2021年第8期 广东化工 第48卷 第442期 ꞏ 239 ꞏ 含铜含镍污泥资源化利用工艺技术探讨 姜忠晓 (上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海) [摘要]含铜含镍污泥是一种危险废物，其任意处置将造成极大的环境污染和资源浪费。本文从含铜含镍污泥的来源、性质出发，论述了我国含铜含镍污泥的三大类资源化利用技术及其分类，详细介绍了各工艺的原理和优缺点，并从多个方面比较了火法冶炼和湿法冶金精炼工艺的特点。[关键词]含铜含镍污泥;资源化利用;火法冶金;湿法冶金;火法冶金-湿法冶金 [中图分类号] X7 [文献标识码] A [文章号] 1007-1865(2021)08-0239- 中石化（集团）有限公司，中国）： 危险废物是一类废物，会造成巨大的浪费。 根据危险废物的产生和处置，主要有三种类型。 危险废物的产生和处置，其中，危险废物的产生和处置是： ； ； ； ； l 引言 危险废物是指具有毒性、腐蚀性、易燃性、反应性或传染性等一种或多种危险特性，对人体健康和生态环境构成严重威胁的固体废物。
根据《国家危险废物名录（2021年版）》，含铜废物（HW22）、含镍废物（HW46）、表面处理废物（HW17）均属于危险废物。含铜、含镍污泥的主要危险废物特性为毒性[1]。含铜、含镍污泥主要来源于金属加工行业，如电镀行业、金属表面处理、PCB板制造等。金属行业产生的废液、废水一般采用化学沉淀法处理，通过调节废水pH值、混凝沉淀等物理化学方法，将废水中的金属离子以化合物的形式析出[2]。处理后的废水经过滤、固液分离后，形成含铜、含镍污泥。污泥中的铜、镍等金属元素主要以氢氧化物形式存在，一般为碱性物质，pH值约为7.5~8.0，含水量为75%~90%，重金属含量较高，危害性较大[3]。含铜、含镍污泥除含水量高外，还含有大量其他金属杂质。污泥所含杂质根据污泥来源不同而不同，一般含有少量的铬、锌、铁等杂质。含铜、镍污泥中所含的重金属氢氧化物属于不稳定物质，若不妥善有效处置，在自然环境中与酸性雨水或其他酸性物质接触时，很容易再次以离子形式溶解并进入土壤或水体，长期积累将造成极大的环境污染和生态破坏，进一步危害人类的生命健康[4-5]。目前，我国对含铜、镍污泥的处理大部分还处于无害化处置阶段，最常用的处置方法是将其稳定化固化后进行安全填埋。
铜、镍、铬等重金属及其化合物是国民经济建设所需的重要金属资源，其金属含量远高于一般天然矿物，若仅采用安全填埋处理处置，将造成资源的极大浪费。因此，含铜镍污泥的合理利用，不仅要消除其对生态环境的危害，还要合理高效地利用其中的宝贵资源，应是今后研究的重点。特别是在资源日益紧缺的今天，对我国社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。2、含铜镍污泥的资源化利用技术目前，国内外对含铜镍污泥的资源化利用技术研究较多，处理方法可归纳为火法冶炼工艺、湿法冶金精炼工艺、火法冶金焙烧-湿法冶金精炼联合工艺三大类。其中湿法冶金精炼工艺研究最多，根据污泥浸出条件不同，可分为酸浸、氨浸、微生物浸出等，从浸出液中提取金属离子的方法有化学沉淀法、萃取法、电解法、离子交换法、加压氢气还原法等[6]。火法冶炼工艺因冶炼过程中不需要水溶液或溶剂，又称干处理工艺。火法冶炼工艺根据冶炼炉型不同可分为高炉冶炼、电炉冶炼、富氧侧吹炉冶炼等。联合火法焙烧-湿法精炼工艺根据焙烧掺合料的不同可分为直接焙烧、氧化焙烧、还原焙烧等。 2.1火法冶炼工艺 高炉工艺出现较早，是一种古老的冶炼方法，其主要工序包括污泥烧结和高炉冶炼。含铜、含镍的污泥先经搅拌机搅拌均匀后进入造粒机进行造粒，污泥颗粒进入干燥窑进行干燥，干燥多采用热烟气与污泥直接接触，干燥后的污泥经制砖机制成砖，烧结成块，然后与焦炭、溶剂一起进入高炉冶炼，产物为粗铜镍合金和矿渣。
高炉工艺中的制砖烧结工艺生产设施简单，设备能耗高，烟气处理费用高，环境污染严重，同时该工艺存在工序复杂，劳动强度大，生产环境差等一系列问题。电冶炼工艺采用的炉型为电冶炼炉，含铜镍泥进入电冶炼炉冶炼前，需将泥浆烘干并与溶剂混合制成球状，然后进行焙烧。将焙烧后的泥浆与还原剂加入电炉进行冶炼，物料中的铜、镍元素经熔融反应还原为铜镍合金，其他元素如钙、硅、铝、镁等熔融并反应生成炉渣。电冶炼工艺能耗非常高，适用于对熔炼温度要求较高的金属冶炼，工业含铜镍泥难以实现规模化生产。富氧侧吹池熔炼是一种技术先进、高效、环保的现代冶炼技术。与高炉等传统工艺相比，其原料适应性强、金属回收率高、富氧冶炼温度高、热效率高、生产能力更大[7]。采用高浓度富氧空气代替空气进行铜镍冶炼，可以减少鼓风量，降低冶炼过程能耗，减少烟气对环境的污染。同时，提高了冶炼熔体的温度，大大提高了冶炼加工能力。富氧侧吹熔炼工艺首先将铜镍污泥经过污泥烘干机烘干，使污泥含水率降至40%以下，然后加入石英石、石灰石、还原剂等混合物料加入富氧侧吹浸没式熔炼炉中，从炉体侧壁喷嘴喷入富氧空气与物料进行还原熔炼反应，生成粗铜镍产品和炉渣。
富氧侧吹工艺以其生产效率高、能耗低、自动化水平高、劳动强度低、系统配置紧凑、节省土地、设备密封性好、环境污染小等优点，近年来受到业界的推崇。2.2湿法精炼工艺湿法精炼工艺是将含铜、含镍污泥与水溶液或其他浸出剂混合，通过搅拌等强制措施使其充分接触反应，使污泥中的金属离子由固相转移到液相，然后将固液混合物中所含的金属离子和杂质进行分离、富集和提取，最后以金属元素或其化合物的形式回收利用。一般可分为浸出、固液分离、浸出液提取、金属回收四个步骤，其中最关键的工序是浸出和浸出液提取。 2.2.1浸出采用湿法精炼工艺回收含铜、含镍污泥中的重金属，浸出技术是第一步，浸出剂的选择不仅影响金属回收率，对浸出效果也有很大影响。浸出剂选择的原则是浸出选择性好、浸出速率高、反应速率快、经济合理、来源广泛[8]。含铜、镍污泥的浸出一般可采用酸浸、氨浸、微生物浸出等方法进行。目前国内外研究大多采用酸浸和氨浸出法浸出重金属污泥。含铜、镍污泥酸浸是目前最常见的浸出方法。利用硫酸、盐酸或其他无机酸将污泥中的重金属物质溶解到液相中，最常用的是硫酸。酸浸具有反应速度快、浸出率高、成本低等优点。[收稿日期]2021-02-23[作者简介]姜忠孝(1988-)，男，江苏盐城人，工程师，主要从事危险废物处置与利用研究。