风化电镀污泥回收利用工艺研究
随着电镀等材料加工工艺的广泛应用，产生了大量的电镀废水。目前电镀废水的处理主要采用化学处理法，会产生大量的电镀污泥，不仅污染环境，而且每年有数千吨的金属随电镀污泥流失，造成了极大的资源浪费。因此，对电镀污泥进行及时处理十分必要。某电镀污泥是某电镀厂田间多年堆积的废料，成分复杂，含水量高，且位于填埋场，污泥氧化风化严重，混杂着大量生活垃圾和工业废渣，电镀污泥胶结严重，其中的有用金属无法通过磨矿-浮选法回收，浸出工艺在二次资源回收中有着很好的应用前景。本文提出采用重选-浸出工艺处理电镀污泥。
1 实验
1.1 原材料
实验原料（电镀污泥）含水量高，杂质多，对后续浸出工艺产生不利影响，因此应先除去原料中的杂质。电镀污泥中的杂质主要有植物根、铁丝皮、塑料残渣等，这些杂质在污泥中形成网状结构，无法通过100目（0.15mm）筛子。另外污泥胶结严重，球磨机无法正常工作，不能满足后续浸出要求。
采用摇床-粗-细工艺对原料进行脱泥除杂，除去的轻质产物为铁丝皮、植物根部等可燃物，可作为垃圾焚烧发电的燃料；重组分中-0.074 mm粒径占70%。除杂后电镀污泥化学组成见表1。
1.2 实验原理
将重选除杂后的原料采用氨浸法回收Cu和Ni，氨浸法对Cu和Ni具有选择性好、后续处理简便、环境污染小的优点。
根据配位理论，Cu2+的电子排布为d9，它与氨配位时，形成dSP2杂化轨道，与氮原子的非成键轨道重叠，形成共价配位键，生成稳定的配合物。Ni也有类似的反应，反应式为：
Cu2+ + 4NH3 + CO3 2- → [Cu(NH3)4]CO3 （1）
Ni2+ + 6NH3 + CO3 2- → [Ni(NH3)6]CO3 （2）
由式（1）和式（2）可知Cu、Ni在浸出液中会生成稳定的络合离子，有利于浸出反应的进行，且在浸出阶段能够很好的分离；为了提供反应所需的CO3 2-，又不引入其它离子，反应过程中只需加入足量的碳酸铵即可。由于氨水不稳定，加热易挥发，综合考虑成本，采用室温25 ℃作为反应温度。
1.3 实验方法
预先配制一定液固比、一定浓度的氨水-碳酸铵溶液，加入装有50 g污泥样品的500 mL平底烧瓶中，置于恒温摇床水浴中浓缩回流，摇床转速为500 r/min，反应一段时间后过滤，分别对浸出渣和浸出液进行检测，测定其中Cu、Ni的含量，并计算浸出率。
2 实验结果与讨论
2.1碳酸铵用量对铜镍浸出率的影响
液固比为4∶1，在恒温振荡水浴中振荡反应，氨水浓度为20％，碳酸铵用量对铜、镍浸出率的影响如图1所示。由图1可知，碳酸铵用量对浸出率影响较大，根据化学反应动力学可知，CO3 2-浓度越大，作用的离子越多，对反应越有利。当碳酸铵用量为100g/t时，Cu、Ni的浸出率均较大；当碳酸铵用量进一步增加时，Cu、Ni的浸出率变化不大。考虑生产成本，确定碳酸铵用量为100g/t较适宜。
2.2 氨水浓度对铜镍浸出率的影响
碳酸铵用量为100g/t，其他条件不变，氨水浓度对铜、镍浸出效果的影响如图2所示。由图2可知，随着氨水浓度的升高，Cu、Ni的浸出率也逐渐升高。根据扩散动力学可知，氨水浓度越高，铵离子越多，越有利于浸出。当氨水浓度为15%时，Cu的浸出率达到最大，当氨水浓度达到20%时，Ni的浸出率达到最大，当浓度进一步升高时，Cu、Ni的浸出率变化不大。考虑生产成本，确定合适的氨水浓度为15%。
2.3液固比对铜镍浸出率的影响
当氨水浓度为15%时，其他条件不变，液固比对浸出率的影响如图3所示。由图3可知，随着液固比的增加，Cu和Ni的浸出率均有所提高，当液固比为4∶1时，Cu和Ni的浸出率均达到最大值。当液固比进一步增加时，二者的浸出率变化不大。为了节省成本，确定合适的液固比为4∶1。
2.4 浸出时间对铜镍浸出率的影响
液固比为4:1，其他条件不变，浸出时间对浸出率的影响如图4所示。由图4可知，当浸出时间达到120 min后，延长浸出时间对浸出率的影响已不显著，可以认为浸出液中的反应已基本完成，因此浸出时间确定为120 min。
2.5 优化条件实验
由以上试验可知，电镀污泥中Cu、Ni回收的最佳工艺为：原料经粗、细摇床脱泥除杂，在氨水浓度15%、浸出时间120 min、碳酸铵用量100 g/t、液固比4:1的条件下对所得摇床精矿进行浸出。在上述最优条件下进行了3次重复验证实验，结果见表2。
从表2可以看出，在最优条件下，Cu浸出率在84%以上，Ni浸出率在82%以上，说明对难处理的电镀污泥经过摇床脱泥除杂后，采用氨水-碳酸铵浸出溶液体系，浸出效率高，可实现有用金属的回收利用，避免资源浪费和环境污染。
氨水-碳酸铵浸出溶液体系对Cu、Ni具有良好的选择性，而电镀污泥原料中的其他组分如Sn、Mn、Fe、Gr、Al等在浸出渣中富集，有利于下一步回收利用。
3 结论
1）针对难处理的电镀污泥，采用粗细摇床除杂，可有效去除杂质，方便后续浸出工艺；摇床分离出的轻质产物可作为废弃物焚烧处理；摇床精矿采用氨水-碳酸铵浸出液体系浸出，可有效回收Cu、Ni，实现对原污染源的综合回收利用。
2)在氨水浓度15%、浸出时间120 min、碳酸铵投加量100 g/t、液固比4∶1的条件下对电镀污泥进行脱泥除杂，Cu、Ni平均浸出率分别为85.05%和83.45%。
岳琪，姚文明，戴江，焦芬（中南大学资源加工与生物工程学院）
刘三军（湖南临武嘉宇矿业有限公司）
参考：
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