探讨含铜污泥中铜回收和含铜废水污泥处理方式

2021-12-04韶关鹏瑞环保科技有限公司李英香

区域治理 2021年48期

韶关鹏瑞环保科技有限公司李英香

在我国电镀、制造、印染等行业生产经营过程中，会产生非常多的重金属废水和污泥，如果没有对其进行合理的处置，就会引发一系列生态污染问题，同时也会带来严重的资源浪费。在新时代的发展过程中，我国各个地区都在全面贯彻生态文明理念，并逐步加强区域生态环保管理水平。在这种大背景下，进行重金属污泥的合理处置就显得非常关键。下面结合含铜污泥的处置情况，谈一谈含铜污泥处理过程中回收铜的工艺技术，在实现含铜污泥无害化处理的同时也可以较好地回收铜资源，使得工业行业的发展变得更加和谐。

一、我国含铜污泥的实际情况介绍

我国很多工业在生产过程中都会排放含铜污泥，而含铜污泥对生态环境的破坏是非常显著的，同时也会带来深远的影响。目前我国各个城市地区都已经开始加强含铜污泥的管理工作，并将其归类为重金属污染废物，在排放的时将会受到严格的监管。但是结合实际情况来看，仍然有部分企业做出了含铜污泥随意排放的行为，甚至还有一部分企业借“土壤改良”为名，掩埋大量的含铜污泥。这些情况都带来了严重的生态污染问题，不利于区域生态环境的和谐发展。之所以出现这种情况，一方面与我国地方政府部门管控不力有关，另一方面也与含铜污泥无害化与资源化处理难度较大有关。当前我国工业技术领域进行含铜污泥的无害化与资源化处理需要较高的成本，并且最终收益也不理想，导致部分企业为了利益铤而走险，做出了违法排放含铜污泥的行为。如果在后续加快对含铜污泥无害化与资源化处理的研究，实现创新技术的更迭，降低技术处理的成本，那么就可以较好地改善这种情况。本文根据含铜污泥处理技术现状，提出一项在含铜污泥中回收铜的工艺。这项工艺技术的使用成本不高，并且可以取得较好的成效，能够在我国很多地区进行全面推广。下面结合这套工艺技术的细节流程，针对工艺内容展开全方位的分析。（见图1）

图1 危废处置含铜污泥

二、含铜污泥中铜回收流程

含铜污泥中回收铜实现了铜资源的再利用，具有较好的综合效益。在工业生产过程中，含铜污泥的含水量非常高，通常在80%左右。在这种情况下，直接对含铜污泥进行铜回收处理是非常困难的，因此需要先对含铜污泥进行干燥。通过干燥工艺可以使得含铜污泥的含水量降低到35%左右，保证后燃烧炉的温度、炉内热能可以得到较好的应用。在具体进行干燥处理的时候，可以将含铜污泥转入回转窑中进行直接干扰。在干燥过程中不可避免会产生较多废气，并且废气中还有烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质，无法直接排放到大气环境中。因此企业也需要对干燥过程中产生的废气进行无害化处理，可以考虑选择使用布袋除尘器和水浴除尘脱硫塔进行综合处理，并保证最终处理完的气体满足《工业炉窑大气污染物排放标准》等的要求。充分干燥以后，就可以进行含铜污泥铜回收处理的下一个环节，具体工艺流程如图2。

图2 含铜污泥回收处理工艺流程图

在得到干燥的含铜污泥以后，可以在其中加入石灰，接着引入压砖机制砖后转移到熔炼炉中进行下一步处理。整个熔炼炉可以分为熔化和硫化两个部分，并且两个区域上方都设计了专门的加料口，可以将物料放入熔炼炉中进行处理。这个时候，操作人员需要先将含铜污泥加入熔化区域，并将石灰石、石英石、炭精等混合料加入硫化区域，同时还要在熔炼炉侧方的喷气嘴中喷入富含氧气的空气。这样含铜污泥就可以在熔炼炉中跟混合料进行充分接触，并产生脱水、熔化、造渣、硫化等多种反应。通过这项处理以后，熔炼炉中会形成粗铜、冰铜、炉渣等多种物质。在熔炼炉中还设计了电热区，能够对溶体进行保温处理，使得粗铜、冰铜、炉渣等物质可以充分沉淀，并实现分离工作。在熔炼活动进行的过程中，熔炼炉的出料口会产出粗铜和冰铜，具体形式为浇铸块。在熔炼过程中，也会产生一些有害废气，但此环节产生的有害废气成分出现了变化，增加了铅、砷、镍、锡、锑、铜、锰等重金属污染物，因此在废气处理的时候需要综合使用布袋除尘器和双碱法脱硫塔完成处理，并按照《危险废物焚烧污染控制标准》进行审查，保证处理后的废气可以满足标准文件的要求。

在得到浇铸块以后，可以将其放入回转精炼炉中进行进一步处理，最终可以得到阳极铜板。在这个过程中，经过精炼炉处理的铜样品表面比较平直，纹理也比较细致，断面呈现玫瑰红色。此阶段处理以后，样品中铜的含量可以达到99%以上。在这个阶段也会产生一些有害废气，但废气成分跟熔炼环节基本一致，因此可以按照熔炼环节的标准进行废气处理，保证生产过程中排放的废气可以满足最高允许排放浓度的要求。

通过精炼环节获得的阳极铜板虽然含铜量已经达到了99%，但还存在较多杂质，具体有锌、铁、镍、银等，还需要对其进行进一步处理。这里选择使用电解法完成铜回收的最终处理工作。在具体操作的时候，需要将阳极铜片放到水洗槽中进行清洗，并且在清洗完成以后作为电解的阳极，并使用钛极板作为电解的阴极，电解溶液则可以选择硫酸和硫酸铜的混合液。在通电电解开始以后，阳极铜片中的铜元素就会溶解为铜离子，并朝着阴极移动，最终在阴极的钛极板上析出。通过这项电解活动，最终获得铜制品中的铜含量超过了99.95%，同时在导电性等各类性能方面也可以较好地满足工业需求。除此之外，在电解过程中还会产生黑铜、残极等物质，将其继续送到回转精炼炉中进行精炼处理，也可以继续转化为纯铜。

三、含铜废水处理污泥技术

（一）含铜废水处理污泥技术

含铜废水处理污泥技术主要采用浸出和溶剂萃取相结合的方法，研究了从PCB企业产生的含铜污泥中进行回收铜的资源化处理技术，实现污泥中重金属的再生利用。

工艺运行的条件：（1）酸浸工艺，硫酸浓度为5mol/L，液固比为4∶1，浸出时间为6h，浸出温度为60℃，浸出方式选择连续搅拌的方式。采用该浸出工艺条件，含铜污泥中铜的浸出率可达98%以上。（2）萃取工艺，浸出液的PH值调节为2左右，萃取剂选用M5640，浓度为20%（V/V）M5640+磺化煤油，萃取相比1∶1，在室温下需强力震荡3min，静置5min。通过二级萃取，铜的萃取率可达99%左右。溶剂萃取法由于具有环保、快速等优势很快便占据重要地位。含铜污泥的资源化与无害化处理技术也在不断探索更新，回收效率高、污染少的技术工艺必将取得进一步发展。

含铜污泥的处置缓解了我国环境污染控制的压力和铜资源的短缺。从技术上讲，有利于污泥资源化利用技术的更新、优化、积累和推广，符合国家清洁生产和循环经济的要求。该技术的应用一方面降低了污泥填埋、焚烧和其他处置的成本，另一方面，“变废为宝”实现了铜资源的循环利用，给企业带来了良好的经济效益，降低了企业成本，充分实现了污泥的经济价值。实现污泥资源化利用，有利于保护环境，减少重金属污染物的排放。

（二）工艺形成的技术指标

工艺通过对线路板企业含铜废水处理的污泥进行酸浸-萃取处理，可完成如下技术指标：污泥中Cu的浸出率达到98%以上；浸出液中Cu的萃取率和反萃率达到99%以上；污泥中Cu的总体回收率达到96%以上；所得产品CuSO4·5H2O的纯度为98%以上，达到化学纯试剂的纯度。

（三）经济效益

自从工艺运行实施后，污泥中铜的总回收率可达96%以上，同时可获得98%以上的CuSO4·5H2O，满足产品要求。据了解，为了实现铜资源的循环利用，该工艺通过“变废为宝”充分实现了污泥的价值。目前市场上98%CuSO4·5H2O的价格约为53000元/吨，通过销售可获得良好的经济效益。扣除污泥收购成本和回收处理过程中消耗的试剂、人工成本后，仍能带来可观的经济收入，具有良好的经济效益。

（四）含铜废水处理污泥技术产生的社会环境效益分析

含铜废水污泥处理技术实现了含铜污泥的资源化。整个工艺流程简单，循环操作，基本不会产生二次污染，而且环境效益显著。污泥回收利用后，节省了污泥填埋、焚烧等处置费用，不仅实现了污泥的价值，而且是解决污泥的最佳出路，符合我国循环经济和可持续发展政策，缓解了我国资源危机问题，对促进和谐社会的发展具有重要意义。含铜污泥的循环处理节约了污泥处置成本，解决了污泥的出口问题，实现了铜资源的循环利用，缓解了资源压力，减少了重金属的排放，具有显著的社会效益和环境效益。