重金属污泥资源化处置研究

郭云霄

（广东新大禹环境科技股份有限公司，广东 广州 510663）

0 引言

随着电子信息行业的快速发展，我国印制电路板发展迅速，但与此同时生产过程中会产生重金属废水，为了使废水达到排放标准，对重金属废水进行化学法絮凝沉淀后产生了重金属污泥[1]。重金属污泥中含有大量可回收有价金属资源，若不进行妥善处理，不仅会给环境带来巨大危害，还会造成严重的资源浪费。目前有价金属回收方法主要为火法和湿法[2]。其中火法为对重金属污泥进行烧结，但其产物主要为金属合金，不易对单一金属进行回收。并且由于重金属污泥含水率大，热值低，因此在烧结过程中能耗大，费用高，且烧结过程污染大，对烟气排放要求高。湿法主要有酸浸法、氨浸法以及微生物浸出法[3]。其中微生物浸出法由于反应速度慢、效率低，工业上不常用。氨浸法由于生产过程中氨气易挥发，易造成生产事故，且会对生产操作人员身体产生伤害，故对生产环境的要求极为苛刻。因此在实际生产过程中，主要采用湿法冶金技术处置重金属污泥，分离回收其中的有价金属。

1 实验部分

1.1 重金属污泥性质

对广东省某污水处理厂重金属污泥进行资源化处置研究，将重金属污泥放入鼓风电烘箱，经过120 ℃过夜干燥后，根据称重法分析其含水率分别为69.91%，采用X射线荧光分析仪（XRF）对其成分进行分析，主要成分分析结果如表1所示。该重金属污泥并非取自印制板废水处理的沉淀泥，重金属污泥组分有不同。

表1 综合重金属污泥组分分析（单位：%）

1.2 技术路线

本文采用“稀酸二次酸浸——黄铁矾法除铁——硫化法沉铜——磷酸法沉铬——萃取回收镍—萃取回收锌”的技术路线实现重金属污泥中铁、铜、铬、镍、锌金属资源的分离及资源化回收。技术路线图如图1所示。

图1 重金属污泥资源化处置技术路线图

1.3 实验方法及结果

（1）取重金属污泥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%的重金属污泥浆。

（2）混合重金属污泥浆、浓度为1～5 mol/L的硫酸溶液，调节pH为3～3.5，酸浸30～60 min，经过滤得到酸浸液A和酸浸渣A。

（3）混合步骤（2）中酸浸渣A和浓度为1～5 mol/L的硫酸溶液，调整pH为1.5～2，进行二次酸浸30～60 min，经过滤得到酸浸液B和酸浸渣B；

（4）混合步骤（3）中酸浸液B和质量浓度为20～30%的碱溶液，调整pH为3～3.5，经过滤得到黄铁矾渣和滤液A；黄铁矾渣可作为商品销售；

（5）用自来水洗涤步骤（3）中酸浸渣B，洗涤水返回步骤（1）作为制作重金属污泥浆用水，洗涤后的废渣委外处理；

（6）混合步骤（2）中酸浸液A与步骤（4）中滤液A，得到混合液A；按照硫离子与铜离子的摩尔比为(1.5～2):1混合混合液A与质量浓度为10%～20%的硫化钠进行铜沉淀反应，经过滤得到滤液B和硫化铜，硫化铜可作为商品销售；

（7）按照磷酸根与铬离子的摩尔比为(1.5～2):1混合步骤（6）中滤液B与质量浓度为20%～30%的磷酸盐溶液进行铬沉淀反应，经过滤得到滤液C和磷酸铬，磷酸铬可作为商品销售；

（8）控制pH为4～6，按照体积比为1:(1～2)混合步骤（7）中滤液C和镍萃取剂，得到含镍萃取液和萃余液A；

（9）按照体积比为(20～25):1混合镍萃取液和浓度为10～12 mol/L的硫酸溶液，反萃得到镍萃取剂和硫酸镍溶液；镍萃取剂返回与步骤（7）中滤液C混合进行循环萃取；硫酸镍溶液经电解，得到镍锭可作为商品销售；

（10）控制pH为2～3，按照体积比为1:(1～2)混合萃余液A和锌萃取剂，得到含锌萃取液和萃余液B；

（11）按照体积比为(3～6):1混合锌萃取液和浓度为4～6 mol/L的硫酸溶液，反萃得到锌萃取剂和硫酸锌溶液；锌萃取剂返回与步骤（8）中萃余液A混合进行循环萃取；硫酸锌溶液经电解，得到锌锭可作为商品销售；萃余液B返回步骤（1）用于制作重金属污泥浆用。

重金属污泥经上述步骤处理后获得的主要溶液和固体样品的指标列于表2、表3中。

表2 重金属污泥处置后主要溶液金属组分分析（单位：mg/L）

表3 重金属污泥处置后主要固体金属组分分析（单位：%）

经过本技术方法处理得到的镍锭、锌锭纯度高，镍、锌含量分别高达99.92%、99.84%，具有较高的产品价值。根据《HJ/T 299-2007固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》对重金属污泥残渣进行毒性浸出实验，结果如表4所示。上述结果表明重金属污泥经过本技术方法处理之后，残渣浸出液中金属元素成分含量均符合HJ/T 299-2007标准要求。

表4 重金属污泥残渣浸出液分析（单位：mg/L）

2 实验结论

采用本技术方法对重金属污泥进行处理后，铜、铬、镍、锌金属元素可分别转化为硫化铜、磷酸铬、镍锭和锌锭产品进行回收。并且最终残渣浸出液中主要金属元素成分含量均符合HJ/T 299-2007环保标准要求。