电镀污泥中镣铜提取循环回用电镀及危废减量新工艺设计

（北京理工大学固废资源化技术研究室）

1. 电镀污泥资源属性分析

电镀污泥是电镀废水经沉淀处理后产生的含重金属污泥，属于HW17危险废物。由于镀层金属、电镀工艺和废水处理过程的不同，电镀污泥的金属组分、浓度和含水率存在较大差异，其资源化利用价值和方式也存在差异。为了科学、合理地制定电镀污泥资源化利用方案，首先对三个电镀污泥样品中不同金属浓度和含水率进行了测定，结果列于表l_o

表1.电镀污泥中金属组成和浓度（干基，%）

由表］可知，三类电镀污泥含水率都比较高，反映脱水工艺效能较差，这直接导致单位镀面或加工量的污泥产生量偏高，电镀污泥的处置费用增加。从金属组成及其含量来看，54#泥中只含有镣和铁两种金属，且镣干基浓度高达 27.1%； 63#含有镣、铜、铭、铁4种金属，镣和铜两种高价金属的干基浓度分别为5.6%和4.0%； 69#主要含有铭和铜两种金属，其他金属镣、铁、钙浓度很低，铜的干基浓度为7.9%。按三种污泥的铜和镣含量、近期售价和污泥年产量计算三类污泥铜镣回收的直接效益，结果列于表2。

表2.电镀污泥中高价金属铜和镣资源的回收价值（万元/年）

从表2可知，323吨干基电镀污泥中仅高价金属镣和铜的回收就产生近640 万的收益，每吨干基污泥镣和铜的直接回收价值接近2万，表明该电镀污泥具有极高的资源属性和回收价值。三种污泥中，54#污泥所含镣价格高、浓度高、杂质金属少，显示出更高的回收价值；63#污泥中杂质金属多，但镣铜总浓度超过10%且产量大，同样显示出相当高的回收价值；69#污泥产量小，但杂质金属少、铜浓度接近8%,也显示出较高的回收价值。

1. 电镀污泥高值化资源利用工艺设计

1）高值化资源利用设计思路

从3种电镀污泥的物料特性分析，虽然它们的金属组成和浓度各不相同，但从价格、含量、总量及提取的技术经济性综合来看，镣是更具回收价值的金属应优先回收。与镣相比，铜虽然含量和总量均不高，但其提取纯化工艺相对简单，回收成本较低，故也应予以回收利用。一般而言，固体废物中镣和铜的高值化回收产品主要有电解镣和电解铜或其硫酸盐，但考虑到电镀厂本身需要硫酸镣和硫酸铜溶液作为电镀工作溶液，该项目中设计以高纯度、高浓度的硫酸镣和硫酸铜溶液作为回收产品并直接用于厂内电镀生产线。该设计思路既符合资源循环利用的绿色发展理念又节省了产品运输、储存和销售的成本。伴随着污泥中镣和铜的高值化循环利用，剧毒金属铭和杂质金属铁等富集于显著减量的二次危废之中,危废的处置费用也因此大幅减少。

2）高值化资源利用工艺流程

图［列出了电镀污泥中镣和铜提取制备高纯硫酸镣和硫酸铜溶液并用于电镀过程的工艺流程图。电镀污泥中镣和铜通过硫酸浸提和生物沥浸-循环富集耦 合工艺及其优化控制实现镣和铜的近全溶释（298%）和液相富集（12-15克/ 升），铁和铭等金属离子更大程度存留于生物浸出渣中减轻后续萃取和除铁的 压力。通过铜萃-反萃工艺的过程优化和参数控制一步实现铜的提纯和高效浓 缩,制备纯度不低于99%和浓度不低于250克/升的硫酸铜溶液（硫酸浓度 10%）回用与镀铜。通过铜萃液除铁为专性萃镣创造条件（优选的除铁工艺确保镣损失不高于5%）,镣萃取-反萃得到纯度不低于99%和浓度120-150W的硫酸镣溶液（硫酸浓度”2-3%）,含镣溶液蒸发浓缩得到不低于300克/升的 高纯度、高浓度硫酸镣溶液回用于镀镣。

3）工艺技术先进性说明

工艺先进性体现在三个方面。第一，镣和铜的回收产品是厂内可以直接回用的高纯度硫酸镣和硫酸铜溶液，这样既避免了资源化产品外运和销售的环境管理壁垒又减少了电解和蒸发等工序，不但符合资源循环利用的绿色低碳发展方式又大幅减低了资源化利用成本。第二，硫酸浸提和生物沥浸-循 环富集耦合工艺可以实现镣和铜的近全溶释（＞98%）和液相富集（12-15克/ 升）以及铁和铭等干扰金属离子的更大程度存留，这样既提高了镣和铜的回收 率又减轻了后续除杂工艺的压力。第三，除铁、萃镣和浓缩三工序的优选和集 成保证了高纯度、高浓度硫酸镣的制备，是整体工艺的关键和核心。

1. 电镀污泥高值化資源利用效益分析

表3.系统组成和重要设备及价格

运行费用：电耗（20万）、蒸汽消耗（10万）、无机盐消耗（5万）、硫酸消耗（10万）、萃取液消耗（2万）及其他不确定费用等共计50万/年。

经济收益：镣和铜回收直接价值：600 75.危险废物减量50%:〔50万。共计 750万。收支相抵：净收益700万/年。

分析说明：第一，经济效益初步计算中没有包括人工费用和产生的少量废水处理（利并入原有废水处理系统），电费按0.6元/度计算，蒸汽按220元/吨计 算。第二，54#产生的生物浸出渣只含有铁，可以鉴别后作为一般固体废物； 63#和69#的生物浸岀渣和镣萃余液处理产生的铭污泥合并，此混合污泥是危废，但由于只含铁和铭，后续可以探索用于陶瓷制造，这样可能进一步减低二次危废的处置费用。