電鍍污泥中鐐銅提取循環(huán)回用電鍍及危廢減量新工藝設(shè)計

（北京理工大學(xué)固廢資源化技術(shù)研究室）

1. 電鍍污泥資源屬性分析

電鍍污泥是電鍍廢水經(jīng)沉淀處理后產(chǎn)生的含重金屬污泥，屬于HW17危險廢物。由于鍍層金屬、電鍍工藝和廢水處理過程的不同，電鍍污泥的金屬組分、濃度和含水率存在較大差異，其資源化利用價值和方式也存在差異。為了科學(xué)、合理地制定電鍍污泥資源化利用方案，首先對三個電鍍污泥樣品中不同金屬濃度和含水率進(jìn)行了測定，結(jié)果列于表l_o

表1.電鍍污泥中金屬組成和濃度（干基，%）

由表］可知，三類電鍍污泥含水率都比較高，反映脫水工藝效能較差，這直接導(dǎo)致單位鍍面或加工量的污泥產(chǎn)生量偏高，電鍍污泥的處置費(fèi)用增加。從金屬組成及其含量來看，54#泥中只含有鐐和鐵兩種金屬，且鐐干基濃度高達(dá) 27.1%； 63#含有鐐、銅、銘、鐵4種金屬，鐐和銅兩種高價金屬的干基濃度分別為5.6%和4.0%； 69#主要含有銘和銅兩種金屬，其他金屬鐐、鐵、鈣濃度很低，銅的干基濃度為7.9%。按三種污泥的銅和鐐含量、近期售價和污泥年產(chǎn)量計算三類污泥銅鐐回收的直接效益，結(jié)果列于表2。

表2.電鍍污泥中高價金屬銅和鐐資源的回收價值（萬元/年）

從表2可知，323噸干基電鍍污泥中僅高價金屬鐐和銅的回收就產(chǎn)生近640 萬的收益，每噸干基污泥鐐和銅的直接回收價值接近2萬，表明該電鍍污泥具有極高的資源屬性和回收價值。三種污泥中，54#污泥所含鐐價格高、濃度高、雜質(zhì)金屬少，顯示出更高的回收價值；63#污泥中雜質(zhì)金屬多，但鐐銅總濃度超過10%且產(chǎn)量大，同樣顯示出相當(dāng)高的回收價值；69#污泥產(chǎn)量小，但雜質(zhì)金屬少、銅濃度接近8%,也顯示出較高的回收價值。

1. 電鍍污泥高值化資源利用工藝設(shè)計

1）高值化資源利用設(shè)計思路

從3種電鍍污泥的物料特性分析，雖然它們的金屬組成和濃度各不相同，但從價格、含量、總量及提取的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性綜合來看，鐐是更具回收價值的金屬應(yīng)優(yōu)先回收。與鐐相比，銅雖然含量和總量均不高，但其提取純化工藝相對簡單，回收成本較低，故也應(yīng)予以回收利用。一般而言，固體廢物中鐐和銅的高值化回收產(chǎn)品主要有電解鐐和電解銅或其硫酸鹽，但考慮到電鍍廠本身需要硫酸鐐和硫酸銅溶液作為電鍍工作溶液，該項(xiàng)目中設(shè)計以高純度、高濃度的硫酸鐐和硫酸銅溶液作為回收產(chǎn)品并直接用于廠內(nèi)電鍍生產(chǎn)線。該設(shè)計思路既符合資源循環(huán)利用的綠色發(fā)展理念又節(jié)省了產(chǎn)品運(yùn)輸、儲存和銷售的成本。伴隨著污泥中鐐和銅的高值化循環(huán)利用，劇毒金屬銘和雜質(zhì)金屬鐵等富集于顯著減量的二次危廢之中,危廢的處置費(fèi)用也因此大幅減少。

2）高值化資源利用工藝流程

圖［列出了電鍍污泥中鐐和銅提取制備高純硫酸鐐和硫酸銅溶液并用于電鍍過程的工藝流程圖。電鍍污泥中鐐和銅通過硫酸浸提和生物瀝浸-循環(huán)富集耦 合工藝及其優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)鐐和銅的近全溶釋（298%）和液相富集（12-15克/ 升），鐵和銘等金屬離子更大程度存留于生物浸出渣中減輕后續(xù)萃取和除鐵的 壓力。通過銅萃-反萃工藝的過程優(yōu)化和參數(shù)控制一步實(shí)現(xiàn)銅的提純和高效濃 縮,制備純度不低于99%和濃度不低于250克/升的硫酸銅溶液（硫酸濃度 10%）回用與鍍銅。通過銅萃液除鐵為專性萃鐐創(chuàng)造條件（優(yōu)選的除鐵工藝確保鐐損失不高于5%）,鐐萃取-反萃得到純度不低于99%和濃度120-150W的硫酸鐐?cè)芤海蛩釢舛?/span>”2-3%）,含鐐?cè)芤赫舭l(fā)濃縮得到不低于300克/升的 高純度、高濃度硫酸鐐?cè)芤夯赜糜阱冪偂?/span>

3）工藝技術(shù)先進(jìn)性說明

工藝先進(jìn)性體現(xiàn)在三個方面。第一，鐐和銅的回收產(chǎn)品是廠內(nèi)可以直接回用的高純度硫酸鐐和硫酸銅溶液，這樣既避免了資源化產(chǎn)品外運(yùn)和銷售的環(huán)境管理壁壘又減少了電解和蒸發(fā)等工序，不但符合資源循環(huán)利用的綠色低碳發(fā)展方式又大幅減低了資源化利用成本。第二，硫酸浸提和生物瀝浸-循 環(huán)富集耦合工藝可以實(shí)現(xiàn)鐐和銅的近全溶釋（＞98%）和液相富集（12-15克/ 升）以及鐵和銘等干擾金屬離子的更大程度存留，這樣既提高了鐐和銅的回收 率又減輕了后續(xù)除雜工藝的壓力。第三，除鐵、萃鐐和濃縮三工序的優(yōu)選和集 成保證了高純度、高濃度硫酸鐐的制備，是整體工藝的關(guān)鍵和核心。

1. 電鍍污泥高值化資源利用效益分析

表3.系統(tǒng)組成和重要設(shè)備及價格

運(yùn)行費(fèi)用：電耗（20萬）、蒸汽消耗（10萬）、無機(jī)鹽消耗（5萬）、硫酸消耗（10萬）、萃取液消耗（2萬）及其他不確定費(fèi)用等共計50萬/年。

經(jīng)濟(jì)收益：鐐和銅回收直接價值：600 75.危險廢物減量50%:〔50萬。共計 750萬。收支相抵：凈收益700萬/年。

分析說明：第一，經(jīng)濟(jì)效益初步計算中沒有包括人工費(fèi)用和產(chǎn)生的少量廢水處理（利并入原有廢水處理系統(tǒng)），電費(fèi)按0.6元/度計算，蒸汽按220元/噸計 算。第二，54#產(chǎn)生的生物浸出渣只含有鐵，可以鑒別后作為一般固體廢物； 63#和69#的生物浸岀渣和鐐萃余液處理產(chǎn)生的銘污泥合并，此混合污泥是危廢，但由于只含鐵和銘，后續(xù)可以探索用于陶瓷制造，這樣可能進(jìn)一步減低二次危廢的處置費(fèi)用。