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) 污泥在電鍍廢水處理過程中就可以提

2、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。本實驗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污泥進行了浸出實驗，采用鐵合金還原劑常溫還原低

3、熔點金屬離子，使低熔點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.實驗材料與方法在酸性溶液中，以銀鹽作催化劑，用過硫酸銨Cr()氧化成Cr ()。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()，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。根據(jù)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量計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處進行分光光度的測定，確定鎳的含量。在弱酸性溶液中，Cu () 可被K I還原為CuI和碘單質(zhì)，這是一 個可逆反

4、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。實驗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的燒杯中進行，每次取烘干后的污泥的質(zhì)量5g，用一定量的強酸邊攪拌邊浸出。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響。

5、從理論上計算，上述所要處理的金屬離子都能被酸浸出。實際上 存在許多干擾因素，多數(shù)研究人員實驗結(jié)果金屬浸出率在90左右。本實驗要找出主要干擾因素，實現(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的實驗基本條件如下：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。實驗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 )各10 mL。還原劑鐵錳合金成分如下：Mn 83，C 0.4，S i 1.0，其余為鐵，不含重金屬。用強堿調(diào)整pH值，沉淀黑色金屬，pH取值如表1所示。廢水處理達標(biāo)后排放。 表1 一些氫

6、氧化物沉淀和溶解所需的pH值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驗結(jié)果如圖 1圖3 所示。實驗結(jié)果表明，硫酸在本實驗條件下，對污泥中各種金屬離子浸出率最高，鹽酸次之。與其他作者實 驗結(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。 2.2 加酸量對金屬浸出率的影響實驗結(jié)果如圖 4 所示 。由圖4可知，其他實驗條件不變，硫酸加入量15mL時，浸出率 達到穩(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， 理論計算達到了本實驗生成硫酸鹽化學(xué)平衡所需要的酸量2倍

7、，提高了反應(yīng)速度。 2.3 液固比對金屬浸出率的影響實驗結(jié)果如圖5所示。由圖5 可知，其他實驗條件不變，液固比為3:1時，浸出率達到最大值，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) 。 2.4 浸出時間對金屬浸出率的影響加硫酸15m L，常溫。實驗結(jié)果如圖6所示。浸出時間達到1 h后，金屬浸出率基本穩(wěn)定，不同的攪拌強度對浸出平衡時間有影響，通過強化攪拌實驗，發(fā)現(xiàn)實際影響不大。 通過優(yōu)化浸出工藝參數(shù)之后，本實驗金屬銅鋅、鉻、 鎳的浸出率分別為97.38 、94 .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

8、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，鋅回收率達到80以上。本實驗電鍍污泥中重金屬浸出率達到 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。本實驗選擇不同的

9、調(diào)理劑，促進固體污泥中毛細水、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)，實驗中，pH調(diào)至4，加入化學(xué)計量(與銅離子反應(yīng)) 的鐵塊，先還原銅離子，分離后再加化學(xué)計量的鐵(與鎳離子反應(yīng)) 還 原鎳離子。25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)，Mn2+M

10、n：-1.029( V )，用鐵錳合金在調(diào)制pH = 6.06.3時 還原鋅離子。發(fā)生的反應(yīng)Fe+Cu2+Fe2+CuFe+ Ni2+Fe 2+NiMn + Zn 2+ Mn2 + +Zn沉淀物中取出遠超過化學(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，部分鐵和錳離子進入要處理的溶液。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)計算為0.06mgL，經(jīng)分析為0.050.075mgL(國家廢水一級排放標(biāo)準(zhǔn)2.0 mgL ) ，多數(shù)錳離子以Mn (OH)的形式沉淀，進入鐵、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金屬離子鋅，比單獨使用純錳作還原劑費用低很多。不單 獨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。 3.結(jié)論( 1 ) 液固比(加入水質(zhì)量與污泥質(zhì)量之比) 為3，常溫，電動攪拌 1h 條件下，混合電鍍污泥金屬離子