CN102758091B - 电镀污泥的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电镀污泥的处理方法，包括以下步骤：a)在所述电镀污泥中加入酸进行酸浸出并进行过滤，得到浸出液和滤渣；b)将所述浸出液进行铜萃取，得到富铜相和第一萃余液；c）对所述富铜相利用硫酸进行反萃，得到硫酸铜溶液；d）对所述第一萃余液利用HBL110萃取剂萃取其中的镍和锌，得到富镍锌液和第二萃余液；e）将所述滤渣与粘土和助剂进行混合，成型后在1100-1200℃下烧制5-6小时，得到环保砖。根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法，金属回收率高、滤渣可进行制砖，实现电镀污泥彻底综合利用。

Description

电镀污泥的处理方法
技术领域
本发明涉及一种电镀污泥的处理方法。
背景技术
电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的排放物，其中含有大量的铬、镉、铜、镍、锌等有毒重金属，成分十分复杂，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。
我国耕地面积仅占国土面积10%强，不到世界平均水平的一半。我国房屋建筑材料中70%是墙体材料，其中粘土砖占据主导地位，生产粘土砖每年耗用粘土资源达10多亿立方米，约相当于毁田50万亩。同时，我国每年生产粘土砖消耗7000多万吨标准煤。如果实心粘土砖产量继续增长，不仅增加墙体材料的生产能耗，而且导致新建建筑的采暖和空调能耗大幅度增加，将严重加剧能源供需矛盾。
《国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》（国办发[2005]33号）明确规定：逐步禁止生产和使用实心粘土砖，积极推广新型墙体材料。要求到2010年，新型墙体材料产量占墙体材料总量的比重达到55%以上，建筑应用比例达到65%以上；严寒、寒冷地区应执行节能率65%的标准。
在目前电镀污泥处理技术方案中，稳定化/固化技术、材料化技术虽然相对比较成熟，但其内含的重金属基本不进行回收，经济效益低、综合效益一般，只适合在局部范围内使用。热化学处理技术可大幅度的减少电镀污泥的体积，并可降低其对环境的危害，但容易在焚烧过程中对环境造成二次污染，焚烧中需要加辅助燃料，且投资及运行费用较高，需要进一步的改进。有价金属回收技术符合当今社会可持续发展的要求，既能有效消除电镀污泥危害，又能回收重金属，带来可观经济和环境效益，是目前最好的电镀污泥资源化利用技术。
电镀污泥有价金属回收技术各有特点、各有优势，其中生物浸取法、离子交换膜法、氢还原分离技术、肼(N2H4)还原技术回收金属铜等4种工艺技术受应用实例、规模化应用等制约。湿法冶金回收重金属技术置换效率低，费用偏高，有一定的局限性。熔炼法和焙烧浸取法在焙烧过程中需加辅助燃料，投资及运行费用较高。而酸浸法在实现电镀污泥无害化处置的同时，可高效回收有价金属，工艺方案技术成熟、通用性好，能规模化应用，且通过配套工程措施，可实现不对环境造成二次污染，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
但是，就目前而言，对酸浸法实现电镀污泥无害化处置后所产生的滤渣并没有充分利用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种金属回收率高、废渣可以进行制砖等综合利用的电镀污泥的处理方法。
根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法，包括以下步骤：a)在所述电镀污泥中加入酸进行酸浸出并进行过滤，得到浸出液和滤渣；b)将所述浸出液进行铜萃取，得到富铜相和第一萃余液；c）对所述富铜相利用硫酸进行反萃，得到硫酸铜溶液；d）对所述第一萃余液利用HBL110萃取剂萃取其中的镍和锌，得到富镍锌液和第二萃余液；e）将所述滤渣与粘土和助剂进行混合，成型后在1100-1200℃下烧制5-6小时，得到环保砖。
根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法，采用酸浸法在实现电镀污泥无害化处置的同时，高效回收有价金属。采用萃取法萃取镍、锌，替代传统的氟化钠除钙镁。革除了旧工艺中对设备腐蚀厉害、对环境污染大、价格贵、消耗量大的NaF的使用,降低了生产成本,避免了F离子对环境的污染和对设备的腐蚀。采用特效萃取剂萃取，萃取选择性和萃取效率高，成本低。废渣掺杂粘土，制成环保砖，符合产业政策要求，实现电镀污泥彻底综合利用。
另外，根据本发明上述实施例的电镀污泥的处理方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述步骤a）包括：在所述电镀污泥中加入浓硫酸并调节pH值为1.0～2.0，其中所述电镀污泥∶水∶浓硫酸的重量比为1∶4∶1，在搅拌2.5小时后进行压力过滤，以得到所述浸出液和滤渣。
根据本发明的一个实施例，所述浓硫酸为96%浓硫酸。
根据本发明的一个实施例，所述步骤b）中，使用N902作为萃取剂，控制水相的pH为3，硫酸根离子浓度为0.5mol/L，水相与有机相的体积比为1：1。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤c）中，对所述富铜相利用15%的硫酸进行反萃。
根据本发明的一个实施例，将所述硫酸铜溶液浓缩得到五水合硫酸铜。
根据本发明的一个实施例，所述硫酸铜溶液用于电积生产阴极铜，或用作超细铜粉、铜浆的原料。
根据本发明的一个实施例，所述电积生产阴极铜具体包括：将所述硫酸铜溶液加热到30-35℃并作为电解液进入电解槽以进行电积，其中阴极为不锈钢板，阳极为Pb-Ca-Sn合金，所述电解液采取下进上出循环方法，在直流电作用下，以7天为周期阴极析出电极铜，所述电极铜经洗涤、人工剥板而得到所述阴极铜。
根据本发明的一个实施例，所述步骤e）中，所述助剂包括矾土渣和煤矸石。
根据本发明的一个实施例，所述环保砖的原料配比为：滤渣20重量份；粘土50重量份；矾土渣10重量份；煤矸石10重量份。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的电镀污泥的处理方法的流程示意图；和
图2是根据本发明的另一实施例的电镀污泥的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法，包括以下步骤：
a)在所述电镀污泥中加入酸进行酸浸出并进行过滤，得到浸出液和滤渣。
具体而言，在所述电镀污泥中加入96%浓硫酸，利用化学反应热（也可以通过蒸汽）浸出，并调节pH值为1.0～2.0。其中所述电镀污泥∶水∶浓硫酸的重量比为1∶4∶1，搅拌2.5小时，镍、铜的浸出率大于99%。然后进行压力过滤，以得到所述浸出液和滤渣。浸出液送后道进行萃取，滤渣水洗后送至渣安全处置车间，清洗水返回。
浸出过程的主要化学反应如下：
Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑
Ni(OH)2+H2SO4=NiSO4+2H2O
NiO+H2SO4=NiSO4+H2O
FeO+H2SO4=FeSO4+H2O
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
Cr(OH)2+H2SO4=CrSO4+2H2O
2Cr(OH)3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+6H2O
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
b)将所述浸出液进行铜萃取，得到富铜相和第一萃余液。
具体地说，使用N902作为萃取剂，控制水相的pH为3，硫酸根离子浓度为0.5mol/L，水相与有机相的体积比为1：1，此时Ni几乎不被萃取。
c）对所述富铜相利用硫酸进行反萃，得到硫酸铜溶液。
也就是说，萃取到终点后静置分层，铜负载有机相用15%的硫酸反萃得硫酸铜溶液，空载有机相返回铜萃取。铜的萃取率可达99%以上。反萃液经热浓缩后得到工业五水硫酸铜送电积生产阴极铜，或作为超细铜粉、铜浆的原料。
电积使用不溶（惰性）阳极，在电积过程中所有沉积在阴极上的铜都来源于铜溶液，溶液铜浓度不断下降。电解和电积过程的阴极反应是一样的，可用下列方程表示：
Cu2+＋2e→Cu
但是，硫酸铜溶液电积过程，阳极反应是生成氧气：
Figure GDA0000376095290000051
由萃取得到的CuSO4溶液加热到30-35℃，进入电解槽进行电积。阴极为不锈钢板，阳极为Pb-Ca-Sn合金，电解液为下进上出循环方法。在直流电作用下，阴极析出铜周期为7天，阳极放出氧气，电极铜经洗涤，人工剥板得到产品阴极铜。
电积作业主要操作参数如下：电积的总槽电压在1.9-2.3V之间。槽电压乘以还原每吨铜所需的电量就是所消耗的直流电能，再考虑到整流的效率，电积1吨铜的电能耗约为2000-2700KwH。同极距9.5-10.2cm，阴极表面电解液流速0.12m3/（h·m2），槽温40-46`C。电流密度190-240A/m2。溶剂萃剂-电积厂的阴极铜纯度达到99.99-99.999%。
d）对所述第一萃余液利用HBL110萃取剂萃取其中的镍和锌，得到富镍锌液和第二萃余液。
具体而言，经过铜萃取后，萃余液中还含有铁、钙、镁等杂质，传统方法必须除杂后才能制得符合硫酸镍工业标准或其它新能源材料的原料标准。本工艺采用HBL110特效萃取剂萃取镍、锌，HBL110特效萃取剂萃应用于难冶低品位镍、钴、铜、钨、钛、钼、钒等有色金属提取领域，金属萃取效率高。替代传统的氟化钠除钙镁，革除了旧工艺中对设备腐蚀厉害、对环境污染大、价格贵、消耗量大的NaF的使用,降低了生产成本,避免了F离子对环境的污染和对设备的腐蚀。
e）将所述滤渣与粘土和助剂进行混合，成型后在1100-1200℃下烧制5-6小时，得到环保砖。
也就是说，滤渣主要含Fe、Ca、Mg、Cr，将滤渣代替部分粘土加入到制砖原料中（滤渣配入比例为20%），成型后加温烧制成环保砖，以最佳的原料配比和烧成制度，使滤渣中的六价铬还原成三价铬，并与配料中的其他成分形成稳定的固溶体，封固在环保砖内，从而使电镀污泥中的铬彻底解毒，并长期稳定。
配比方案（重量份）：滤渣20%、粘土50%、矾土渣10%、煤矸石10%。入窑温度1100-1200℃，烧制时间5-6h（升温时间10h，降温时间20h）。
烧成后的环保砖物理化学性能：烧成先收缩率1.5%-3.5%、酌减7%-9%、吸水性<6%、耐酸性98.65%、耐碱性98.75%、抗压强度33-48MPa、抗折强度6-8MPa、冻融损失<1.5%。
烧成后的环保砖的长期稳定性：按照铬渣污染治理环境保护技术规范中规定的重金属浓度测定方法测定，烧成品中水溶性六价铬含量为<0.1mg/L，总铬<0.3mg/L，符合规范要求。
根据本发明实施例的电镀污泥的处理方法，采用酸浸法在实现电镀污泥无害化处置的同时，高效回收有价金属。采用萃取法萃取镍、锌，替代传统的氟化钠除钙镁。革除了旧工艺中对设备腐蚀厉害、对环境污染大、价格贵、消耗量大的NaF的使用,降低了生产成本,避免了F离子对环境的污染和对设备的腐蚀。采用特效萃取剂萃取，萃取选择性和萃取效率高，成本低。废渣掺杂粘土，制成环保砖，符合产业政策要求，实现电镀污泥彻底综合利用。本发明专利可广泛应用于目前国内电镀污泥综合利用领域。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种电镀污泥的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在所述电镀污泥中加入酸进行酸浸出并进行过滤，得到浸出液和滤渣；
b)将所述浸出液进行铜萃取，得到富铜相和第一萃余液；
c）对所述富铜相利用硫酸进行反萃，得到硫酸铜溶液；
d）对所述第一萃余液利用HBL110萃取剂萃取其中的镍和锌，得到富镍锌液和第二萃余液；
e）将所述滤渣与粘土和助剂进行混合，成型后在1100-1200℃下烧制5-6小时，得到环保砖；
其中，所述步骤e）中，所述助剂包括矾土渣和煤矸石；
所述环保砖的原料配比为：
Figure FDA0000376095280000011
2.根据权利要求1所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，所述步骤a）包括：
在所述电镀污泥中加入浓硫酸并调节pH值为1.0～2.0，其中所述电镀污泥∶水∶浓硫酸的重量比为1∶4∶1，在搅拌2.5小时后进行压力过滤，以得到所述浸出液和滤渣。
3.根据权利要求2所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，所述浓硫酸为96%浓硫酸。
4.根据权利要求1所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，所述步骤b）中，使用N902作为萃取剂，控制水相的pH为3，硫酸根离子浓度为0.5mol/L，水相与有机相的体积比为1：1。
5.根据权利要求1所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，在所述步骤c）中，对所述富铜相利用15%的硫酸进行反萃。
6.根据权利要求1所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，将所述硫酸铜溶液浓缩得到五水合硫酸铜。
7.根据权利要求1所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，所述硫酸铜溶液用于电积生产阴极铜，或用作超细铜粉、铜浆的原料。
8.根据权利要求7所述的电镀污泥的处理方法，其特征在于，所述电积生产阴极铜具体包括：
将所述硫酸铜溶液加热到30-35℃并作为电解液进入电解槽以进行电积，其中阴极为不锈钢板，阳极为Pb-Ca-Sn合金，所述电解液采取下进上出循环方法，在直流电作用下，以7天为周期阴极析出电极铜，所述电极铜经洗涤、人工剥板而得到所述阴极铜。
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