電鍍污泥中金屬元素的回收

電鍍行業生產或作業過程中產生的廢液或廢水經處理后產生的污泥被稱為電鍍污泥。電鍍污泥又可分為電鍍分質污泥和電鍍混合污泥。電鍍分質污泥是將同種類電鍍廢液(廢水)進行處理而得到的主要含某種重金屬元素的電鍍污泥，如含銅污泥、含鎳污泥、含鉻污泥等。電鍍混合污泥指的是將不同鍍種或不同生產工藝所產生的電鍍廢液(廢水)匯集到廢水池中再集中處理而得到的主要含有兩種及以上金屬元素的電鍍污泥，如銅鉻污泥、銅鎳污泥等。

     電鍍污泥的化學成分和物質組成復雜，結晶度低，結晶粒度小，含有尖晶石、磷酸鹽、石膏等多種物相以及大量非晶態物質。

    研究發現電鍍污泥中的常規化合物主要有Al2O3、Fe2O3、NiO、CuO、ZnO、Cr2O3、SiO2、CaO、SO3、P2O5、Na2O、MgO等。

     電鍍污泥的有價金屬回收技術主要有火法工藝、濕法工藝與火法-濕法聯合工藝?；鸱üに囍饕獮槿蹮挿?，熔煉過程中向污泥中添加一定的還原物質和輔料，通過高溫熔煉實現回收有價金屬的目的。

     濕法工藝是首先通過浸出將電鍍污泥中的有價金屬組分轉移至液相，再對浸出液進行后續處理回收目標組分。浸出方式主要有酸浸、氨浸和微生物浸出，浸出液的處理方法包括選擇性沉淀、溶劑萃取、電解沉積、離子交換、還原等。

     火法-濕法聯合工藝又稱為焙燒浸出法，其原理是先利用高溫焙燒預處理污泥中的雜質，然后用酸、水等介質提取焙燒產物中的有價金屬?；鸱?minus;濕法聯合處理工藝有利于實現有價金屬的提取、分離，但存在工藝流程長、能耗高等缺點。

1、濕法工藝

     主要包括酸浸法、氨浸法和焙燒-浸出法。

1.1、酸浸法回收銅、鐵、鋅、鎳、鉻

     酸浸法主要是以鹽酸、硝酸、硫酸等無機酸為浸取劑，從電鍍污泥中浸出提取可溶性金屬離子的一種方法。

     易龍生等利用硫酸浸出的方法處理含銅4.648%的電鍍污泥，研究顯示硫酸濃度1mol/L、液固比15∶1的條件下，污泥中銅的浸出率達到90%。然后對浸出液進行萃取-反萃取，最終銅的回收率達到85%。

     Ruijing等利用鹽酸浸出法回收電鍍污泥中的銅和鐵。在浸出溫度40℃、液固比為10∶1的條件下、鹽酸濃度為1.5mol/L，銅和鐵的浸出率分別達到80.6%和40%。

     王伍等對采用酸浸法處理銅、鋅、鎳含量分別為2.17%、0.61%、0.6%的電鍍污泥。在液固比1∶1、反應時間0.5h、溫度30℃的條件下，通過2mol/L硫酸浸出，銅、鋅、鎳的浸出率分別達到95%、99%、99%以上。

    李強等利用硫酸浸出電鍍污泥，然后利用Lix984N萃取銅、氧化沉鐵、Na2SO4沉鋅、Na2CO3沉鎳、沉淀劑沉鉻。最終，銅、鐵、鋅、鎳和鉻的回收率均大于96%。

     酸浸法處理電鍍污泥雖然有價金屬回收率較高，但過程中會產生廢酸以及含廢水等，這些產物容易引起二次環境污染。此外，浸出液中含有復雜的有價金屬，分離提純困難，而且對設備腐蝕較嚴重，操作環境差，不利于工業化實施。

     針對上述問題，南陽東方應用化工研究所提出了一種由電鍍污泥生產堿式碳酸鋅/七水硫酸鋅和氧化鐵顏料的方法，該方法適宜于處理含有鈣、鐵、鋅元素的電鍍污泥。

     工藝過程：

     首先用酸分解電鍍污泥收得主要成分為硫酸鐵和硫酸鋅的酸浸出液和酸浸殘渣。酸浸殘渣主要成份為硫酸鈣，用作水泥生產的原料。

     采用沉淀法工藝分離出酸浸出液中的鐵收得鐵沉淀物，再將鐵沉淀物酸浸、還原、凈化得純凈的硫酸亞鐵溶液，采用堿循環法工藝生產氧化鐵工業顏料，氧化鐵顏料生產過程所產生的廢水送綜合利用工序回收氨水循環用于氧化鐵顏料制備。分離鐵后溶液采用沉淀法工藝收得堿式碳酸鋅產品，也可以用于生產七水硫酸鋅。

     該工藝所產氧化鐵顏料產品符合GB/T1863-2008標準，質量接近硝酸法產品質量，堿式碳酸鋅符合HG/T2523-2016標準，七水硫酸鋅符合HG/T2326-2015標準，工藝過程無廢水、廢氣產生，所得廢渣主要成分為鈣，為一般固廢，可用作水泥生產原料。

1.2、氨浸法回收銅、鎳

     氨浸法是以氨、氨+銨鹽等作為浸取劑，從電鍍污泥中浸出提取可與氨形成配合物的金屬離子的方法。

     易龍生等利用還原氨浸工藝回收電鍍污泥的銅和鎳。以質量分數20%的氨水為浸出劑，在固液比1∶15、(NH4)2CO3和Na2SO3濃度分別為0.3mol/L和0.4mol/L、浸出溫度70℃、浸出時間3h條件下浸出，銅和鎳的浸出率分別為95.84%和90.12%。

     劉偉等利用氨浸法回收電鍍污泥中的銅和鎳。浸出前電鍍污泥中銅和鎳的含量分別達到1.45%和3.01%。將電鍍污泥在浸出時間1.5h、室溫、液固比3∶1條件下浸出，銅和鎳的浸出率為89.6%和86.3%左右。

     王吉華等通過氨浸法和離子交換相結合的方法回收電鍍污泥中的銅。在固液比1∶3、浸出時間50min、浸出溫度35℃條件下，采用濃度為12%的氨水浸出，銅的浸出率達到95%以上。

     氨浸法處理電鍍污泥，具有銅和鎳回收率高、選擇性好、腐蝕性弱等優點;但是氨揮發性強、操作環境差等缺點阻礙了其在工業上的應用與發展。

1.3、焙燒-浸出法回收鉻、鋅、銅、鎳、鐵

     焙燒-浸出法是指將電鍍污泥進行高溫焙燒，去除其中的雜質，然后將其中的有價金屬進行浸出。因為電鍍污泥含量的不同及浸出工藝不同，所以電鍍污泥的焙燒預處理的目的不同。

     鄭智等對鉻和鋅的含量分別為3.55%和3.18%的電鍍污泥采用焙燒-浸取法回收。將電鍍污泥置于600℃條件下進行焙燒，然后將焙燒后的物料在液固比10∶1、攪拌時間70min、浸出溫度30℃條件下通過3mol/L的NaOH浸出，鉻和鋅的浸出率分別達到95.10%和93.23%。

     周雪等利用焙燒-浸出法處理含鉻和鋅分別為6.75%和10.90%的電鍍污泥。電鍍污泥與1.0~1.1倍的Na2CO3均勻混合，在焙燒溫度700℃、焙燒時間1.5h的條件下進行焙燒，然后通過水浸出灰渣。鉻和鋅的浸出率均為50%左右

     黨曉娥等利用鈉化焙燒回收電鍍污泥中的鉻和鋅。以Na2CO3+CaO作為添加劑，將電鍍污泥與等量Na2CO3和CaO均勻混合，在焙燒溫度950℃、焙燒時間1h條件下進行焙燒，然后將焙燒后的物料水浸，鉻和鋅的浸出率分別為83.24%和67.90%。

     鄭順等利用氯化焙燒-弱酸浸出實現對電鍍污泥中的銅、鎳、鐵的回收。以氯化銨為氯化劑，先將電鍍污泥置于400℃條件下焙燒。然后在浸出時間為45min、浸出溫度為45℃、液固比為4∶1條件下經過酸度為1mol/L鹽酸浸出，銅和鎳的浸出率分別為97.48%和87.65%。另外，該電鍍污泥中鐵的物相分析指出鐵不會被氯化，所以鐵的浸出率只有26.83%。

     陳嫻等通過還原焙燒-酸浸對電鍍污泥中的銅、鋅、鎳進行回收。焙燒之前電鍍污泥中銅、鎳、鐵的質量分數分別為10.05%、3.42%、0.45%。先按電鍍污泥∶煤粉∶CaCO3質量比200∶20∶1均勻混合，將混合后的物料置于700℃下焙燒，然后將焙燒后的物料在浸出時間80min、液固比10∶1、常溫條件下通過10%的硫酸溶液浸出，銅、鋅、鎳的浸出率分別達到95.69%、41.68%、15.34%。

     與酸浸法和氨浸法相比，焙燒-浸出法能減少浸出過程中浸出劑的用量。但是在實際應用中，焙燒—浸出法需要對電鍍污泥進行焙燒，整個焙燒過程大量的熱能被浪費，且生產成本較高，因此該方法的應用與推廣受到了限制。

2、火法工藝

     包括熔煉法回收和焚燒法回收。

2.1、熔煉法回收銅、鋅、鎳

     熔煉法是以煤炭、焦炭等作為燃料，同時添加白云石、石灰石、銅礦石等作為還原物質，用來回收電鍍污泥中銅、鋅、鎳等金屬的一種方法。前人研究發現添加劑的種類與用量等因素對工藝存在較大影響。王靜等利用高溫熔煉技術回收電鍍污泥中的銅。熔煉前的銅含量為9%~15%，通過烘干-制磚-粗煉-精煉等工藝組成的高溫熔煉技術對電鍍污泥進行熔煉，最后銅的回收率達到95%以上。

     陽倫莊等采用密閉還原熔煉工藝回收電鍍污泥中的銅和鋅。處理的電鍍污泥中銅和鋅含量分別為6.14%和4.55%。將電鍍污泥與炭精、還原煤、石英石一起放入密閉熔煉爐進行還原熔煉，最終，銅的回收率為90%~95%，鋅的回收率為60%~70%。

     吳艷新等發明了一種采用低吹熔池熔煉工藝處理電鍍污泥的方法。將銅、鎳含量分別為2.5%和3.5%的電鍍污泥先干燥，然后根據電鍍污泥∶石英石∶碎煤∶鐵礦=100∶20∶12∶72的質量比進行配料，均勻混合，通過上料系統連續加料，低吹爐底部氣體噴槍入爐煤氣，壓縮空氣，且煤氣中的碳與壓縮空氣中的氧氣摩爾比為1∶2，控制熔煉溫度在1050~1300℃，最后成功回收銅鎳合金。

     熔煉法能夠減少污泥體積，有效降低一部分有毒物質，促進金屬物質反應。但是由于電鍍污泥含水量高，熱值低，而且金屬含量少而散，所以熔煉法有高能耗、金屬回收單一、煙氣難以達標排放等缺點。因此，如何無害化處理煙氣是熔煉法當前急需解決的關鍵技術。

2.2、焚燒法回收銅、鎳、鋅、鉻

     焚燒法是對電鍍污泥進行焚燒，通過減少電鍍污泥的質量、體積及成分，增加金屬在電鍍污泥中的占比，然后對其進行回收的一種方法。嚴建華等利用焚燒法回收電鍍污泥中的銅、鎳、鋅。在900℃下對銅、鎳和鋅含量分別為1.91%、0.25%和0.4%的電鍍污泥進行焚燒，銅、鎳和鋅的析出率分別為36.6%、40.1%和59.6%。

     蔣旭光等利用焚燒法回收了電鍍污泥中的銅、鋅和鉻。將銅、鋅和鉻含量分別為2.58%、0.1%和2.88%的電鍍污泥在900℃條件下進行焚燒，銅、鋅和鉻的析出率分別為68.95%、21.05%和3.10%。

     焚燒法具備操作簡便，節約成本的優點，但是回收率低、容易造成空氣污染等問題限制了焚燒法的發展。

3、生物法工藝

     通過微生物來分解固體廢物中可降解的物質，使固體廢物達到資源化及其無害化的一種處理方法;生物處理法主要有生物吸附法和生物浸出法兩種

3.1、生物吸附法回收鉻

     生物吸附法是一種新興的技術，指利用藻類和微生物菌體對電鍍污泥中的有價金屬進行吸附，特別是那些不易被吸附的金屬，從而達到回收的目的。李福德等采用硫細菌等對紅光實業股份有限公司電鍍廢水微生物治理工程產生的污泥中的鉻進行提取，對鉻的提取率達84%。

3.2 、生物浸出法回收銅、鋅、鎳、鉻

     生物浸出法是指將電鍍污泥經過特定微生物浸出，把有價金屬變成可溶性的金屬離子，然后采取合適的方法將金屬離子進行分離回收。張在海等利用超高溫古細菌回收電鍍污泥的銅、鋅、鎳。電鍍污泥經過超高溫古細菌浸出，采取固液分離，濾液進行硫化物沉銅，然后利用沉銅濾液進行硫化沉鋅鎳，將得到的硫化銅精礦和硫化鋅鎳精礦再次經過超高溫古細菌浸出，然后采取萃取以及旋流電積等方法即可制得金屬銅、金屬鋅、金屬鎳，且回收率分別達到98.4%、99.8%和99.8%。畢文龍等通過生物浸出法處理電鍍污泥。利用A.ferroxidansLX5和A.thiooxidansTS6對含固率為3%的電鍍污泥進行為期15天的瀝浸處理，最終，鉻、銅、鎳的浸出率分別達到85.1%、96.8%和92.9%。

     生物處理法具備吸附金屬性能強、操作過程簡便、回收效率高等優勢;但是也有培養菌種耗時較長，菌種反應效率還有待提高等缺點，從而阻礙了生物處理法的產業化應用。

     目前，具有工業應用價值的電鍍污泥處理工藝為濕法。

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