CN1272408A - 一种电镀污泥的资源化及无害化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于处理电镀污泥的工艺。本发明由于采用了按下列步骤进行的处理工艺:(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属,经过滤分离出酸浸渣和酸浸液;(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜,经过滤分离出海绵铜和置换母液;(3)将上述母液加热,用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca,经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液;(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。因此,本发明不仅工艺简单,操作方便,实施容易,而且成本低,是一种既可以实现完全无害化处理,同时又回收了金属资源的电镀污泥资源化及无害化处理工艺,其经济效益及社会效益均较显著。
Description
本发明是一种用于电镀污泥的处理工艺，属于电镀污泥的资源化及无害化处理工艺的创新技术。
现有的电镀污泥处理工艺，主要集中在无害化处理，有些虽然也综合考虑到资源化及无害化处理，但其存在的缺点是工艺较复杂，操作复杂，实施困难，且处理成本高，实用性欠佳，故难于推广应用。
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种不仅工艺简单，操作方便，实施容易，而且成本低的电镀污泥资源化及无害化处理工艺。
本发明的工艺过程图如图1所示，其工艺按下列步骤进行：
(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸
渣和酸浸液；
(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换
母液；
(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分
离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；
(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
上述步骤(1)中的稀酸可为硫酸或盐酸或硝酸。
上述步骤(1)中酸浸液的PH值为1～2。
上述步骤(3)中母液的加热温度为95℃～100℃。
下面结合实施例详细说明本发明的具体过程：
实施例：
本发明的处理工艺按下列步骤进行：
(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液。其操作过程如下：
电镀污泥在用稀酸溶解前先进行调浆，由于污泥本身含有较多的水分，因此，调浆时加水量不宜过大，否则会增大溶液的体积，也会使金属离子浓度降低，试验采用电镀污泥∶水为1∶1的比例。本实施例中采用H2SO4溶解，这主要是考虑到H2SO4价格便宜、用量少、运输和储存方便，并且H2SO4不挥发，不会造成对操作环境的污染。电镀污泥溶于硫酸的反应如下：
铜、镍、铬可以全部溶解进入溶液，而CaSO4因溶解度很小，只有很少部分进入溶液，未溶解的部分主要是泥土等不能被溶解的物质，经过过滤后，即可分离出酸浸渣和酸浸液，本实施例中酸浸液的pH值控制在1.5左右。
(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液。
Cu2+与Ni2+的化学性质比较相似，采用其他的化学方法很难有效的分离，但两者在电化学性质上有很大差异，Cu2+/Cu的标准化学电位为+0.337V，而Ni2+/Ni的标准化学电位为-0.24V，并且Cr3+和Ca2+的标准电位均为负值，根据这一点，采用还原法可以很容易把Cu2-与其他金属离子分离。置换采用最常用的是铁屑置换法，得到的产物海绵铜可以作为初级产品。置换反应式为：
这个反应很容易实现，即使在常温，Cu2+浓度很低的情况下也能进行的很彻底，但反应时间必须控制，否则过剩的铁屑会继续溶解在酸溶液中，使溶液中的Fe2+浓度增大，为后面净化过程Fe带来困难。本反应经过滤即可分离出海绵铜和置换母液。
(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液。
上述酸浸液经过铁屑置换铜以后，已含有相当多的Fe2+，Fe2+和Ni2+的水解pH值非常接近，很难分离，但Fe3+与Ni2+的水解pH值却相差很大，Fe3+在25℃1M条件下发生水解的pH值是1.0左右，而Ni2+是7.0左右，因此，可以把Fe2+氧化成Fe3+水解沉淀后，Ni2+留在溶液中达到除铁的目的。虽然该法无论在热力学还是动力学上都很容易实现，但是在实际应用上操作却很困难。主要是因为Fe(OH)3呈胶体状，过滤性能很差，并且其表面能高，容易吸附溶液中其他的金属离子，如Ni2+。因此，采用一种称作黄钠铁矾法的方法，使生成的黄钠铁矾渣颗粒大，沉淀速度快，易于过滤和洗涤，滤渣对金属离子的吸附能力弱。黄钠铁矾法是采用氯酸钠作氧化剂，使Fe2+氧化成Fe3+，同时添加纯碱，反应如下：
由反应式可知：黄钠铁矾生成过程复杂，并产生一定量的酸，所以加入纯碱可以中和生成的酸，而中和生成的Na2SO4又有利于促进黄钠铁矾的生成。黄钠铁矾结构稳定，不易分解，有利于治理。
在氧化除铁过程中，还有另外一个氧化过程，Cr3+被氯酸钠氧化成Cr6+而形成CrO4 2-离子，它可以与一些重金属离子如Fe3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+等生成相对稳定的沉淀，这样就可以在除铁的同时也除去有害金属Cr，反应式如下：
也可能发生：
溶液中的Ca2+离子，在除铁、铬的过程中不会进入渣中，但它会影响到后面镍产品的质量，因此在回收镍之前必须除钙。本实施例采用NaF除钙，方法是在除铁结束后，溶液不过滤，用NaOH调整溶液的 pH值至5.0-6.0，然后加入适量的NaF，使Ca2+生成CaF2与黄钠铁矾渣形成混合沉淀，反应如下：
酸浸液经过除Fe、Cr、和Ca后，含Ni溶液得到了净化，溶液的PH值约为6.0左右。反应后经过滤即可分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液。
本实施例中母液的加热温度为95℃以上。
(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
电镀污泥经过综合回收Cu、Ni后，废水中各项指标基本达到排放标准后排放，如果未能达标可以返回酸浸过程，无需另外处理。而废渣主要由两部分组成，酸浸渣和黄钠铁矾渣，它们的结构比在污泥中更稳定，不易分解，因此，将酸浸渣与黄钠铁矾渣按2∶1的比例混合后，再与水泥、砂按2∶7∶2的比例混合固化，经过固化处理后，可以达到无害化处理。
上述经过净化的硫酸镍溶液中Ni2+含量6-30g/l左右，根据实际需要可以分别制成相应的含镍化工产品如：硫酸镍、碱式碳酸镍和氢氧化镍，也可以进一步深加工成氧化镍。
因净化液本身就是硫酸盐体系，如果制取硫酸镍，只需将溶液加入NaHCO3沉镍，再经硫酸溶解后蒸发、浓缩、然后冷却、结晶就可以得到含结晶水的硫酸镍产品。由含Ni2+离子溶液制取碳酸镍比较困难，一般是制成碱式碳酸镍，方法是将NaHCO3加入含Ni2+的净化液中，控制溶液的pH值为7-9，本实施例中，控制溶液的pH值至8.0时，反应结束，反应式为：
反应产物经过过滤、洗涤和烘干后可以得到产品碱式碳酸镍。而制取氢氧化镍是把20％的NaOH溶液缓慢的加入到含Ni2+溶液中，直到溶液的pH值为8.5时结束，反应式为：
如果把Ni(OH)2在300℃下煅烧，可以得到一氧化镍产品。
当净化液中Ni2+离子浓度比较低时，如小于1g/L时，直接制取镍的产品比较困难，可采用离子交换法使Ni2+富集，然后再制成镍的产品。
本发明由于采用了按下列步骤进行的处理工艺：(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液；(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液；(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。因此，本发明不仅工艺简单，操作方便，实施容易，而且成本低，是一种既可以实现完全无害化处理，同时又回收了金属资源的电镀污泥资源化及无害化处理工艺，其可以综合处理不同的电镀污泥，回收产品中海绵铜的品位为86～92％，金属镍的系列产品都可达到电镀用工业二级标准，且电镀污泥经过综合回收后，产生的废水可以达到排放标准，同时，废水可以循环使用，减少了废水的排放量，另外，废渣的固化效果好，不会造成新的二次污染，其经济效益及社会效益均较显著。
Claims (10)
1、一种电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于按下列步骤进行：
(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸
渣和酸浸液；
(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换
母液；
(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分
离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；
(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
2、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(1)中的稀酸可为硫酸或盐酸或硝酸。
3、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述稀酸为硫酸。
4、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中的黄钠铁钒法是采用氯酸钠作氧化剂，使母液中的Fe2+氧化成Fe3+，同时添加纯碱。
5、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(4)的固化处理为将酸浸渣与黄钠铁矾渣按2∶1的比例混合后，再与水泥、砂按2∶7∶2的比例混合固化。
6、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(1)中酸浸液的PH值为1～2。
7、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中母液的加热温度为95℃～100℃。
8、根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中分离的含Ni净化液可通过下列方法制成含镍的化工产品：
(1)将含Ni净化液加入NaHCO3沉镍，再经硫酸溶解后蒸发、浓缩、冷却、
结晶而得到含结晶水的硫酸镍产品；
(2)将NaHCO3加入含Ni净化液中，控制其pH值，将反应产物过滤、洗涤、
烘干后得到碱式碳酸镍；
(3)将NaOH溶液缓慢加入含Ni净化液中，控制溶液的pH值，则得到反
应产物氢氧化镍。
9、根据权利要求8所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述氢氧化镍在300℃下煅烧，可得到一氧化镍产品。
10、根据权利要求8所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述NaHCO3加入含Ni净化液中控制其pH值为7～9。
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