浅析电镀含铜和含镍污泥的资源化回收工艺

＊杨 箫（宿迁久巨环保科技有限公司 江苏 223806）

浅析电镀含铜和含镍污泥的资源化回收工艺

＊杨 箫（宿迁久巨环保科技有限公司 江苏 223806）

电镀行业快速发展使产生的电镀废水不断增加，电镀污水经过处理就成为了电镀污泥，其中包含了多种重金属元素，如果处理不当则会污染环境、威胁人类的身体健康，也是对不可再生的金属资源的浪费。铜和镍作为电镀污泥中的主要的重金属成分，有很大的回收再利用价值，用酸浸电解法和酸浸法都能够有效地对电镀污泥中的铜和镍进行回收。本文介绍了电镀污泥的来源以及其对人体的危害，并对目前我国主要的处理电镀污泥的方法进行了阐述。

电镀污泥；铜；镍；资源回收

1.电镀污泥的来源和性质

电镀是一种利用电化学的方法对金属或者非金属的表面进行装饰、防护以及获取一些新的性能的工艺。由于电镀有非常广泛的应用，因此在我国成立了很多家电镀生产厂，使其成为了我国重要的加工行业，对于经济的发展有着重要作用。虽然我国电镀的生产能力很强，但是技术却比较落后，与发达国家相比镀铜、镍等物料的利用率低、并且电镀工业的水耗远高于国际的平均水平。由于生产规模大，我国每年都会产生大量的电镀污水，经过沉淀处理后则会产生大量的电镀污泥，污泥中存在大量的有害金属，如果处理不当就会形成二次污染，对生态环境和人体健康造成巨大的影响。电镀污泥长期堆放，会严重的污染地下水和土壤，被植物吸收和聚集，人类食用了这些含有重金属的食物后会引起慢性中毒，严重危害人们的健康。这些重金属离子污染地下水源，导致很多地方的水因为重金属超标而不能饮用，导致水质性缺水，影响人们的生活质量。同时，每年我国经电镀污泥流失了各种类的重金属超过几千吨，造成了极大的资源浪费。因此要采取科学的措施对电镀产生的电镀污泥进行处理，减少其对环境的破坏和对人体健康的影响，并且从中回收镍、铜等重金属，减少资源的浪费，对资源进行合理、充分的利用。

2.电镀污泥处理和回收现状

(1)固化/稳定化技术

固化/稳定化技术是一种对固体废物进行无害化处理的技术，具体的方式有水泥固化、石灰固化、热塑性固化等，水泥、沥青和玻璃水常用的固化剂。用固化/稳定化技术处理电镀污泥，主要是利用在电镀污泥中加入固化剂后会一起固化，使有害物质在固化体中不能向外扩散，从而解决电镀污泥的污染问题。固化/稳定化技术中水泥固化能够有效地处理电镀污泥中的重金属，并且这种方式所需要的价格比较便宜，并且水泥和其他所用添加剂容易获得并且价格低廉，所用操作比较简单，固化的效果也比较好。只不过水泥固化技术的增容率较高，填埋所需费用在不断增加，在固化体进出率法规越来越严格的情况下，这种技术的前景并不乐观。

(2)热化学处理技术

热化学处理技术包含焚烧法和低温热分解法等方法。焚烧法就是将电镀污泥在焚烧炉内通入过量空气使其充分燃烧，将污泥完全焚毁。热分解技术处理电镀污泥是近些年来新出现的一种方法，其主要是在无氧或者含氧量极低的情况下将电镀污泥加热到一定温度，使其分解成油、气体和碳等可燃物。热化学处理能够将电镀污泥含有的毒性降低，并且能够快速的降低污泥的容量，还能够将污泥中的有用的成分加以利用，不仅能够有效处理电镀污泥，还能够充分的利用废弃资源，但是目前这种方法的能耗较高还需要进一步的研究、改进。

(3)填海和堆放

填海和堆放曾经被用于处理电镀污泥，填海是将电镀污泥在选定的地点直接倾倒如海洋之中，堆放则是将电镀污泥中和处理之后在堆放场堆放。虽然目前要求对填海和堆放的废弃物进行严格的处理，但是由于浸出作用还是会对海洋和土地造成污染，因此目前这两种处理方式并不理想。

(4)微生物处理技术

微生物处理技术包括微生物吸附法、污泥堆肥以及微生物浸取法等，微生物处理技术的优点主要在于效果好，价格便宜，并且不会造成二次污染。因为这些优点很多学者在研究用微生物处理技术处理含铬、铜等重金属的固体废料。有学者通过化学堆肥的方法对含铬污泥进行了处理，发现此方法能够使电镀污泥的物理、化学性质发生显著改善，并且污泥中铬的含量有明显的下降。不过由于微生物法处理电镀污泥时污泥中高含量的重金属对于微生物有着非常大的毒害作用，严重影响了这一技术在处理电镀污泥中的应用，未来此方法应该在降低重金属对微生物的毒害作用，培养适应能力强、治废效率高的菌种上进行深入的研究。

(5)重金属回收技术

重金属回收技术中的首要步骤是对电镀污泥进行选择性浸出处理，根据浸出的方式不同可以分为酸浸和氨浸，经过浸出处理后污泥中的重金属将以金属离子态或者络合离子态浸出，然后就可以对浸出液中的重金属元素进行分离和回收。氨浸法与浸酸法相比，其选择性更好，但是需要的条件也更苛刻，目前国际上选择氨浸的方法较多。氨浸浸出的重金属离子可以经过液-液萃取、分布沉淀以及离子交换等方式进行分离和回收。

(6)材料化技术

使用材料化技术对电镀污泥进行处理主要是以电镀污泥为原料来生产建筑或其他材料。如利用电镀污泥进行烧砖、烧制陶瓷等，就目前的研究来看，烧砖是电镀污泥材料化处理的主要方式，并且目前的工艺可以烧制出强度达到200号砖标准的砖，据研究表明，只要工艺条件合适此方法不会造成二次污染。用电镀污泥和黏土的混合物进行陶瓷烧制时，电镀污泥的物理性质以及预制污泥与黏土的混合物似的搅拌时间决定了烧制出陶瓷的质量。

3.回收电镀污泥中铜和镍的工艺

电镀污泥中含有多种重金属，由于金属是不可再生资源，随意处理电镀污泥是对资源极大的浪费，因此如何有效的回收电镀污泥中的铜、镍等重金属是研究人员研究的重点，下文介绍了几种从电镀污泥中回收铜和镍的工艺。

(1)酸浸电解法回收铜

电解法处理含铜废水进行铜的回收再利用是一种常见的回收利用铜的方式，并且这种方法的设备费用和使用费用均不高，只不过对于低浓度的含铜废水利用效果并不好。酸浸法电解回收铜是研究人员研究的一种回收铜的工艺，此工艺的主要流程是：先将电镀污泥用硫酸酸化，经过酸化后电镀污泥中的重金属主要以硫酸盐的形式存在。然后以不锈钢为阴极，钛涂钌铱为阳极，并控制电极间距为3．5cm，电镀废液的模拟液微电解液在直流电压下进行电解回收铜。在此流程中槽电压、电解液的pH以及样机材料的种类是影响电解回收铜的主要因素，根据研究人员对不同槽电压、电解液的pH以及阳极材料在电解回收铜中试验中效果进行探究，发现随着槽电压的增加，会使得在相同时间内铜的回收率增加，但是如果电压大于3．0时会出现阴极析氢严重的状况，造成回收率下降。同时此试验中pH较低时铜的回收率比较好，根据实验表明pH为0．3时最适合铜的电解回收。在阳极材料选择的试验中，发现使用不锈钢的阳极时铬、铁的随着时间的增长为大量增加，而使用钛涂钌铱为阳极实则不会出现这种现象，不会影响后续工艺。

(2)酸浸电解法回收镍

酸浸法电解回收镍的工艺的装置和电解铜所用的装置基本相同，据研究表明在高温下电解去除率和能耗的变化都对镍的回收有利，因此电解镍的装置较电解镍在电解槽外多了一个水浴加热锅来控制电解液的温度。此工艺的主要流程是，先将电镀污泥用硫酸酸化，使电镀污泥中的重金属主要以硫酸盐的形式存在。然后以不锈钢为阴极，钛涂钌铱为阳极，并控制电极间距为3．5cm，电镀废液的模拟液微电解液在直流电压下进行电解回收镍。影响此实验镍回收效果的因素主要有槽电压、pH值和硼酸的加入量，通过实验表明在槽电压为5．5V、原始pH为5．5，并加入20g硼酸时，镍的回收率最高，但是也只有百分之五十多。

(3)酸浸法回收电镀污泥中的铜镍

酸浸法回收电镀污泥中的铜镍的主要工艺流程是将电镀污泥烘干、研磨、筛分后进行浸提，最后进行固液分离。具体的实验步骤是在烘干好的污泥中加入一定体积分数的硫酸进行搅拌，在一定的搅拌速率和温度下进行浸取，一定时间后进行过滤，从而得到铜和镍。此实验的浸出率主要受到固液比、硫酸浓度、搅拌速率进出时间和浸取温度的影响。通过研究人员对上述条件进行的优化，确定在此方法中最佳的固液比为1∶10，最佳的硫酸体积分数是30%，最合适的搅拌速度是700r/min，最佳的浸出温度和时间分别为25℃，和40min。经过在最佳试验下进行的实验，并通过火焰原子分管光度计对得到的固体进行检测，发现此方法中铜和镍的进出率都超过了95%，经过此条件的处理，原电镀污泥中大部分的铜和镍被浸出，此时新的废物中重金属等含量已经很低，可以有效的防止电镀污泥对环境的污染。此实验中还尝试了用天然高分子纤维材料对进出液中的铜和镍元素进行吸附，并实现了重金属元素铜和镍的回收，实现了电镀污泥的重复利用，节约了资源。

4.结论

电镀工业中产生的大量废水会破坏环境，影响人的身体健康，需要对其进行相应的处理。目前常用的处理电镀污泥的方法有固化/稳定化技术、热化学处理技术、填海和堆放、微生物处理技术、重金属回收技术、材料化技术。电镀污泥中含有大量的铜和镍，对它们进行回收和再利用能够实现节约资源，酸浸法、酸浸电解法能够对电镀污泥中的铜和镍进行有效的回收，实现铜和镍的再利用。

[1]李盼盼,彭昌盛．电镀污泥中铜和镍的回收工艺研究——污泥的酸浸出工艺[J]．电镀与精饰,2010,32(1):37-40．

[2]杨振宁,陈志传,高大明等．电镀污泥中铜镍回收方法及工艺的研究[J]．环境污染与防治,2008,30(7):58-61．

[3]李彩丽．含镍电镀污泥中镍的回收和综合应用[D]．太原理工大学,2010．

[4]董万强,李军,黄雯琦等．酸浸法回收电镀污泥中铜镍[J]．环境科学与技术,2016,v．39(s1):307-310．

[5]黄卫东,张焕然．电镀污泥资源化利用技术及处置工艺现状[J]．世界有色金属,2016(2):32-36．

[6]邹书剑．电镀污泥中铜和镍的资源化利用研究[D]．中山大学, 2008．

杨箫（1986～），男，宿迁久巨环保科技有限公司，研究方向：金属废弃物的资源化综合利用。

(责任编辑王恒）

Analysis of the Resources Recovery Technology for Electroplating Coppercontaining and Nickel-containing Sludge

Yang Xiao
(Suqian Jiuju Environmental Protection Technology co., LTD, Jiangsu, 223806)

The rapid development of electroplating industry results in the constant increase of electroplating wastewater and the electroplating wastewater will turn to electroplating sludge after the processing, which contains a variety of heavy metal elements, if they do not get proper processing, they will pollute the environment and threaten human's health, besides that is also the waste of the nonrenewable metal resources. Copper and nickel, as the main heavy metal content of electroplating sludge, it has great recycling value and using the acid leaching and electrolysis method can effectively recycle the copper and nickel in electroplating sludge. This paper introduces the source and harm to human body of electroplating sludge, besides, it expounds the main method of processing electroplating sludge.

electroplating sludge；copper；nickel；resources recovery

T

A