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        重金屬污泥資源化處置研究

        2022-01-04 02:32:26郭云霄
        印制電路信息 2021年12期
        關(guān)鍵詞:浸液萃取液濾液

        郭云霄

        (廣東新大禹環(huán)境科技股份有限公司,廣東 廣州 510663)

        0 引言

        隨著電子信息行業(yè)的快速發(fā)展,我國印制電路板發(fā)展迅速,但與此同時生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生重金屬廢水,為了使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),對重金屬廢水進(jìn)行化學(xué)法絮凝沉淀后產(chǎn)生了重金屬污泥[1]。重金屬污泥中含有大量可回收有價金屬資源,若不進(jìn)行妥善處理,不僅會給環(huán)境帶來巨大危害,還會造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。目前有價金屬回收方法主要為火法和濕法[2]。其中火法為對重金屬污泥進(jìn)行燒結(jié),但其產(chǎn)物主要為金屬合金,不易對單一金屬進(jìn)行回收。并且由于重金屬污泥含水率大,熱值低,因此在燒結(jié)過程中能耗大,費(fèi)用高,且燒結(jié)過程污染大,對煙氣排放要求高。濕法主要有酸浸法、氨浸法以及微生物浸出法[3]。其中微生物浸出法由于反應(yīng)速度慢、效率低,工業(yè)上不常用。氨浸法由于生產(chǎn)過程中氨氣易揮發(fā),易造成生產(chǎn)事故,且會對生產(chǎn)操作人員身體產(chǎn)生傷害,故對生產(chǎn)環(huán)境的要求極為苛刻。因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中,主要采用濕法冶金技術(shù)處置重金屬污泥,分離回收其中的有價金屬。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 重金屬污泥性質(zhì)

        對廣東省某污水處理廠重金屬污泥進(jìn)行資源化處置研究,將重金屬污泥放入鼓風(fēng)電烘箱,經(jīng)過120 ℃過夜干燥后,根據(jù)稱重法分析其含水率分別為69.91%,采用X射線熒光分析儀(XRF)對其成分進(jìn)行分析,主要成分分析結(jié)果如表1所示。該重金屬污泥并非取自印制板廢水處理的沉淀泥,重金屬污泥組分有不同。

        表1 綜合重金屬污泥組分分析(單位:%)

        1.2 技術(shù)路線

        本文采用“稀酸二次酸浸——黃鐵礬法除鐵——硫化法沉銅——磷酸法沉鉻——萃取回收鎳—萃取回收鋅”的技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)重金屬污泥中鐵、銅、鉻、鎳、鋅金屬資源的分離及資源化回收。技術(shù)路線圖如圖1所示。

        圖1 重金屬污泥資源化處置技術(shù)路線圖

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果

        (1)取重金屬污泥300 g,按固液比(1.1~1.5:1)浸泡于水溶液中,制成含水率60%~75%的重金屬污泥漿。

        (2)混合重金屬污泥漿、濃度為1~5 mol/L的硫酸溶液,調(diào)節(jié)pH為3~3.5,酸浸30~60 min,經(jīng)過濾得到酸浸液A和酸浸渣A。

        (3)混合步驟(2)中酸浸渣A和濃度為1~5 mol/L的硫酸溶液,調(diào)整pH為1.5~2,進(jìn)行二次酸浸30~60 min,經(jīng)過濾得到酸浸液B和酸浸渣B;

        (4)混合步驟(3)中酸浸液B和質(zhì)量濃度為20~30%的堿溶液,調(diào)整pH為3~3.5,經(jīng)過濾得到黃鐵礬渣和濾液A;黃鐵礬渣可作為商品銷售;

        (5)用自來水洗滌步驟(3)中酸浸渣B,洗滌水返回步驟(1)作為制作重金屬污泥漿用水,洗滌后的廢渣委外處理;

        (6)混合步驟(2)中酸浸液A與步驟(4)中濾液A,得到混合液A;按照硫離子與銅離子的摩爾比為(1.5~2):1混合混合液A與質(zhì)量濃度為10%~20%的硫化鈉進(jìn)行銅沉淀反應(yīng),經(jīng)過濾得到濾液B和硫化銅,硫化銅可作為商品銷售;

        (7)按照磷酸根與鉻離子的摩爾比為(1.5~2):1混合步驟(6)中濾液B與質(zhì)量濃度為20%~30%的磷酸鹽溶液進(jìn)行鉻沉淀反應(yīng),經(jīng)過濾得到濾液C和磷酸鉻,磷酸鉻可作為商品銷售;

        (8)控制pH為4~6,按照體積比為1:(1~2)混合步驟(7)中濾液C和鎳萃取劑,得到含鎳萃取液和萃余液A;

        (9)按照體積比為(20~25):1混合鎳萃取液和濃度為10~12 mol/L的硫酸溶液,反萃得到鎳萃取劑和硫酸鎳溶液;鎳萃取劑返回與步驟(7)中濾液C混合進(jìn)行循環(huán)萃?。涣蛩徭嚾芤航?jīng)電解,得到鎳錠可作為商品銷售;

        (10)控制pH為2~3,按照體積比為1:(1~2)混合萃余液A和鋅萃取劑,得到含鋅萃取液和萃余液B;

        (11)按照體積比為(3~6):1混合鋅萃取液和濃度為4~6 mol/L的硫酸溶液,反萃得到鋅萃取劑和硫酸鋅溶液;鋅萃取劑返回與步驟(8)中萃余液A混合進(jìn)行循環(huán)萃??;硫酸鋅溶液經(jīng)電解,得到鋅錠可作為商品銷售;萃余液B返回步驟(1)用于制作重金屬污泥漿用。

        重金屬污泥經(jīng)上述步驟處理后獲得的主要溶液和固體樣品的指標(biāo)列于表2、表3中。

        表2 重金屬污泥處置后主要溶液金屬組分分析(單位:mg/L)

        表3 重金屬污泥處置后主要固體金屬組分分析(單位:%)

        經(jīng)過本技術(shù)方法處理得到的鎳錠、鋅錠純度高,鎳、鋅含量分別高達(dá)99.92%、99.84%,具有較高的產(chǎn)品價值。根據(jù)《HJ/T 299-2007固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》對重金屬污泥殘渣進(jìn)行毒性浸出實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表4所示。上述結(jié)果表明重金屬污泥經(jīng)過本技術(shù)方法處理之后,殘渣浸出液中金屬元素成分含量均符合HJ/T 299-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

        表4 重金屬污泥殘渣浸出液分析(單位:mg/L)

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

        采用本技術(shù)方法對重金屬污泥進(jìn)行處理后,銅、鉻、鎳、鋅金屬元素可分別轉(zhuǎn)化為硫化銅、磷酸鉻、鎳錠和鋅錠產(chǎn)品進(jìn)行回收。并且最終殘渣浸出液中主要金屬元素成分含量均符合HJ/T 299-2007環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

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