专利名称：一种电镀污泥的资源化及无害化处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于电镀污泥的处理工艺，属于电镀污泥的资源化及无害化处理工艺的创新技术。
现有的电镀污泥处理工艺，主要集中在无害化处理，有些虽然也综合考虑到资源化及无害化处理，但其存在的缺点是工艺较复杂，操作复杂，实施困难，且处理成本高，实用性欠佳，故难于推广应用。
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种不仅工艺简单，操作方便，实施容易，而且成本低的电镀污泥资源化及无害化处理工艺。
本发明的工艺过程图如
图1所示，其工艺按下列步骤进行(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液；(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液；(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
上述步骤(1)中的稀酸可为硫酸或盐酸或硝酸。
上述步骤(1)中酸浸液的PH值为1～2。
上述步骤(3)中母液的加热温度为95℃～100℃。
下面结合实施例详细说明本发明的具体过程实施例本发明的处理工艺按下列步骤进行(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液。其操作过程如下电镀污泥在用稀酸溶解前先进行调浆，由于污泥本身含有较多的水分，因此，调浆时加水量不宜过大，否则会增大溶液的体积，也会使金属离子浓度降低，试验采用电镀污泥∶水为1∶1的比例。本实施例中采用H2SO4溶解，这主要是考虑到H2SO4价格便宜、用量少、运输和储存方便，并且H2SO4不挥发，不会造成对操作环境的污染。电镀污泥溶于硫酸的反应如下
铜、镍、铬可以全部溶解进入溶液，而CaSO4因溶解度很小，只有很少部分进入溶液，未溶解的部分主要是泥土等不能被溶解的物质，经过过滤后，即可分离出酸浸渣和酸浸液，本实施例中酸浸液的pH值控制在1.5左右。
(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液。
Cu2+与Ni2+的化学性质比较相似，采用其他的化学方法很难有效的分离，但两者在电化学性质上有很大差异，Cu2+/Cu的标准化学电位为+0.337V，而Ni2+/Ni的标准化学电位为-0.24V，并且Cr3+和Ca2+的标准电位均为负值，根据这一点，采用还原法可以很容易把Cu2-与其他金属离子分离。置换采用最常用的是铁屑置换法，得到的产物海绵铜可以作为初级产品。置换反应式为
这个反应很容易实现，即使在常温，Cu2+浓度很低的情况下也能进行的很彻底，但反应时间必须控制，否则过剩的铁屑会继续溶解在酸溶液中，使溶液中的Fe2+浓度增大，为后面净化过程Fe带来困难。本反应经过滤即可分离出海绵铜和置换母液。
(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液。
上述酸浸液经过铁屑置换铜以后，已含有相当多的Fe2+，Fe2+和Ni2+的水解pH值非常接近，很难分离，但Fe3+与Ni2+的水解pH值却相差很大，Fe3+在25℃1M条件下发生水解的pH值是1.0左右，而Ni2+是7.0左右，因此，可以把Fe2+氧化成Fe3+水解沉淀后，Ni2+留在溶液中达到除铁的目的。虽然该法无论在热力学还是动力学上都很容易实现，但是在实际应用上操作却很困难。主要是因为Fe(OH)3呈胶体状，过滤性能很差，并且其表面能高，容易吸附溶液中其他的金属离子，如Ni2+。因此，采用一种称作黄钠铁矾法的方法，使生成的黄钠铁矾渣颗粒大，沉淀速度快，易于过滤和洗涤，滤渣对金属离子的吸附能力弱。黄钠铁矾法是采用氯酸钠作氧化剂，使Fe2+氧化成Fe3+，同时添加纯碱，反应如下
由反应式可知黄钠铁矾生成过程复杂，并产生一定量的酸，所以加入纯碱可以中和生成的酸，而中和生成的Na2SO4又有利于促进黄钠铁矾的生成。黄钠铁矾结构稳定，不易分解，有利于治理。
在氧化除铁过程中，还有另外一个氧化过程，Cr3+被氯酸钠氧化成Cr6+而形成CrO42-离子，它可以与一些重金属离子如Fe3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+等生成相对稳定的沉淀，这样就可以在除铁的同时也除去有害金属Cr，反应式如下
也可能发生溶液中的Ca2+离子，在除铁、铬的过程中不会进入渣中，但它会影响到后面镍产品的质量，因此在回收镍之前必须除钙。本实施例采用NaF除钙，方法是在除铁结束后，溶液不过滤，用NaOH调整溶液的 pH值至5.0-6.0，然后加入适量的NaF，使Ca2+生成CaF2与黄钠铁矾渣形成混合沉淀，反应如下
酸浸液经过除Fe、Cr、和Ca后，含Ni溶液得到了净化，溶液的PH值约为6.0左右。反应后经过滤即可分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液。
本实施例中母液的加热温度为95℃以上。
(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
电镀污泥经过综合回收Cu、Ni后，废水中各项指标基本达到排放标准后排放，如果未能达标可以返回酸浸过程，无需另外处理。而废渣主要由两部分组成，酸浸渣和黄钠铁矾渣，它们的结构比在污泥中更稳定，不易分解，因此，将酸浸渣与黄钠铁矾渣按2∶1的比例混合后，再与水泥、砂按2∶7∶2的比例混合固化，经过固化处理后，可以达到无害化处理。
上述经过净化的硫酸镍溶液中Ni2+含量6-30g/l左右，根据实际需要可以分别制成相应的含镍化工产品如硫酸镍、碱式碳酸镍和氢氧化镍，也可以进一步深加工成氧化镍。
因净化液本身就是硫酸盐体系，如果制取硫酸镍，只需将溶液加入NaHCO3沉镍，再经硫酸溶解后蒸发、浓缩、然后冷却、结晶就可以得到含结晶水的硫酸镍产品。由含Ni2+离子溶液制取碳酸镍比较困难，一般是制成碱式碳酸镍，方法是将NaHCO3加入含Ni2+的净化液中，控制溶液的pH值为7-9，本实施例中，控制溶液的pH值至8.0时，反应结束，反应式为
反应产物经过过滤、洗涤和烘干后可以得到产品碱式碳酸镍。而制取氢氧化镍是把20％的NaOH溶液缓慢的加入到含Ni2+溶液中，直到溶液的pH值为8.5时结束，反应式为
如果把Ni(OH)2在300℃下煅烧，可以得到一氧化镍产品。
当净化液中Ni2+离子浓度比较低时，如小于1g/L时，直接制取镍的产品比较困难，可采用离子交换法使Ni2+富集，然后再制成镍的产品。
本发明由于采用了按下列步骤进行的处理工艺(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液；(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液；(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。因此，本发明不仅工艺简单，操作方便，实施容易，而且成本低，是一种既可以实现完全无害化处理，同时又回收了金属资源的电镀污泥资源化及无害化处理工艺，其可以综合处理不同的电镀污泥，回收产品中海绵铜的品位为86～92％，金属镍的系列产品都可达到电镀用工业二级标准，且电镀污泥经过综合回收后，产生的废水可以达到排放标准，同时，废水可以循环使用，减少了废水的排放量，另外，废渣的固化效果好，不会造成新的二次污染，其经济效益及社会效益均较显著。
权利要求
1.一种电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于按下列步骤进行(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属，经过滤分离出酸浸渣和酸浸液；(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜，经过滤分离出海绵铜和置换母液；(3)将上述母液加热，用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca，经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液；(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。
2.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(1)中的稀酸可为硫酸或盐酸或硝酸。
3.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述稀酸为硫酸。
4.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中的黄钠铁钒法是采用氯酸钠作氧化剂，使母液中的Fe2+氧化成Fe3+，同时添加纯碱。
5.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(4)的固化处理为将酸浸渣与黄钠铁矾渣按2∶1的比例混合后，再与水泥、砂按2∶7∶2的比例混合固化。
6.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(1)中酸浸液的PH值为1～2。
7.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中母液的加热温度为95℃～100℃。
8.根据权利要求1所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述步骤(3)中分离的含Ni净化液可通过下列方法制成含镍的化工产品(1)将含Ni净化液加入NaHCO3沉镍，再经硫酸溶解后蒸发、浓缩、冷却、结晶而得到含结晶水的硫酸镍产品；(2)将NaHCO3加入含Ni净化液中，控制其pH值，将反应产物过滤、洗涤、烘干后得到碱式碳酸镍；(3)将NaOH溶液缓慢加入含Ni净化液中，控制溶液的pH值，则得到反应产物氢氧化镍。
9.根据权利要求8所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述氢氧化镍在300℃下煅烧，可得到一氧化镍产品。
10.根据权利要求8所述的电镀污泥的资源化及无害化处理工艺，其特征在于上述NaHCO3加入含Ni净化液中控制其pH值为7～9。
全文摘要
本发明是一种用于处理电镀污泥的工艺。本发明由于采用了按下列步骤进行的处理工艺:(1)在常温下用稀酸浸出电镀污泥中所有的有价金属,经过滤分离出酸浸渣和酸浸液;(2)在常温下用铁屑置换上述酸浸液中的铜,经过滤分离出海绵铜和置换母液;(3)将上述母液加热,用黄钠铁矾法去除溶液中的Fe、Cr、Ca,经过滤分离出黄钠铁矾渣及含Ni净化液;(4)将酸浸渣与黄钠铁矾渣作固化处理。因此,本发明不仅工艺简单,操作方便,实施容易,而且成本低,是一种既可以实现完全无害化处理,同时又回收了金属资源的电镀污泥资源化及无害化处理工艺,其经济效益及社会效益均较显著。
文档编号B03B7/00GK1272408SQ00117130
公开日2000年11月8日 申请日期2000年6月6日 优先权日2000年6月6日
发明者陈凡植, 陈淦康, 聂晓军, 陈庆邦, 朱伍坤 申请人:广东工业大学, 东莞市环境保护技术服务中心长安服务部