電鍍污泥回收重金屬的新工藝

1、電鍍污泥回收重金屬的新工藝電鍍企業(yè)在污水處理過程中會產(chǎn)生電鍍污泥， 由于電鍍工藝、 鍍 件種類、廢水處理工藝的不同各有差異，污泥成分較復(fù)雜。電鍍污泥 處理不當(dāng)，將嚴(yán)重污染環(huán)境。同時電鍍污泥中含有可以再利用的金屬， 如銅、鎳、鉻、鐵和鋅等。污泥中某 些重金屬的含量遠(yuǎn)高于這些重 金屬在礦石中的含量， 具有很高的利用價值。 即使電鍍污泥中金屬含 量較少，也可以富集。國內(nèi)外采用不同方法回收鋅、鉻、銅和鎳等金 屬。按照對電鍍廢水處理方式的不同，可將電鍍污泥分為分質(zhì)污泥 和混合污泥兩大類：前者是將不同種類的電鍍廢水分別處理而形成 的電鍍污泥，如含鉻污泥、含銅污泥、含鎳污泥和含鋅污泥等，分質(zhì) 污泥在電鍍廢水

2、處理過程中就可以提取金屬， 減少污泥產(chǎn)生； 后者是 將不同種類的電鍍廢水混合在一起進(jìn)行處理而形成的電鍍污泥。 根據(jù) 電鍍廢水處理工藝或條件的不同， 電鍍污泥主要分為鉻系污泥和非鉻 系污泥 2 種：前者除含鉻外還含鐵、鋅、鎳和銅等金屬的氫氧化物。 實(shí)際上多數(shù)電鍍企業(yè)的廢水經(jīng)過處理后得到的大多是混合污泥，尤 其是在我國的珠三角地區(qū)， 雖有大量的電鍍企業(yè)， 為節(jié)省處理電鍍廢 水的成本， 多數(shù)得到的都是混合污泥。 部分混合電鍍污泥根據(jù)焚燒特 性可以用作水泥料，研究其不同特性，可以作無害化處理。但提取有 用金屬更符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)。本實(shí)驗(yàn)測定了某鍍飾廠電鍍污泥中銅、鋅、鉻和鎳含量，以不同 的酸作為浸出劑對電鍍

3、污泥進(jìn)行了浸出實(shí)驗(yàn)， 采用鐵合金還原劑常溫還原低熔點(diǎn)金屬離子，使低熔點(diǎn)重金屬與黑色金屬鐵、鎳、鉻 有效 分離。通過調(diào)整 pH 值，最后沉淀出鐵、鎳、鉻混合金屬氫氧化物。1.實(shí)驗(yàn)材料與方法在酸性溶液中，以銀鹽作催化劑，用過硫酸銨Cr(皿)氧化成Cr(W )。以苯基代鄰氨基苯甲酸作指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液滴定 Cr(W)，過量的硫酸亞鐵銨與指示劑反應(yīng)，溶液呈亮綠色作為終點(diǎn)。 根據(jù)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量計(jì)算出固體廢物浸出液中的總鉻含 量。在檸檬酸銨一氨水介質(zhì)中， 當(dāng)有氧化劑碘存在條件下， 鎳與丁二 酮肟作用產(chǎn)生組成比為 1:4 的酒紅色絡(luò)合物， 可于波長 530nm 處進(jìn)行 分光光度的測定，確定鎳

4、的含量。在弱酸性溶液中，Cu (H )可被KI還原為CuI和碘單質(zhì)，這是一 個可逆反應(yīng)，由于CuI溶解度比較小，當(dāng)有過量的KI存在時，反應(yīng)定 量地向右進(jìn)行， 析出的碘用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定， 以淀粉為指示 劑，間接測得銅的含量。試樣用鹽酸溶解，在pH為5.55.8的條件下，以二甲酚橙為指 示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定鋅。實(shí)驗(yàn)用料取自某鍍飾廠電鍍污水處理產(chǎn)生的電鍍污泥 (含銅、鉻、 鎳和鋅 )。其電鍍污泥含水率為 49.26，分析得出污泥中金屬的含量 分別為銅 1.51、鉻 2.3 4、 鎳 0.20和鋅 13.37。電鍍污泥的浸出過程 500ml 的燒杯中進(jìn)行， 每次取烘干后的污泥 的質(zhì)

5、量5g,用一定量的強(qiáng)酸邊攪拌邊浸出。以不同酸或混合酸、加酸量、液固比、浸出時間為影響因素，研究其對金屬離子浸出率的影金厲浸岀率（開）浸出液中金屬量”屈疑出前污泥中金屬最從理論上計(jì)算，上述所要處理的金屬離子都能被酸浸出實(shí)際上存在許多干擾因素，多數(shù)研究人員實(shí)驗(yàn)結(jié)果金屬浸出率在 90%左右。 本實(shí)驗(yàn)要找出主要干擾因素，實(shí)現(xiàn)金屬離子、特別是重金屬離子大于 95%以上直至99%被浸出。圖1圖6的實(shí)驗(yàn)基本條件如下：干污泥 5g，液固比（加入水質(zhì) 量與污泥質(zhì)量之比）為3:1,常溫，電動攪拌1h。實(shí)驗(yàn)中分別加入分 析級的鹽酸（36.7%）、硫酸（98%）、硝酸（68%）和王水（濃硝酸：濃鹽 酸=1:3 洛 1

6、0 mL。還原劑鐵錳合金成分如下：Mn 83%, C 0.4%, S i 1.（%，其余為 鐵，不含重金屬。用強(qiáng)堿調(diào)整pH值，沉淀黑色金屬，pH取值如表1所示。廢水處 理達(dá)標(biāo)后排放。表1 一些氫氧化物沉淀和溶解所需的 pH值開始機(jī)淀的陽值pH直化物原始儂度(0” 1 moL/L)原始濃度（1 moL/【J沉淀完全沉淀開始洛解Cu(OH),4.65, 26.74.04, 912155.46. 4®.O10, 5B6l77. 79. 5=2.結(jié)果與討論2.1不同酸浸出劑對金屬浸出率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1圖3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸在本實(shí)驗(yàn)條 件下，對污泥中各種金屬離子浸出率最高，鹽酸次之。

7、與其他作者實(shí) 驗(yàn)結(jié)果相比，基本相同，但有的是鹽酸浸出率最高，硫酸浸出率較差 原因是污泥中有不同的干擾離子存在，不同廠家的電鍍污泥成分不 同。圏】 不同擬出剤對銅鋅浸陽率的影響so圏2不同浸岀劑對輅浸出率的影響圖3不同闈出劑對銀浸岀率的彩響2.2加酸量對金屬浸出率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，硫酸加入量 15mL時，浸出率 達(dá)到穩(wěn)定的高值，繼續(xù)增加硫酸加入量意義不大；原因是酸量少時，化學(xué)反應(yīng)速度慢，加到15mL酸時，理論計(jì)算達(dá)到了本實(shí)驗(yàn)生成硫 酸鹽化學(xué)平衡所需要的酸量2倍，提高了反應(yīng)速度。0080N)402Qii川57r51012.5 IS 17.5加醴戢（niLIS

8、4 硫繼加人肚對金屬覆出率的影響2.3液固比對金屬浸出率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，其他實(shí)驗(yàn)條件不變，液固比為 3:1時，浸出率達(dá)到最大值，增加和減少液固比，浸出率都將降低，原因可能與液固反應(yīng) 界面接觸是否充分有關(guān)。液周比圖5液固比對金屬浸出率的彫響2.4浸出時間對金屬浸出率的影響加硫酸15m L,常溫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。浸出時間達(dá)到1 h后，金屬浸出率基本穩(wěn)定，不同的攪拌強(qiáng)度對浸出平衡時間有影響，通過強(qiáng)化攪拌實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際影響不大。0070 I I0I3攪出時間Ch)圖6侵出時間對金屬浸出率的影響通過優(yōu)化浸出工藝參數(shù)之后，本實(shí)驗(yàn)金屬銅鋅、鉻、鎳的浸出率分別為97.38%、94 .

9、96%和92.00%。其中銅鋅的含量作為一個整 體分析和處理，是考慮將其作為銅合金生產(chǎn)原料不再分離。電鍍污泥中回收金屬采用酸浸工藝國內(nèi)外研究很多，陳凡植等 研究采用了常溫下硫酸浸出、 鐵屑置換、 多步沉淀凈化制取硫酸鎳和 固化處理工藝綜合利用電鍍污泥，得到海綿狀銅粉，回收率達(dá)95，還可得到工業(yè)純的硫酸鎳，鎳回收率大于 80。劉俊等研究了從電 鍍鋅廢渣中回收制備鋅產(chǎn)品的工藝條件， 采用酸浸取、 氧化除鐵、 錳 和置換除去重金屬離子等過程，制得了堿式碳酸鋅和氧化鋅 2 種產(chǎn) 品，鋅回收率達(dá)到 80以上。本實(shí)驗(yàn)電鍍污泥中重金屬浸出率達(dá)到 97以上。 浸出液與固體污泥分離以及重金屬的回收率， 參考上述

10、作 者的研究結(jié)果， 同樣可以認(rèn)為是非常重要的。 金屬離子浸出液從污泥 中高效、快速、 95 以上分離出來，是比較困難的。本實(shí)驗(yàn)選擇不 同的調(diào)理劑，促進(jìn)固體污泥中毛細(xì)水、吸附水有效分離。同時采用多 級的真空分離和離心分離技術(shù)， 使浸出液快速有效分離， 通過分析達(dá) 到 95以上。從浸出液中首先要沉淀重金屬， 然后再沉淀黑色合金。 用鐵和錳 鐵合金塊在浸出液中直接還原銅、 鎳和鋅。25 C時在酸性溶液中有關(guān) 離子的電極電位分別是 Fe2+ Fe：-0.440 (V)，Cu2+Cu :0 .345(V)，Ni2+ /N i: -0.257 (V),實(shí)驗(yàn)中，pH調(diào)至4,加入化學(xué)計(jì)量(與銅離子反應(yīng)) 的鐵

11、塊，先還原銅離子， 分離后再加化學(xué)計(jì)量的鐵 (與鎳離子反應(yīng) ) 還 原鎳離子。25C時在中性溶液中有關(guān)離子的電極電位分別是，Zn2+/Zn： - 0.7 628(V),M n2+/ Mn :-1.029( V )，用鐵錳合金在調(diào)制 pH = 6.0- 6.3 時 還原鋅離子發(fā)生的反應(yīng)Fe+Cu2+Fe2+CuFe+ N2i+Fe2+NiMn + Zn2+ Mn2 + +Zn沉淀物中取出遠(yuǎn)超過化學(xué)反應(yīng)加入量的錳鐵塊，固體物質(zhì)為銅、 鎳和鋅粉。通過分析，浸出液中 99以上含量的銅、鋅沉淀下來。 然后根據(jù)表1,調(diào)整pH,沉淀出鐵、錳、鉻混合金屬氫氧化物。用鐵錳合金作還原劑， 部分鐵和錳離子進(jìn)入要處理

12、的溶液。 如不 處理錳離子,要引起排放的水二次污染。當(dāng)調(diào)整 pH= 9.5時,廢水中 錳離子濃度經(jīng)計(jì)算為0.06mg/ L,經(jīng)分析為0.050.075mg/ L(國家廢 水一級排放標(biāo)準(zhǔn)2.0 mg/L )，多數(shù)錳離子以Mn (OH)的形式沉淀， 進(jìn)入鐵、鉻金屬氫氧化物混合物中,作為鐵合金生產(chǎn)原料。從以上數(shù)據(jù)看出,本工藝實(shí)現(xiàn)了重金屬和黑色金屬的有效分離 和回收,金屬的浸出率和回收率相對較高, 金屬混合物可用于銅合金 生產(chǎn),黑色金屬混合物可用于鐵合金生產(chǎn)。經(jīng)比較,采用錳鐵塊常溫 還原低熔點(diǎn)金屬離子鋅, 比單獨(dú)使用純錳作還原劑費(fèi)用低很多。 不單 獨(dú)去分離每一種金屬離子,并采用錳鐵合金作混合還原劑是本研究 的特色和創(chuàng)新點(diǎn)。3.結(jié)論( 1 ) 液固比 (加入水質(zhì)量與污泥質(zhì)量之比 ) 為