談電鍍廢水污泥的處理和資源化

韶關鵬瑞環保科技有限公司 沈君華

電鍍廠是工業生產制造行業的重要配套企業，主要負責對工業產品的表面鍍層處理，如鍍銅、鍍鋅、鍍鎳、鍍鉻等，電鍍生產會產生大量的電鍍廢水，由于產出的廢水中含有多種重金屬物質，尤其是含銅率較高，所以不能直接進行廢物排放。傳統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現再利用。在環境保護和集約化產業發展的要求下，電鍍企業必須加強回收工藝技術優化，提高銅的回收利用和資源化處理，以降低環境污染，提高電鍍污泥經濟價值。含銅電鍍污泥的銅回收有哪些流程，需用哪些工藝技術，如何實現資源化？這就是本文探討的主要內容。

一、電鍍污泥中銅的回收工藝流程

第一步浸出銅。通過對污泥進行預處理，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，要求其浸出設備要完全密封，若在NH3濃度超過18%，此時氨水快速大量揮發，會導致氨水的流失和環境惡化；硫酸的浸出效率較好，但其腐蝕性很強，對反應器的防腐蝕要求更高；硫酸鐵可實現更好的浸出效效果，但反應速度較慢，需要更多的溶液。所以需要根據污泥的實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值設置為2.0-2.5，并置于反應器中進行攪拌，加速浸出液與硫化劑的充分反應，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，從浸出液中萃取分離銅，經反萃、濃縮等工藝，從而獲得硫酸銅結晶。

第四步回收銅。以金屬銅或銅鹽的形式對提取得到的結晶銅進行有效回收。

二、電鍍污泥銅的主要回收技術

（一）化學沉淀回收法

化學沉淀法（Chemical precipitation method）是向工業廢水中投加某些化學藥劑，使之與廢水中的某些溶解物質發生化學反應，生成難溶的沉淀物并實現物質回收。使用氨水對電鍍污泥進行處理，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，當加入體積比為1∶1的鹽酸來調節溶液pH值時，H+將對銅氨絡離子的結構造成破壞，影響其內部穩定性，持續作用下可以釋放出NH4+并成堿式氯化銅沉淀，其反應方程式如下：2[Cu（NH3）4]2++Cl一+5H++3H20=Cu2C1（OH）3，j+8NH4+。 當 銅氨溶液的pH位于5.3～6.4時，其反應現象更強烈，獲得的銅金屬回收率可達到96%以上，實驗證實當pH為6.0左右時，采用化學沉淀法回收銅的效果最佳，使用這一工藝時要把握好這一規律，pH值如果太低容易使得Cu2C1（OH）3出現復溶，而pH值過高則無法對銅氨絡離子穩定的配位鍵產生破壞作用，所以無論pH過高還是過低都會影響到污泥中Cu2C1（OH）3的沉淀效果。化學沉淀回收法的工藝如圖1所示。

（二）旋流電積回收法

圖1 化學沉淀回收法工藝流程圖

旋流電積回收技術（Cyclone electrowinning，CE），作為一種全新的金屬提純和分離技術，是利用金屬離子的電位差來實現析出目的，因為溶液中的其他金屬離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先析出。[2]該工藝的最大優點在于，工藝流程簡單，試劑耗量少、金屬物質提取率較高，是目前回收電鍍污泥中銅鎳等金屬的常用技術之一。具體技術操作為：使用濃硫酸將以水漿化處理之后的電鍍污泥浸出；過濾浸出液后即進行旋流電積銅；使用碳酸鈣對電積銅后的液體進行中和除鉻，然后再進行旋流性電積鎳；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之間的差異，將化合物從一種溶劑轉移到另一種溶劑，大多數化合物經多次萃取后，都能被提取出來。將電鍍污泥中經硫酸浸出后的金屬元素，按銅萃取劑M5640一煤油一H2SO 4體系進行銅萃取，再用P507分離余液中的鎳。電鍍污泥經硫酸溶液萃取法處理，銅和鎳的回收率可實現90%以上。[3]此回收技術簡單可行易于操作，該法對污泥中的金屬的選擇性很強，可實現資源回收利用的最優化，其技術流程如圖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

鐵氧化體是根據生產鐵氧體的原理開發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，可對其進行回收轉化利用。通常在技術作用下可以將其轉化為復合鐵氧化體。鐵氧化體固化產物性質穩定且磁性較強，可作為磁性產品的原材料，也可以用于制作氧化鐵顏料，高純氧化鐵等綜合利用產品。該技術適合于對電鍍廢水金屬的一次性處理，具有設備簡單、投資小、操作方便等優點，同時可實現無害化處理與綜合利用的雙向效益。[4]

（二）用于工業原材料的制作利用

對于規模化的電鍍企業而言，因其產生的電鍍污泥量巨大且經技術處理后的可用物質眾多，所以可以考慮將提取的金屬物資二次用于其他工業產品的制作，比如將其用于制造建筑合金材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業材料，以此降低企業的生產原材料的采購成本，降低生產消耗，實現物質的最大化利用。[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，可實現較好的資源回收效益。該工藝處理效果穩定，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現，通過運用濕法冶金技術可獲得品位大于90%的海綿銅粉，將銅回收率提高到95%以上，但是這種工藝利用置換方法進行銅元素回收，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，所以仍然具有一定的局限性。[6]

四、結語

含銅電鍍污泥是電鍍生產中產生的含多種金屬物質的混合物，其中銅的含量較大。為響應國家發展綠色經濟、工業可持續化的要求，電鍍廠可結合相關處理金屬對金屬物質進行分離提取并轉化為其他資源，以此實現環境與經濟效益的最大化。