重金屬污泥資源化處置研究

郭云霄

（廣東新大禹環(huán)境科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

0 引言

隨著電子信息行業(yè)的快速發(fā)展，我國印制電路板發(fā)展迅速，但與此同時(shí)生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生重金屬廢水，為了使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)重金屬廢水進(jìn)行化學(xué)法絮凝沉淀后產(chǎn)生了重金屬污泥[1]。重金屬污泥中含有大量可回收有價(jià)金屬資源，若不進(jìn)行妥善處理，不僅會(huì)給環(huán)境帶來巨大危害，還會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。目前有價(jià)金屬回收方法主要為火法和濕法[2]。其中火法為對(duì)重金屬污泥進(jìn)行燒結(jié)，但其產(chǎn)物主要為金屬合金，不易對(duì)單一金屬進(jìn)行回收。并且由于重金屬污泥含水率大，熱值低，因此在燒結(jié)過程中能耗大，費(fèi)用高，且燒結(jié)過程污染大，對(duì)煙氣排放要求高。濕法主要有酸浸法、氨浸法以及微生物浸出法[3]。其中微生物浸出法由于反應(yīng)速度慢、效率低，工業(yè)上不常用。氨浸法由于生產(chǎn)過程中氨氣易揮發(fā)，易造成生產(chǎn)事故，且會(huì)對(duì)生產(chǎn)操作人員身體產(chǎn)生傷害，故對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求極為苛刻。因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要采用濕法冶金技術(shù)處置重金屬污泥，分離回收其中的有價(jià)金屬。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 重金屬污泥性質(zhì)

對(duì)廣東省某污水處理廠重金屬污泥進(jìn)行資源化處置研究，將重金屬污泥放入鼓風(fēng)電烘箱，經(jīng)過120 ℃過夜干燥后，根據(jù)稱重法分析其含水率分別為69.91%，采用X射線熒光分析儀（XRF）對(duì)其成分進(jìn)行分析，主要成分分析結(jié)果如表1所示。該重金屬污泥并非取自印制板廢水處理的沉淀泥，重金屬污泥組分有不同。

表1 綜合重金屬污泥組分分析（單位：%）

1.2 技術(shù)路線

本文采用“稀酸二次酸浸——黃鐵礬法除鐵——硫化法沉銅——磷酸法沉鉻——萃取回收鎳—萃取回收鋅”的技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)重金屬污泥中鐵、銅、鉻、鎳、鋅金屬資源的分離及資源化回收。技術(shù)路線圖如圖1所示。

圖1 重金屬污泥資源化處置技術(shù)路線圖

1.3 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果

（1）取重金屬污泥300 g，按固液比（1.1～1.5:1）浸泡于水溶液中，制成含水率60%～75%的重金屬污泥漿。

（2）混合重金屬污泥漿、濃度為1～5 mol/L的硫酸溶液，調(diào)節(jié)pH為3～3.5，酸浸30～60 min，經(jīng)過濾得到酸浸液A和酸浸渣A。

（3）混合步驟（2）中酸浸渣A和濃度為1～5 mol/L的硫酸溶液，調(diào)整pH為1.5～2，進(jìn)行二次酸浸30～60 min，經(jīng)過濾得到酸浸液B和酸浸渣B；

（4）混合步驟（3）中酸浸液B和質(zhì)量濃度為20～30%的堿溶液，調(diào)整pH為3～3.5，經(jīng)過濾得到黃鐵礬渣和濾液A；黃鐵礬渣可作為商品銷售；

（5）用自來水洗滌步驟（3）中酸浸渣B，洗滌水返回步驟（1）作為制作重金屬污泥漿用水，洗滌后的廢渣委外處理；

（6）混合步驟（2）中酸浸液A與步驟（4）中濾液A，得到混合液A；按照硫離子與銅離子的摩爾比為(1.5～2):1混合混合液A與質(zhì)量濃度為10%～20%的硫化鈉進(jìn)行銅沉淀反應(yīng)，經(jīng)過濾得到濾液B和硫化銅，硫化銅可作為商品銷售；

（7）按照磷酸根與鉻離子的摩爾比為(1.5～2):1混合步驟（6）中濾液B與質(zhì)量濃度為20%～30%的磷酸鹽溶液進(jìn)行鉻沉淀反應(yīng)，經(jīng)過濾得到濾液C和磷酸鉻，磷酸鉻可作為商品銷售；

（8）控制pH為4～6，按照體積比為1:(1～2)混合步驟（7）中濾液C和鎳萃取劑，得到含鎳萃取液和萃余液A；

（9）按照體積比為(20～25):1混合鎳萃取液和濃度為10～12 mol/L的硫酸溶液，反萃得到鎳萃取劑和硫酸鎳溶液；鎳萃取劑返回與步驟（7）中濾液C混合進(jìn)行循環(huán)萃??；硫酸鎳溶液經(jīng)電解，得到鎳錠可作為商品銷售；

（10）控制pH為2～3，按照體積比為1:(1～2)混合萃余液A和鋅萃取劑，得到含鋅萃取液和萃余液B；

（11）按照體積比為(3～6):1混合鋅萃取液和濃度為4～6 mol/L的硫酸溶液，反萃得到鋅萃取劑和硫酸鋅溶液；鋅萃取劑返回與步驟（8）中萃余液A混合進(jìn)行循環(huán)萃取；硫酸鋅溶液經(jīng)電解，得到鋅錠可作為商品銷售；萃余液B返回步驟（1）用于制作重金屬污泥漿用。

重金屬污泥經(jīng)上述步驟處理后獲得的主要溶液和固體樣品的指標(biāo)列于表2、表3中。

表2 重金屬污泥處置后主要溶液金屬組分分析（單位：mg/L）

表3 重金屬污泥處置后主要固體金屬組分分析（單位：%）

經(jīng)過本技術(shù)方法處理得到的鎳錠、鋅錠純度高，鎳、鋅含量分別高達(dá)99.92%、99.84%，具有較高的產(chǎn)品價(jià)值。根據(jù)《HJ/T 299-2007固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》對(duì)重金屬污泥殘?jiān)M(jìn)行毒性浸出實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。上述結(jié)果表明重金屬污泥經(jīng)過本技術(shù)方法處理之后，殘?jiān)鲆褐薪饘僭爻煞趾烤螲J/T 299-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 重金屬污泥殘?jiān)鲆悍治觯▎挝唬簃g/L）

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

采用本技術(shù)方法對(duì)重金屬污泥進(jìn)行處理后，銅、鉻、鎳、鋅金屬元素可分別轉(zhuǎn)化為硫化銅、磷酸鉻、鎳錠和鋅錠產(chǎn)品進(jìn)行回收。并且最終殘?jiān)鲆褐兄饕饘僭爻煞趾烤螲J/T 299-2007環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。