摘要：电镀污泥中含有大量重金属，属于危险废物，但经过适当处理后，其中的金属可以回收利用，产生一定的经济效益和环境效益，其中回收价值最大的是铜和镍。本文简要介绍了电镀铜、镍污泥的资源化回收工艺，并进行了物质衡算和金属衡算分析。
前言
电镀厂家根据电镀种类和产品不同，必须使用大量的重金属作为原料，如金、银、铜、镍、铬、锌、铁、镉等。电镀过程中，部分重金属进入废水，经废水处理工艺进入污泥，成为电镀污泥。电镀污泥是典型的危险废物（危废编号为HW22），必须经过严格的无害化处理。
一般电镀生产企业的电镀污泥产量较大，一个处理能力为1万吨/日的污水处理厂，一年可产生污泥1800吨，表1为某典型电镀工业园区各类污泥产量及污泥中重金属含量。
从表1可以看出，各电镀类型产生电镀污泥的来源十分广泛，电镀污泥中含有大量的重金属，具有回收价值，若将其作为资源回收利用，不仅可以避免环境污染，还能产生一定的经济效益。
1、电镀污泥的危害及影响
重金属一般具有较高的毒性，通过水、空气、食物链进入人体后，会在体内蓄积，严重影响人体健康，甚至危及生命。电镀污泥中重金属对环境的影响主要表现在以下几个方面：
（1）电镀污泥临时堆放或处置时，由于污泥表面干燥而产生扬尘，重金属进入大气，造成污染。
（2）临时倾倒场因雨水下渗产生固体废物渗滤液，导致重金属进入地表水和地下水造成污染。如果用受污染的废水灌溉农作物，重金属会进入食物链。
（3）固体废物的贮存或处置过程容易污染土壤、影响农作物的生长，或通过农作物进入食物链。
（4）固体废物在运输过程中，由于管理措施不严、交通事故等，可能对沿途环境造成污染。
2 电镀污泥的处理处置
由于电镀污泥中含有大量的贵金属，具有回收价值，因此电镀生产过程中产生的金、银等贵金属一般在各企业内部回收，不会进入电镀污泥中。根据各种重金属的市场价格，电镀污泥中一般含镍污泥和含铜污泥的回收价值更高。本文以某处理能力为/d的废水处理站为例，简单介绍产生的含镍污泥和含铜污泥的“酸浸”回收处理工艺。
2.1 酸浸法处理含镍污泥工艺
含镍污泥的分离处理包括酸浸、铜的提取和除杂净化三个步骤。
2.1.1 酸浸
将电镀污泥加水、硫酸，利用化学反应热进行浸出，pH=1.0，固：水：酸=1：4：1，搅拌2.5小时，镍、铜浸出率大于96%。浸出至终点后压滤，浸出液送反萃，浸出渣经水洗后送固化场制砖固化处理，清洗水返回酸浸。
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
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
2.1.2 铜的提取
萃取液以磺化煤油为载体，形成铜萃取有机相，用量为磺化煤油：萃取剂=15：1，萃取条件为：pH=2，有机相（O）：水相（W）=1：1，采用两级萃取，使浸出液中铜的最大萃取率达到最大。萃取到达终点后，使萃取水相静置分层，萃取水相除杂，得到硫酸镍提纯物。载铜有机相用10%～15%硫酸反萃取，得到硫酸铜溶液，空有机相送去铜萃取。采用国际先进的铜萃取剂，铜的萃取率可达99%以上。由于萃取液中铜含量低，为便于后续铜的萃取，采用膜反渗透浓缩，反渗透水可用于洗涤浸出渣，节约用水。
2.1.3 纯化及去除杂质
铜提取后的富镍溶液中还含有铁、少量铜、钙、镁等杂质，必须除去这些杂质才能生产出符合工业标准的硫酸镍。铜提取后的富镍溶液经EZ针铁矿法除铁后过滤，滤渣送至固化场进行固化处理。滤液用杂质萃取液萃取，进一步深层除杂，即可得到工业级的硫酸镍溶液。此过程中镍的损失极少，通过净化处理，镍的回收率可达98%。清洗废水部分送至中和及污水处理池处理后达标排放。
采用“酸浸—多级萃取”工艺，污泥中镍、铜的回收率可达96%以上，通过镍物质衡算可知，最终废渣仅为原始污泥的20%左右，大大减少了污泥的排放量。
含镍污泥处理工艺流程如图1所示。
2.2 含铜污泥酸浸处理工艺
含铜污泥的分离处理包括酸浸、铜的提取和镍的富集三个步骤。
2.2.1 酸浸
将电镀污泥加水、硫酸、氧化剂，利用化学反应热进行浸出。pH=1.0，固：水：酸=1：4：1，搅拌2.5小时。镍浸出率大于98%，铜浸出率大于96%。浸出至终点后，重力过滤，浸出液送反萃。浸出渣经水洗后送固化场进行砖固化处理，洗涤水返回酸浸。浸出的主要化学反应如下：
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑
Ni(OH)2+H2SO4=NiSO4+2H2O
NiO+H2SO4=NiSO4+H2O
FeO+H2SO4=FeSO4+H2O
2.2.2 铜的提取
萃取剂以磺化煤油为载体，形成铜萃取有机相，用量为磺化煤油：萃取剂=15：1。萃取条件为：pH=2，有机相（O）：水相（W）=1：1。采用两级萃取，使浸出液中铜的最大萃取率达到最大。萃取到达终点后，将萃取水相静置分层。萃取后的水相送去镍萃取，富集硫酸镍。载铜有机相用10%～15%硫酸反萃，得硫酸铜溶液。空有机相送去铜萃取。采用国际先进的萃取剂，铜提取率可达99%以上。反萃液经热浓缩，得工业级五水硫酸铜。
2.2.3 镍的提取与富集
铜萃取后，残液中还含有镍、铁、钙、镁等重金属，由于镍含量较低，必须通过多级萃取富集镍，以利于净化。在此过程中，镍损失很少，镍回收率可达98%。反萃液经膜反渗透富集后送去镍净化，水回用于洗涤浸出残液。
采用“酸浸-多级萃取”工艺，污泥中镍、铜的回收率可达96%以上。镍富集工序废水部分送至污水处理厂综合污水池处理后达标排放。含铜污泥处理工艺流程如图2所示。
2.3 铜镍污泥处理主要原料消耗及理化性质
2.3.1 主要原辅材料
主要原辅材料规格及年消耗量见表2。
2.3.2 高浓度含铜污泥和含镍污泥的产生
污泥处理生产中涉及的污泥均为电镀生产线产生的污泥。电镀企业一般涉及铜、镍、锌、锡、铬、金、银等电镀及化学镀工序，电镀废水中含有铜、镍、锌、锡、铬、金、银及镀层金属等重金属，电镀废水处理可采用化学法为主，生化法为辅。在回收污水处理产生的污泥时，为便于金属回收利用，在处理过程中将电镀废水单独分离收集，并单独进行化学沉淀处理，这样便可得到较为纯净的含铜、含镍污泥。电镀污泥经重力脱水、机械压缩后，得到含水量在75%左右的污泥，污泥中重金属含量及物相组成见表3。
从表3可以看出，铜、镍在重金属总排放量中占比较大，回收价值较大；锡、铬、锌等重金属在重金属总排放量中占比较小，且利用价值较低，可以出售给其他企业用于固化、制砖；金、银等属于贵金属，被各电镀厂家在线回收，污泥回收可以忽略。
2.4 含铜、镍污泥处理中的物料衡算
2.4.1含镍污泥处理物质衡算（见表4、图3）
2.4.2含铜污泥处理物质衡算（见表5、图4）
2.5 金属平衡
污泥处理过程中镍、铜的平衡如图5所示。
如图5所示，镍的回收率为95.9%，铜的回收率为97.1%。
3 结论
（1）电镀污泥中含有大量的铜和镍，对环境危害较大，但只要处理得当，就可以变废为宝，既可以消除环境污染，又可以产生良好的经济效益。 （2）含铜污泥和含镍污泥都可以用萃取工艺回收，产物为硫酸铜和硫酸镍，铜的回收率可达97.1%，镍的回收率可达95.9%。
参考：
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