电镀污泥处置方法

1.电镀污泥的市场规模

1.1电镀污泥的产生量

在电镀过程中，会用到铜、锌、镍、铬等多种重金属。电镀后，金属会进入电镀废水。目前，电镀废水的处理一般采用物理、化学和生物方法。其中，化学法是目前国内外广泛采用的方法。据报道，中国约有41%的电镀厂采用化学方法处理电镀废水。

我国电镀企业约1.5万家，电镀面积生产能力3亿m2，每年排放电镀废水约40亿m3，废水产生电镀污泥约1000万吨。

1.2电镀污泥的经济效益

电镀污泥通常含有3% ~ 5%的铬、2% ~ 4%的镍、1% ~ 2%的铜、1% ~ 2%的锌和80%的水。品位远高于金属富矿，经济效益高。以镍为例:一般镍矿含镍量达到2%就具备开采条件，而一般电镀污泥含镍量在2%~4%，可见电镀污泥的金属回收价值很高。例如，假设某危险废物处置企业每年处置含铜电镀污泥20万吨，平均含铜量为2%。按铜回收率98%，回收金属铜价格3万元/吨，污泥处置费2000元/吨，则年总收入为5.2亿元。那么，我国1000t电镀污泥，仅铜的总回收价值为:260亿元，可见电镀污泥资源化的经济效益是可观的。

2.电镀污泥的性质和危害

电镀污泥含有铜、镍、铬、铁等多种金属，成分非常复杂。有些电镀污泥还含有大量氰化物。但电镀污泥中的重金属等有害物质性质不稳定，在环境中迁移，导致在生物体内积累。在外界环境下，重金属会流入环境，分布在水、大气和土壤中，最终进入食物链，造成整个生态系统的污染。

3.电镀污泥的处置方法

3.1电镀污泥的减量处理

电镀污泥是电镀废水的来源。作为电镀污泥的产生单位，电镀污泥的减量化主要有三种途径:一是采用更先进、更环保的电镀工艺，减少电镀废水或更多利用电镀废水中的金属。第二，实现电镀废水的分流，废水来自不同的电镀工艺(电镀铜、电镀镍、电镀锌等)。)需要单独存放处理，一方面可以改善电镀污泥中的金属味道，增加附加值；另一方面，降低了电镀污泥的处理难度。三是采用节能减排技术，降低出厂电镀污泥含水率，减少电镀污泥总量，降低电镀污泥储运风险和下游危险废物处置企业处置压力。

3.2电镀污泥的资源化处理

3.2.1烟火处理技术

在火法冶炼前，电镀污泥应进行干燥预处理。有时为了提高冶炼效率，通过添加目标金属、铁矿石、石英岩、石灰石等来增加污泥中的金属含量。作为冶炼辅助材料，煤和焦炭作为燃料，煤燃烧时产生的碳和一氧化碳作为还原剂。在电镀污泥火法冶炼中，添加剂的种类和用量等因素对工艺有很大影响。电镀污泥含水量大，热值低，金属含量相对较少，金属种类多。因此，火法处理电镀污泥存在能耗高、单一金属回收和回收率低、烟气处理难以达标等缺点。

3.2.2湿法加工技术

电镀污泥中重金属的湿法提取是通过添加化学试剂浸出分离电镀污泥。前提是重金属从电镀污泥中浸出并稳定存在于溶液中。电镀污泥的处理主要包括酸浸和氨浸。

3.2.2.1酸浸

以李盼盼硫酸为浸出剂，研究了电镀污泥中铜和镍的浸出率，并考察了不同加酸量对铜和镍浸出效果的影响。实验结果表明，加入10%硫酸，振荡0.5h后，污泥中铜和镍的浸出率达到95%以上。李鹏研究了三种低分子有机酸对电镀污泥中重金属锌和铅的浸出效果，结果表明柠檬酸对锌和铅的浸出效果优于其他有机酸。

从电镀污泥中湿法浸出金属的大量研究结果表明，当浸出液浓度增加时，整个过程产生的废水量较少，但酸浸法存在金属浸出选择性差、浸出液净化过程复杂、消耗大量酸、碱和除杂剂等缺点。

3.2.2.2氨浸

由于酸浸法选择性差的缺点，研究人员开发了氨浸法回收电镀污泥的工艺。氨浸法以氨水为浸出剂，利用氨水中的铵根选择性络合电镀污泥中的有价金属元素，达到与其他金属元素分离的目的。

程采用NH3·H2O-(NH4)2so 4体系从电镀污泥中浸出铜、镍、锌，采用氢气还原法从氨浸出液中分离铜、镍、锌。

但氨浸法也有一些缺点，如浓度大于18%的氨水易挥发，有很大的刺鼻气味等，操作环境恶劣，所以氨浸法对设备的密封性能要求高，对浸出装置的密封性能和耐腐蚀性能要求高。

3.2.3高温湿处理技术

火法-湿法联合处理电镀污泥是用火法对电镀污泥进行预处理，去除其中的水、有机物和杂质。预处理后，富集有价金属，然后选择合适的浸出剂浸出有价金属。该工艺对于处理有机物含量高、成分复杂的污泥具有重要意义。

陈等[7]先对电镀污泥进行碳还原焙烧，再用硫酸浸出萃取分离铜。将萃取得到的硫酸铜溶液浓缩结晶，得到纯度大于97%的硫酸铜晶体。该组合工艺解决了火法处理电镀污泥金属品位低、投资高、二次污染严重的问题。同时，与单独的冶炼设备相比，还原焙烧预处理工艺的投资和控制难度也较小。为混合电镀污泥的资源化利用提供了又一可行方案。

3.2.4电镀污泥资源化处置技术比较(表1)

3.3电镀污泥的无害化处理

3.3.1物化

电镀污泥材料技术是指以电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料、磁性材料、陶瓷材料等材料的过程。Ract做了一个研究，发现在水泥中添加2%的含铬电镀污泥不会影响水泥的强度，这进一步为电镀污泥的无害化处理提供了思路。

固化/稳定化

电镀污泥的固化/稳定化处理是一种非资源化处理方法，目的是在不产生净毒性的情况下，使电镀污泥中含有重金属，从而降低风险，最终填埋。Hills研究发现，按一定比例添加水泥和粉煤灰并养护可以很好地防止重金属的浸出。

4.电镀污泥资源化处置方法的发展趋势

4.1火法

烟火有色金属熔炼和金属再生熔炼经历了从传统高炉到富氧熔池熔炼技术的发展。20世纪60年代中期，我国成功进行了料封密闭高炉的工业试验，并相继用其改造露天高炉，解决了烟气危害问题。到目前为止，我国露天高炉炼铜已完全被料封料钟式密闭高炉所取代，从而使密闭高炉得到了迅速发展，特别是在冶金行业。2006年，某公司首次将密闭鼓风炉应用于电镀污泥的火法冶炼，实现了该技术在危险废物处置领域的应用。但早在2011年，高炉就被列为国家正式淘汰的重点淘汰产品“落后生产”

从市场来看，富氧侧吹熔池熔炼炉技术已成功应用于危险废物领域，越来越多的环保企业开始利用这一先进技术回收危险废物:2014年，某公司将该技术成功应用于处理能力为8万t/a的重金属危险废物回收项目，该项目已运行3年多，目前该公司还有另外两个类似项目在设计中。

从以下几点比较了密闭鼓风炉和富氧侧吹熔池熔炼炉处理电镀污泥的优缺点(表2)。

4.2湿法

由于电镀污泥的含水量很高，电镀污泥中的水可以作为溶解介质，所以湿法处理电镀污泥有一定的优势，主要有酸法和碱法。它们的比较优势和劣势见表3。

可以看出，酸法和碱法处理电镀污泥各有其缺点，但随着技术的发展，未来的发展方向如下:

①废水零排放:无论酸法还是碱法，都很难实现废水的无限循环。溶解废水中的有机物和盐类最终会影响电镀污泥的溶解。目前采用MVR技术对水进行蒸馏回收，以满足整个工艺的水平衡。

②多工艺联合处理:上述处理电镀污泥的方法各有优缺点，应根据电镀污泥的成分进行选择。

对于有金属回收价值的电镀污泥，优先采用资源化处置技术。对于成分单一、有机物含量低的电镀污泥，可采用湿法工艺，具有设备投资少、二次污染小、金属回收率高等优点。对于多组分、高有机物含量的电镀污泥，可采用还原焙烧-湿法工艺，解决了火法冶金工艺设备投资高、烟气污染严重、金属回收率低的问题，还原焙烧预处理设备的投资和控制难度远低于冶炼设备。对于成分复杂、毒性高、金属价值低的电镀污泥，可采用固化/稳定化等无害化处置技术。

从分析结果可以看出，在目前几种处置方法中，电镀污泥的资源化处置更有前景。未来电镀污泥资源化处置的发展趋势可以概括为:

①对于电镀污泥的大规模回收，应采用火法回收技术，推荐富氧侧吹熔池熔炼炉等先进技术进行熔炼回收；

②对于电镀污泥的小规模资源化处理，建议采用湿法和火法(玻璃化、熔融)相结合的技术，实现金属资源回收、废水零排放和完全无害化。(来源:新苏环保研究院(江苏)有限公司、上海环境工程设计研究院有限公司)

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