＊楊 簫（宿遷久巨環(huán)?？萍加邢薰?江蘇 223806）

淺析電鍍含銅和含鎳污泥的資源化回收工藝

＊楊 簫（宿遷久巨環(huán)?？萍加邢薰?江蘇 223806）

電鍍行業(yè)快速發(fā)展使產(chǎn)生的電鍍廢水不斷增加，電鍍污水經(jīng)過處理就成為了電鍍污泥，其中包含了多種重金屬元素，如果處理不當(dāng)則會污染環(huán)境、威脅人類的身體健康，也是對不可再生的金屬資源的浪費。銅和鎳作為電鍍污泥中的主要的重金屬成分，有很大的回收再利用價值，用酸浸電解法和酸浸法都能夠有效地對電鍍污泥中的銅和鎳進行回收。本文介紹了電鍍污泥的來源以及其對人體的危害，并對目前我國主要的處理電鍍污泥的方法進行了闡述。

電鍍污泥；銅；鎳；資源回收

1.電鍍污泥的來源和性質(zhì)

電鍍是一種利用電化學(xué)的方法對金屬或者非金屬的表面進行裝飾、防護以及獲取一些新的性能的工藝。由于電鍍有非常廣泛的應(yīng)用，因此在我國成立了很多家電鍍生產(chǎn)廠，使其成為了我國重要的加工行業(yè)，對于經(jīng)濟的發(fā)展有著重要作用。雖然我國電鍍的生產(chǎn)能力很強，但是技術(shù)卻比較落后，與發(fā)達國家相比鍍銅、鎳等物料的利用率低、并且電鍍工業(yè)的水耗遠高于國際的平均水平。由于生產(chǎn)規(guī)模大，我國每年都會產(chǎn)生大量的電鍍污水，經(jīng)過沉淀處理后則會產(chǎn)生大量的電鍍污泥，污泥中存在大量的有害金屬，如果處理不當(dāng)就會形成二次污染，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成巨大的影響。電鍍污泥長期堆放，會嚴(yán)重的污染地下水和土壤，被植物吸收和聚集，人類食用了這些含有重金屬的食物后會引起慢性中毒，嚴(yán)重危害人們的健康。這些重金屬離子污染地下水源，導(dǎo)致很多地方的水因為重金屬超標(biāo)而不能飲用，導(dǎo)致水質(zhì)性缺水，影響人們的生活質(zhì)量。同時，每年我國經(jīng)電鍍污泥流失了各種類的重金屬超過幾千噸，造成了極大的資源浪費。因此要采取科學(xué)的措施對電鍍產(chǎn)生的電鍍污泥進行處理，減少其對環(huán)境的破壞和對人體健康的影響，并且從中回收鎳、銅等重金屬，減少資源的浪費，對資源進行合理、充分的利用。

2.電鍍污泥處理和回收現(xiàn)狀

(1)固化/穩(wěn)定化技術(shù)

固化/穩(wěn)定化技術(shù)是一種對固體廢物進行無害化處理的技術(shù)，具體的方式有水泥固化、石灰固化、熱塑性固化等，水泥、瀝青和玻璃水常用的固化劑。用固化/穩(wěn)定化技術(shù)處理電鍍污泥，主要是利用在電鍍污泥中加入固化劑后會一起固化，使有害物質(zhì)在固化體中不能向外擴散，從而解決電鍍污泥的污染問題。固化/穩(wěn)定化技術(shù)中水泥固化能夠有效地處理電鍍污泥中的重金屬，并且這種方式所需要的價格比較便宜，并且水泥和其他所用添加劑容易獲得并且價格低廉，所用操作比較簡單，固化的效果也比較好。只不過水泥固化技術(shù)的增容率較高，填埋所需費用在不斷增加，在固化體進出率法規(guī)越來越嚴(yán)格的情況下，這種技術(shù)的前景并不樂觀。

(2)熱化學(xué)處理技術(shù)

熱化學(xué)處理技術(shù)包含焚燒法和低溫?zé)岱纸夥ǖ确椒ā７贌ň褪菍㈦婂兾勰嘣诜贌隣t內(nèi)通入過量空氣使其充分燃燒，將污泥完全焚毀。熱分解技術(shù)處理電鍍污泥是近些年來新出現(xiàn)的一種方法，其主要是在無氧或者含氧量極低的情況下將電鍍污泥加熱到一定溫度，使其分解成油、氣體和碳等可燃物。熱化學(xué)處理能夠?qū)㈦婂兾勰嗪械亩拘越档?，并且能夠快速的降低污泥的容量，還能夠?qū)⑽勰嘀械挠杏玫某煞旨右岳?，不僅能夠有效處理電鍍污泥，還能夠充分的利用廢棄資源，但是目前這種方法的能耗較高還需要進一步的研究、改進。

(3)填海和堆放

填海和堆放曾經(jīng)被用于處理電鍍污泥，填海是將電鍍污泥在選定的地點直接傾倒如海洋之中，堆放則是將電鍍污泥中和處理之后在堆放場堆放。雖然目前要求對填海和堆放的廢棄物進行嚴(yán)格的處理，但是由于浸出作用還是會對海洋和土地造成污染，因此目前這兩種處理方式并不理想。

(4)微生物處理技術(shù)

微生物處理技術(shù)包括微生物吸附法、污泥堆肥以及微生物浸取法等，微生物處理技術(shù)的優(yōu)點主要在于效果好，價格便宜，并且不會造成二次污染。因為這些優(yōu)點很多學(xué)者在研究用微生物處理技術(shù)處理含鉻、銅等重金屬的固體廢料。有學(xué)者通過化學(xué)堆肥的方法對含鉻污泥進行了處理，發(fā)現(xiàn)此方法能夠使電鍍污泥的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改善，并且污泥中鉻的含量有明顯的下降。不過由于微生物法處理電鍍污泥時污泥中高含量的重金屬對于微生物有著非常大的毒害作用，嚴(yán)重影響了這一技術(shù)在處理電鍍污泥中的應(yīng)用，未來此方法應(yīng)該在降低重金屬對微生物的毒害作用，培養(yǎng)適應(yīng)能力強、治廢效率高的菌種上進行深入的研究。

(5)重金屬回收技術(shù)

重金屬回收技術(shù)中的首要步驟是對電鍍污泥進行選擇性浸出處理，根據(jù)浸出的方式不同可以分為酸浸和氨浸，經(jīng)過浸出處理后污泥中的重金屬將以金屬離子態(tài)或者絡(luò)合離子態(tài)浸出，然后就可以對浸出液中的重金屬元素進行分離和回收。氨浸法與浸酸法相比，其選擇性更好，但是需要的條件也更苛刻，目前國際上選擇氨浸的方法較多。氨浸浸出的重金屬離子可以經(jīng)過液-液萃取、分布沉淀以及離子交換等方式進行分離和回收。

(6)材料化技術(shù)

使用材料化技術(shù)對電鍍污泥進行處理主要是以電鍍污泥為原料來生產(chǎn)建筑或其他材料。如利用電鍍污泥進行燒磚、燒制陶瓷等，就目前的研究來看，燒磚是電鍍污泥材料化處理的主要方式，并且目前的工藝可以燒制出強度達到200號磚標(biāo)準(zhǔn)的磚，據(jù)研究表明，只要工藝條件合適此方法不會造成二次污染。用電鍍污泥和黏土的混合物進行陶瓷燒制時，電鍍污泥的物理性質(zhì)以及預(yù)制污泥與黏土的混合物似的攪拌時間決定了燒制出陶瓷的質(zhì)量。

3.回收電鍍污泥中銅和鎳的工藝

電鍍污泥中含有多種重金屬，由于金屬是不可再生資源，隨意處理電鍍污泥是對資源極大的浪費，因此如何有效的回收電鍍污泥中的銅、鎳等重金屬是研究人員研究的重點，下文介紹了幾種從電鍍污泥中回收銅和鎳的工藝。

(1)酸浸電解法回收銅

電解法處理含銅廢水進行銅的回收再利用是一種常見的回收利用銅的方式，并且這種方法的設(shè)備費用和使用費用均不高，只不過對于低濃度的含銅廢水利用效果并不好。酸浸法電解回收銅是研究人員研究的一種回收銅的工藝，此工藝的主要流程是：先將電鍍污泥用硫酸酸化，經(jīng)過酸化后電鍍污泥中的重金屬主要以硫酸鹽的形式存在。然后以不銹鋼為陰極，鈦涂釕銥為陽極，并控制電極間距為3．5cm，電鍍廢液的模擬液微電解液在直流電壓下進行電解回收銅。在此流程中槽電壓、電解液的pH以及樣機材料的種類是影響電解回收銅的主要因素，根據(jù)研究人員對不同槽電壓、電解液的pH以及陽極材料在電解回收銅中試驗中效果進行探究，發(fā)現(xiàn)隨著槽電壓的增加，會使得在相同時間內(nèi)銅的回收率增加，但是如果電壓大于3．0時會出現(xiàn)陰極析氫嚴(yán)重的狀況，造成回收率下降。同時此試驗中pH較低時銅的回收率比較好，根據(jù)實驗表明pH為0．3時最適合銅的電解回收。在陽極材料選擇的試驗中，發(fā)現(xiàn)使用不銹鋼的陽極時鉻、鐵的隨著時間的增長為大量增加，而使用鈦涂釕銥為陽極實則不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，不會影響后續(xù)工藝。

(2)酸浸電解法回收鎳

酸浸法電解回收鎳的工藝的裝置和電解銅所用的裝置基本相同，據(jù)研究表明在高溫下電解去除率和能耗的變化都對鎳的回收有利，因此電解鎳的裝置較電解鎳在電解槽外多了一個水浴加熱鍋來控制電解液的溫度。此工藝的主要流程是，先將電鍍污泥用硫酸酸化，使電鍍污泥中的重金屬主要以硫酸鹽的形式存在。然后以不銹鋼為陰極，鈦涂釕銥為陽極，并控制電極間距為3．5cm，電鍍廢液的模擬液微電解液在直流電壓下進行電解回收鎳。影響此實驗鎳回收效果的因素主要有槽電壓、pH值和硼酸的加入量，通過實驗表明在槽電壓為5．5V、原始pH為5．5，并加入20g硼酸時，鎳的回收率最高，但是也只有百分之五十多。

(3)酸浸法回收電鍍污泥中的銅鎳

酸浸法回收電鍍污泥中的銅鎳的主要工藝流程是將電鍍污泥烘干、研磨、篩分后進行浸提，最后進行固液分離。具體的實驗步驟是在烘干好的污泥中加入一定體積分數(shù)的硫酸進行攪拌，在一定的攪拌速率和溫度下進行浸取，一定時間后進行過濾，從而得到銅和鎳。此實驗的浸出率主要受到固液比、硫酸濃度、攪拌速率進出時間和浸取溫度的影響。通過研究人員對上述條件進行的優(yōu)化，確定在此方法中最佳的固液比為1∶10，最佳的硫酸體積分數(shù)是30%，最合適的攪拌速度是700r/min，最佳的浸出溫度和時間分別為25℃，和40min。經(jīng)過在最佳試驗下進行的實驗，并通過火焰原子分管光度計對得到的固體進行檢測，發(fā)現(xiàn)此方法中銅和鎳的進出率都超過了95%，經(jīng)過此條件的處理，原電鍍污泥中大部分的銅和鎳被浸出，此時新的廢物中重金屬等含量已經(jīng)很低，可以有效的防止電鍍污泥對環(huán)境的污染。此實驗中還嘗試了用天然高分子纖維材料對進出液中的銅和鎳元素進行吸附，并實現(xiàn)了重金屬元素銅和鎳的回收，實現(xiàn)了電鍍污泥的重復(fù)利用，節(jié)約了資源。

4.結(jié)論

電鍍工業(yè)中產(chǎn)生的大量廢水會破壞環(huán)境，影響人的身體健康，需要對其進行相應(yīng)的處理。目前常用的處理電鍍污泥的方法有固化/穩(wěn)定化技術(shù)、熱化學(xué)處理技術(shù)、填海和堆放、微生物處理技術(shù)、重金屬回收技術(shù)、材料化技術(shù)。電鍍污泥中含有大量的銅和鎳，對它們進行回收和再利用能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約資源，酸浸法、酸浸電解法能夠?qū)﹄婂兾勰嘀械你~和鎳進行有效的回收，實現(xiàn)銅和鎳的再利用。

[1]李盼盼,彭昌盛．電鍍污泥中銅和鎳的回收工藝研究——污泥的酸浸出工藝[J]．電鍍與精飾,2010,32(1):37-40．

[2]楊振寧,陳志傳,高大明等．電鍍污泥中銅鎳回收方法及工藝的研究[J]．環(huán)境污染與防治,2008,30(7):58-61．

[3]李彩麗．含鎳電鍍污泥中鎳的回收和綜合應(yīng)用[D]．太原理工大學(xué),2010．

[4]董萬強,李軍,黃雯琦等．酸浸法回收電鍍污泥中銅鎳[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2016,v．39(s1):307-310．

[5]黃衛(wèi)東,張煥然．電鍍污泥資源化利用技術(shù)及處置工藝現(xiàn)狀[J]．世界有色金屬,2016(2):32-36．

[6]鄒書劍．電鍍污泥中銅和鎳的資源化利用研究[D]．中山大學(xué), 2008．

楊簫（1986～），男，宿遷久巨環(huán)?？萍加邢薰?，研究方向：金屬廢棄物的資源化綜合利用。

(責(zé)任編輯王恒）

Analysis of the Resources Recovery Technology for Electroplating Coppercontaining and Nickel-containing Sludge

Yang Xiao
(Suqian Jiuju Environmental Protection Technology co., LTD, Jiangsu, 223806)

The rapid development of electroplating industry results in the constant increase of electroplating wastewater and the electroplating wastewater will turn to electroplating sludge after the processing, which contains a variety of heavy metal elements, if they do not get proper processing, they will pollute the environment and threaten human's health, besides that is also the waste of the nonrenewable metal resources. Copper and nickel, as the main heavy metal content of electroplating sludge, it has great recycling value and using the acid leaching and electrolysis method can effectively recycle the copper and nickel in electroplating sludge. This paper introduces the source and harm to human body of electroplating sludge, besides, it expounds the main method of processing electroplating sludge.

electroplating sludge；copper；nickel；resources recovery

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