電鍍污泥中有價金屬浸出試驗研究

1、 2008年第11期(總第23期 39電鍍污泥中有價金屬浸出試驗研究漳浦縣環(huán)境監(jiān)測站 楊加定摘要 研究電鍍污泥中金屬的浸出方法,確定最佳的浸出條件。結(jié)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(xù)有價金屬的提取、分離;且廢渣無害化,可按一般工業(yè)固廢處置。關(guān)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(chǎn)物,含有多種金屬成分,性質(zhì)復(fù)雜,是國內(nèi)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(zhì)復(fù)雜,傳統(tǒng)化學(xué)回收方法設(shè)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

2、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(xù)金屬的提取、分離起著十分關(guān)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(xù)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(yè)區(qū)污水處理廠。H 2SO 4,濃度為98%,工業(yè)級,昆山市花橋浩華化工廠。 1.2主要設(shè)備及儀器原子吸收分光光度計,日立18080,日本; 分光光度計,7230型,廈門分析儀器廠; 酸度計,PHS3C ,廈門分析儀器廠;臺式離心機,TDL40

3、B ,上海安亭科學(xué)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。 NH 4+的測定,按蒸餾發(fā)測定。2 結(jié)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(xué)成分如表1。表1 干混合電鍍污泥成分成分 總銅總鎳總鉻總鋅總鎘CN -鐵鈣 含量( %12.12 7.30 13.06 3.82 0.003 16.360.68表1中除了鐵、鈣外,其余皆屬于電鍍產(chǎn)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(nèi)各種電鍍廢水仍以中

4、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(dāng)NH 3濃度大于18%時,氨水的揮發(fā)較多,造成氨水的損失及操作環(huán)境的惡化1,所以本研究采用硫酸浸泡電鍍污泥。電鍍污泥、硫酸、水以適當(dāng)?shù)谋壤?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(jié)果見表2。表2 常溫下浸出試驗結(jié)果成分 Cu Ni Cr Zn Fe 浸出率(% 97.12 97.74 96.46 97.6397.70金

5、屬離子濃度(g/100ml0.57 0.34 0.62 0.18 0.76廢渣(%8.1試驗結(jié)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。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(jié)果見表3。表3 不同溫度下浸出試驗結(jié)果浸出濃度(g/100ml溫度 (±5Cu Ni Cr Zn Fe80 1.12 0.68 1.21 0.35 0.7490 1.41 0.86 1.51 0.44 0.93 100 1.54 0.93 1.

6、62 0.47 1.01 40 2008年第11期(總第23期表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(fā)率也提高,水耗加大。所以這里選擇90±5。為使整個工藝污水不外排,后續(xù)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(jié)果見表4。表4 濾液返回浸泡結(jié)果成分 Cu Ni Cr Zn Fe 浸出率(% 97.16 97.77 96.47 97.62 37.70廢渣(%8.3表4表明,Fe 的浸出率明顯降低了,可

7、能是Fe 3+和一價陽離子Me +(Na +和NH 4+(濾液中含有Na +和NH 4+反應(yīng)生成不溶于酸的化合物Me 2Fe 6(S044(OH12,從而將大部分的鐵留在了廢渣里,其反應(yīng)式可表示如下:Me 2S04+3Fe 2(SO 43+12H 20=Me 2Fe 6(S044(OH12+6H 2SO 4既然Fe 3+能和一價陽離子Me +反應(yīng)生成不溶于酸的化合物Me 2Fe 6(S044(OH12而留在廢渣里。Fe 2+在空氣中又很容易被氧化成Fe 3+,所以試驗了上述浸泡條件,浸泡過程通入空氣,試驗結(jié)果見表5。表5 先通入空氣再加入濾液浸出結(jié)果成分 Cu Ni Cr Zn Fe 浸出率(

8、% 97.01 97.69 96.41 97.63 34.40廢渣(%8.5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Fe 2+的氧化率很低。Fe 2+在空氣中都很容易被氧化成Fe 3+,上述溫度高達90沒有大部分被氧化,應(yīng)是NH 4+的引入,Fe 2+與NH 4+形成了穩(wěn)定的硫酸亞鐵銨復(fù)鹽,從而阻止了二價鐵的氧化。表6 先通入空氣再加入濾液浸出結(jié)果成分 Cu Ni Cr Zn Fe 浸出率(% 97.01 97.69 96.41 97.63 7.40廢渣(%8.5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

9、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。表7 濾液澄清時間靜置時間(h 18 22 24 28 澄清程度(細小微粒含量較多少量澄清澄清2.4 濾渣的處理壓濾的濾渣經(jīng)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(yè)廢品填埋。表8 濾渣的成分成分 總銅總鎳總鉻六價鉻總鋅總鎘CN -濃度(mg/L18.126.5 3.2 0.2 4.3 0.01標準(mg/L50 10 10 1.5 50 0.3 1.03 結(jié)論電鍍污泥、水以適當(dāng)?shù)谋壤?以電鍍污泥完全溶解為限進行混合,加熱條件(90&#

10、177;5下通入空氣30分鐘,而后加入硫酸,并根據(jù)污泥中鐵的總量,等當(dāng)量(Na +和NH 4+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(xù)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(xù)有價金屬的提取、分離;且廢渣無害化,可按一般工業(yè)固體處置。參考文獻1 陳凡植,陳慶邦,吳對林等.銅鎳電鍍污泥的資源化與無害化處理試驗研究J. 環(huán)境工程, 2001, 19(3: 44-46.2 李紅藝,劉偉京等. 電鍍污泥中銅和鎳的回收和資源化技術(shù)J. 中國資源綜合利用. 2005, (12: 7-10.3 毛諳章,陳志傳等.電鍍污泥中銅的回收J. 化工技術(shù)與開發(fā), 2004