污泥中金屬的浸出方法通常有氨浸、酸浸兩種。氨水對銅、鎳、鋅的選擇性好，浸出率高[1]，但對鉻銨浸渣作進一步處理繁雜[1]。且氨水具有刺激性氣味，對浸出裝置密封性要求高，當NH3濃度大于18%時，氨水的揮發較多，造成氨水的損失及操作環境的惡化[1]，所以本研究采用硫酸浸泡電鍍污泥。

2.2.1 常溫酸浸

電鍍污泥、硫酸、水以適當的比例（以電鍍污泥完全溶解為限）進行混合，浸泡時間45分鐘，浸出液終點pH值控制在1.5 [1]。試驗結果見表2。

試驗結果表明，浸出終點pH=1.5時，有價金屬Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高，Fe的浸出率也很高，金屬浸出液中金屬離子濃度也較低。

2.2.2 加熱浸泡

提高液固比可以提高金屬離子濃度，所以試驗了不同溫度下，浸出時間45分鐘，浸出終點pH=1.5時的金屬離子濃度，試驗結果見表3。

表3表明，浸出溫度越高，Cu、Ni、Cr、Zn的浸出濃度越高，而隨著溫度的升高，水分的蒸發率也提高，水耗加大。所以這里選擇90±5℃。

2.2.3 硫酸銅銨和硫酸鎳銨混晶的分離及硫酸鉻銨和硫酸鋅銨混晶的分離后的濾液返回浸泡電鍍污泥

為使整個工藝污水不外排，后續硫酸銅銨和硫酸鎳銨混晶的分離及硫酸鉻銨和硫酸鋅銨混晶的分離后的濾液（下簡稱濾液）返回浸泡電鍍污泥，溶液pH=1.5，溫度為90±5℃時，浸泡時間45分鐘，浸泡試驗結果見表4。

表4表明，Fe的浸出率明顯降低了，可能是Fe3+和一價陽離子Me+（Na+和NH4+）（濾液中含有Na+和NH4+）反應生成不溶于酸的化合物Me₂Fe₆(S0₄)₄(OH)₁₂，從而將大部分的鐵留在了廢渣里，其反應式可表示如下：

Me₂S0₄+3Fe₂(SO₄)₃+12H₂0==Me₂Fe₆(S0₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄

2.2.4 浸泡過程通入空氣進行浸泡

既然Fe3+能和一價陽離子Me+反應生成不溶于酸的化合物Me2Fe6(S04)4(OH)12而留在廢渣里。Fe2+在空氣中又很容易被氧化成Fe3+，所以試驗了上述浸泡條件，浸泡過程通入空氣，試驗結果見表5。

表5表明，過程通入空氣浸泡，鐵的浸出率沒有明顯下降，說明Fe2+的氧化率很低。Fe2+在空氣中都很容易被氧化成Fe3+，上述溫度高達90℃沒有大部分被氧化，應是NH4+的引入，Fe2+與NH4+形成了穩定的硫酸亞鐵銨復鹽，從而阻止了二價鐵的氧化。

2.2.5 先通入空氣氧化，再加入濾液泡進行浸泡

電鍍污泥、水以適當的比例（以電鍍污泥完全溶解為限）進行混合，加熱條件（90±5℃）下通入空氣30分鐘，而后加入硫酸，并根據污泥中鐵的總量，等當量（Na+和NH4+）加入濾液繼續浸泡時間45分鐘，試驗結果見表6。

表6表明，Fe的浸出率很低， Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高，有利于有價金屬的提取。

2.3 浸出液與廢渣的分離

浸泡終了時壓濾，壓濾的濾液沉降澄清，沉降澄清試驗見表7。由表7可知最佳的澄清時間為24小時。

2.4 濾渣的處理

壓濾的濾渣經過兩次水洗，洗液用于浸泡電鍍污泥。測得成分見表8。表8表明， 廢渣的危廢成分均低于標準，可以作為一般工業廢品填埋。

3 結論

電鍍污泥、水以適當的比例（以電鍍污泥完全溶解為限）進行混合，加熱條件（90±5℃）下通入空氣30分鐘，而后加入硫酸，并根據污泥中鐵的總量，等當量（Na+和NH4+）加入硫酸銅銨和硫酸鎳銨混晶的分離及硫酸鉻銨和硫酸鋅銨混晶的分離后的濾液繼續浸泡時間45分鐘。該條件下電鍍污泥中Cu、Ni、Cr、Zn的浸出率高、離子濃度高，鐵的浸出率低，有利于后續有價金屬的提取、分離；且廢渣無害化，可按一般工業固體處置。

參考文獻

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