1.電鍍污泥的市場(chǎng)規(guī)模

1.1電鍍污泥的產(chǎn)生量

在電鍍過程中，會(huì)用到銅、鋅、鎳、鉻等多種重金屬。電鍍后，金屬會(huì)進(jìn)入電鍍廢水。目前，電鍍廢水的處理一般采用物理、化學(xué)和生物方法。其中，化學(xué)法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的方法。據(jù)報(bào)道，中國(guó)約有41%的電鍍廠采用化學(xué)方法處理電鍍廢水。

我國(guó)電鍍企業(yè)約1.5萬家，電鍍面積生產(chǎn)能力3億m2，每年排放電鍍廢水約40億m3，廢水產(chǎn)生電鍍污泥約1000萬噸。

1.2電鍍污泥的經(jīng)濟(jì)效益

電鍍污泥通常含有3% ~ 5%的鉻、2% ~ 4%的鎳、1% ~ 2%的銅、1% ~ 2%的鋅和80%的水。品位遠(yuǎn)高于金屬富礦，經(jīng)濟(jì)效益高。以鎳為例:一般鎳礦含鎳量達(dá)到2%就具備開采條件，而一般電鍍污泥含鎳量在2%~4%，可見電鍍污泥的金屬回收價(jià)值很高。例如，假設(shè)某危險(xiǎn)廢物處置企業(yè)每年處置含銅電鍍污泥20萬噸，平均含銅量為2%。按銅回收率98%，回收金屬銅價(jià)格3萬元/噸，污泥處置費(fèi)2000元/噸，則年總收入為5.2億元。那么，我國(guó)1000t電鍍污泥，僅銅的總回收價(jià)值為:260億元，可見電鍍污泥資源化的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。

2.電鍍污泥的性質(zhì)和危害

電鍍污泥含有銅、鎳、鉻、鐵等多種金屬，成分非常復(fù)雜。有些電鍍污泥還含有大量氰化物。但電鍍污泥中的重金屬等有害物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，在環(huán)境中遷移，導(dǎo)致在生物體內(nèi)積累。在外界環(huán)境下，重金屬會(huì)流入環(huán)境，分布在水、大氣和土壤中，最終進(jìn)入食物鏈，造成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的污染。

3.電鍍污泥的處置方法

3.1電鍍污泥的減量處理

電鍍污泥是電鍍廢水的來源。作為電鍍污泥的產(chǎn)生單位，電鍍污泥的減量化主要有三種途徑:一是采用更先進(jìn)、更環(huán)保的電鍍工藝，減少電鍍廢水或更多利用電鍍廢水中的金屬。第二，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的分流，廢水來自不同的電鍍工藝(電鍍銅、電鍍鎳、電鍍鋅等)。)需要單獨(dú)存放處理，一方面可以改善電鍍污泥中的金屬味道，增加附加值；另一方面，降低了電鍍污泥的處理難度。三是采用節(jié)能減排技術(shù)，降低出廠電鍍污泥含水率，減少電鍍污泥總量，降低電鍍污泥儲(chǔ)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)和下游危險(xiǎn)廢物處置企業(yè)處置壓力。

3.2電鍍污泥的資源化處理

3.2.1煙火處理技術(shù)

在火法冶煉前，電鍍污泥應(yīng)進(jìn)行干燥預(yù)處理。有時(shí)為了提高冶煉效率，通過添加目標(biāo)金屬、鐵礦石、石英巖、石灰石等來增加污泥中的金屬含量。作為冶煉輔助材料，煤和焦炭作為燃料，煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的碳和一氧化碳作為還原劑。在電鍍污泥火法冶煉中，添加劑的種類和用量等因素對(duì)工藝有很大影響。電鍍污泥含水量大，熱值低，金屬含量相對(duì)較少，金屬種類多。因此，火法處理電鍍污泥存在能耗高、單一金屬回收和回收率低、煙氣處理難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)。

3.2.2濕法加工技術(shù)

電鍍污泥中重金屬的濕法提取是通過添加化學(xué)試劑浸出分離電鍍污泥。前提是重金屬從電鍍污泥中浸出并穩(wěn)定存在于溶液中。電鍍污泥的處理主要包括酸浸和氨浸。

3.2.2.1酸浸

以李盼盼硫酸為浸出劑，研究了電鍍污泥中銅和鎳的浸出率，并考察了不同加酸量對(duì)銅和鎳浸出效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入10%硫酸，振蕩0.5h后，污泥中銅和鎳的浸出率達(dá)到95%以上。李鵬研究了三種低分子有機(jī)酸對(duì)電鍍污泥中重金屬鋅和鉛的浸出效果，結(jié)果表明檸檬酸對(duì)鋅和鉛的浸出效果優(yōu)于其他有機(jī)酸。

從電鍍污泥中濕法浸出金屬的大量研究結(jié)果表明，當(dāng)浸出液濃度增加時(shí)，整個(gè)過程產(chǎn)生的廢水量較少，但酸浸法存在金屬浸出選擇性差、浸出液凈化過程復(fù)雜、消耗大量酸、堿和除雜劑等缺點(diǎn)。

3.2.2.2氨浸

由于酸浸法選擇性差的缺點(diǎn)，研究人員開發(fā)了氨浸法回收電鍍污泥的工藝。氨浸法以氨水為浸出劑，利用氨水中的銨根選擇性絡(luò)合電鍍污泥中的有價(jià)金屬元素，達(dá)到與其他金屬元素分離的目的。

程采用NH3·H2O-(NH4)2so 4體系從電鍍污泥中浸出銅、鎳、鋅，采用氫氣還原法從氨浸出液中分離銅、鎳、鋅。

但氨浸法也有一些缺點(diǎn)，如濃度大于18%的氨水易揮發(fā)，有很大的刺鼻氣味等，操作環(huán)境惡劣，所以氨浸法對(duì)設(shè)備的密封性能要求高，對(duì)浸出裝置的密封性能和耐腐蝕性能要求高。

3.2.3高溫濕處理技術(shù)

火法-濕法聯(lián)合處理電鍍污泥是用火法對(duì)電鍍污泥進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的水、有機(jī)物和雜質(zhì)。預(yù)處理后，富集有價(jià)金屬，然后選擇合適的浸出劑浸出有價(jià)金屬。該工藝對(duì)于處理有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜的污泥具有重要意義。

陳等[7]先對(duì)電鍍污泥進(jìn)行碳還原焙燒，再用硫酸浸出萃取分離銅。將萃取得到的硫酸銅溶液濃縮結(jié)晶，得到純度大于97%的硫酸銅晶體。該組合工藝解決了火法處理電鍍污泥金屬品位低、投資高、二次污染嚴(yán)重的問題。同時(shí)，與單獨(dú)的冶煉設(shè)備相比，還原焙燒預(yù)處理工藝的投資和控制難度也較小。為混合電鍍污泥的資源化利用提供了又一可行方案。

3.2.4電鍍污泥資源化處置技術(shù)比較(表1)

3.3電鍍污泥的無害化處理

3.3.1物化

電鍍污泥材料技術(shù)是指以電鍍污泥為原料或輔料生產(chǎn)建筑材料、磁性材料、陶瓷材料等材料的過程。Ract做了一個(gè)研究，發(fā)現(xiàn)在水泥中添加2%的含鉻電鍍污泥不會(huì)影響水泥的強(qiáng)度，這進(jìn)一步為電鍍污泥的無害化處理提供了思路。

固化/穩(wěn)定化

電鍍污泥的固化/穩(wěn)定化處理是一種非資源化處理方法，目的是在不產(chǎn)生凈毒性的情況下，使電鍍污泥中含有重金屬，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，最終填埋。Hills研究發(fā)現(xiàn)，按一定比例添加水泥和粉煤灰并養(yǎng)護(hù)可以很好地防止重金屬的浸出。

4.電鍍污泥資源化處置方法的發(fā)展趨勢(shì)

4.1火法

煙火有色金屬熔煉和金屬再生熔煉經(jīng)歷了從傳統(tǒng)高爐到富氧熔池熔煉技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)60年代中期，我國(guó)成功進(jìn)行了料封密閉高爐的工業(yè)試驗(yàn)，并相繼用其改造露天高爐，解決了煙氣危害問題。到目前為止，我國(guó)露天高爐煉銅已完全被料封料鐘式密閉高爐所取代，從而使密閉高爐得到了迅速發(fā)展，特別是在冶金行業(yè)。2006年，某公司首次將密閉鼓風(fēng)爐應(yīng)用于電鍍污泥的火法冶煉，實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)在危險(xiǎn)廢物處置領(lǐng)域的應(yīng)用。但早在2011年，高爐就被列為國(guó)家正式淘汰的重點(diǎn)淘汰產(chǎn)品“落后生產(chǎn)”

從市場(chǎng)來看，富氧側(cè)吹熔池熔煉爐技術(shù)已成功應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物領(lǐng)域，越來越多的環(huán)保企業(yè)開始利用這一先進(jìn)技術(shù)回收危險(xiǎn)廢物:2014年，某公司將該技術(shù)成功應(yīng)用于處理能力為8萬t/a的重金屬危險(xiǎn)廢物回收項(xiàng)目，該項(xiàng)目已運(yùn)行3年多，目前該公司還有另外兩個(gè)類似項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中。

從以下幾點(diǎn)比較了密閉鼓風(fēng)爐和富氧側(cè)吹熔池熔煉爐處理電鍍污泥的優(yōu)缺點(diǎn)(表2)。

4.2濕法

由于電鍍污泥的含水量很高，電鍍污泥中的水可以作為溶解介質(zhì)，所以濕法處理電鍍污泥有一定的優(yōu)勢(shì)，主要有酸法和堿法。它們的比較優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)見表3。

可以看出，酸法和堿法處理電鍍污泥各有其缺點(diǎn)，但隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的發(fā)展方向如下:

①廢水零排放:無論酸法還是堿法，都很難實(shí)現(xiàn)廢水的無限循環(huán)。溶解廢水中的有機(jī)物和鹽類最終會(huì)影響電鍍污泥的溶解。目前采用MVR技術(shù)對(duì)水進(jìn)行蒸餾回收，以滿足整個(gè)工藝的水平衡。

②多工藝聯(lián)合處理:上述處理電鍍污泥的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)電鍍污泥的成分進(jìn)行選擇。

對(duì)于有金屬回收價(jià)值的電鍍污泥，優(yōu)先采用資源化處置技術(shù)。對(duì)于成分單一、有機(jī)物含量低的電鍍污泥，可采用濕法工藝，具有設(shè)備投資少、二次污染小、金屬回收率高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于多組分、高有機(jī)物含量的電鍍污泥，可采用還原焙燒-濕法工藝，解決了火法冶金工藝設(shè)備投資高、煙氣污染嚴(yán)重、金屬回收率低的問題，還原焙燒預(yù)處理設(shè)備的投資和控制難度遠(yuǎn)低于冶煉設(shè)備。對(duì)于成分復(fù)雜、毒性高、金屬價(jià)值低的電鍍污泥，可采用固化/穩(wěn)定化等無害化處置技術(shù)。

從分析結(jié)果可以看出，在目前幾種處置方法中，電鍍污泥的資源化處置更有前景。未來電鍍污泥資源化處置的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為:

①對(duì)于電鍍污泥的大規(guī)?；厥?，應(yīng)采用火法回收技術(shù)，推薦富氧側(cè)吹熔池熔煉爐等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行熔煉回收；

②對(duì)于電鍍污泥的小規(guī)模資源化處理，建議采用濕法和火法(玻璃化、熔融)相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)金屬資源回收、廢水零排放和完全無害化。(來源:新蘇環(huán)保研究院(江蘇)有限公司、上海環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司)

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