一种电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的方法与流程

本发明涉及电镀金属污泥回收利用技术领域，特别是涉及一种电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的方法。

背景技术：

电镀污泥是电镀行业的废水处理后的最终产物，被《国家危险废物名录》(2016)列为hw17类的危险废物，电镀污泥里面含有大量铜、镍、铬、铁、锌等重金属，其中：铬和镍属于第一类污染物，铜、锌等属于第二类污染物，还有cod、bod5等污染物。

电镀污泥具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，其直接后果是污泥中的cu、ni、cr、zn等这些重金属在雨水淋溶作用下，将沿着污泥、土壤、农作物、人体的路径迁移，并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，人们若是长期生活在这种环境，就相当于慢性毒药一般，威胁到人体的身体健康。

由于电镀废水中的cu、ni、fe等这些重金属都转移到电镀污泥中了，所以电镀污泥对环境的危害要比电镀废水严重，如果对这种危害性极大的电镀污泥不进行无害化和减量化处置，势必会对生态环境造成极大的破坏；同时，电镀污泥中的主要重金属含量远比矿山开采的矿石品位高的多，电镀污泥中重金属含量高，有的达到10％以上，若进行资源化回收，则符合可持续发展要求，具有明显的经济和环境效益，如果不进行回收利用，也会造成极大的资源浪费。

因此，对电镀污泥进行无害化和资源化利用是环保部门鼓励的方向。

针对电镀污泥的特点及危害性，从环境污染防治和资源循环利用的角度加以考虑，必须遵循两个原则：一是经过处理后，污泥不会引起二次污染，做到无害化处置；二是必须对污泥中的重金属含量较高的进行综合回收利用，即实现资源化利用。

现有的主要处理技术包括：

1、稳定化/固定化技术，目前广泛采用稳定化/固定化后再进行填埋的方法，但存在重金属渗滤的风险，并且造成了资源的浪费。

2、水泥窑协同处理技术，利用水泥窑协同处理技术，危废处置单位将电镀污泥通过水泥窑炉的水泥熟料煅烧过程可以将重金属固化于水泥熟料矿物中，但产品对重金属含量也有限制，太多也是不行的，此外对水泥生产有害的物质如硫、磷等也需要控制在一定限值以内。

由于电镀污泥的化学组份相当复杂,主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类。水泥窑协同处置电镀污泥，这些重金属就会进入水泥产品中，在酸性环境下又会再次溶出，会造成二次污染；同时，水泥窑协同处置无法实现对含量较高的铜镍进行资源化回收利用，浪费了宝贵的资源。

3、电镀污泥火法-湿法联合工艺回收金属，火法-湿法联合工艺作为电镀污泥资源化利用主要手段为大多企业使用。火法-湿法联合工艺是先进行高温焙烧预处理，然后进行湿法回收。高温焙烧虽然能有效去除污泥中的杂质，提高金属含量，但高温会造成物相组成的变化，影响金属的浸出。

随着环保对危废处置日益关注,火法冶炼企业在现行管理体系下也暴露出诸多环保问题。

电镀污泥中金属含量高于一般金属矿,因此,多被采用火法冶炼进行资源化利用。但在火法冶炼企业现行管理体系下存在的区域差异、行业水平差异,以及存在的技术、环保、管理方面的问题也日益凸显。(详见江苏省环境科学研究院发表于《环境与发展》2017年10期的刊物)。

4、电镀污泥湿法分离生产硫酸铜、硫酸镍等金属盐类产品，该技术采用酸浸或氨浸，并通过沉淀、萃取、离子交换膜法等从浸出液中分离回收金属。虽然湿法回收金属效率高，因有机物等杂质非常高，溶剂消耗量大，成本无法承受，特别是对于金属含量低的污泥则更无效益可言。

同时，目前的湿法工艺生产的硫酸铜、硫酸镍等金属盐类产品中杂质较高，无法达到产品的质量要求，产品销售困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的方法，从而实现了电镀铜镍等金属污泥的“无害化、减量化和资源化”回收利用，提升了电镀污泥处理行业的生产加工效益，带来的良好的经济效益和社会效益。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的方法，第一步，将相应的含有铜镍的混合污泥通过传输装置/传输管道传输至浸泡池中，向含有铜镍混合污泥的浸泡池内加入充分比例的酸液，并对浸泡在酸液中的铜镍污泥进行充分搅拌，直至铜镍污泥与酸液充分反应；第二步，将第一步充分反应后的剩余污泥进行压滤，压滤时需要根据当前污泥总量/状态进行压滤时间、压力的控制操作；第三步，将第二步压滤后的压滤渣倒换至外界专业运输车辆/工具，并运送至相应工厂/水泥厂进行处置；第四步，将第二步压滤后剩余的浸出液传导至用于电解铜的电解池中，通过相应的电解操作，电解出铜，这里的电解铜操作，可采用本企业所申请的专利技术(专利公开号为：cn108360056a，一种电镀铜节水及铜回收的方法)；第五步，采用废气收集装置对第四步电解时产生的废气进行吸收，并将废气传导至废气处理装置进行处理；第六步，将第四步电解铜操作后剩余的杂质以及压滤渣提取出来，倒换至外界专业运输车辆/工具，并运送至相应工厂/水泥厂进行处置；第七步，将第四步电解铜操作后的剩余液体传导至用于电解镍的电解池中，通过相应的电解操作，电解出镍，这里的电解镍操作，可采用本企业所申请的专利技术(专利公开号cn108396365a，一种电镀镍节水及镍回收的方法)；第八步，采用废气收集装置对第七步电解时产生的废气进行吸收，并将废气传导至废气处理装置进行处理；第九步，将第七步电解镍操作后剩余的废水/酸液重新传导回第一步操作，补充第一酸液浸泡操作时的酸液量。

在本发明中，压滤操作采用板框压滤机，板框压滤机中由交替排列的滤板和滤框构成一组滤室。滤板的表面有沟槽，其凸出部位用以支撑滤布；滤框和滤板的边角上有通孔，组装后构成完整的通道，能通入悬浮液、洗涤水和引出滤液；板、框两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧板、框，板、框之间的滤布起密封垫片的作用；由供料泵将悬浮液压入滤室在滤布上形成滤渣，直至充满滤室；滤液穿过滤布并沿滤板沟槽流至板框边角通道，集中排出；过滤完毕，可通入清水洗涤滤渣；洗涤后，有时还通入压缩空气，除去剩余的洗涤液；随后打开压滤机卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧板、框，开始下一工作循环。

作为本发明的一种优选技术方案，铜镍污泥与酸液充分反应后，浸出液中含有铜、镍、锌、铬、铁各种元素离子；铜镍污泥与酸液充分反应后所剩余的压滤渣是以石膏为主的含水量低于55％的污泥杂质。

作为本发明的一种优选技术方案，电解铜/镍操作时，采用气体吸收塔对废气进行接触吸收；气体自吸收塔底部进入塔内，在上升过程中与来自塔顶的吸收剂逆流接触，净化后的达标气体由塔顶排出。

作为本发明的一种优选技术方案，电解铜操作后剩余的杂质以及压滤渣是包括以锌、铬、铁为主的含水量低于55％的混合物。

作为本发明的一种优选技术方案，电解镍操作时所电解产生的酸液，经过若干层的过滤后，并进行适当的水分蒸发操作，达到适合浸泡初始电镀铜镍污泥的浓度。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明工艺对电镀污泥中杂质和污染物cod浓度较高有较强的适应性，无需萃取等工艺，且经过电解铜和电解镍工序后，cod及金属络合物被消减，后期少量排入污水站的废水非常容易处理达标，降低了许多生产操作的成本，而且比传统的湿法回收污泥金属的方法可减少水量80％以上；

2、本发明工艺能够减少金属损失95％以上，减少了铜、镍资源浪费，且产品电解铜和镍纯度品质高；

3、本发明工艺可将含硫酸浓度较高的硫酸镍溶液返回浸出环节，可减少80％新硫酸补充量，可节约新硫酸的采购量来降低生产成本；

4、本发明工艺所残留的污泥中重金属含量大幅度降低，大幅度降低对水泥的品质影响，提升了水泥厂对此种污泥的需求比例；

5、本发明工艺比传统火法工艺回收工艺更高效、更清洁、金属回收率更高，是国家环保部门鼓励的发展方向；

6、本发明方案充分体现了“无害化、减量化和资源化”，有良好的经济效益和社会效益。本发明方案完全符合《电镀行业清洁生产评价指标体系》(国家发展和改革委员会、环境保护部、工业和信息化部2015年第25号公告)ⅰ级标准所要求的：“使用金属回收工艺”、“单位产品每次清洗取水量≤8l/m²”、“铜利用率≥90％”、“电镀用水重复利用率≥60％”、“减少单位产品重金属污染物产生量的措施包括：增加镀液回收槽、在线或离线回收重金属等”五项标准。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的流程加工示意图；

图2为本发明采用的压滤装置的结构示意图；

其中：1-装置壳体；2-滤框；3-滤板；4-第一通孔；5-第二通孔；6-滤室；7-沟槽；8-压紧板块；9-把手支架；10-支撑横梁；11-支撑滤布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

电镀污泥作为固体废弃物也应遵循固废处理的3r原则：“无害化、减量化、资源化”。根据环境保护部发布的污水处理厂污泥处置及污染防治技术政策，污泥处置的首要目标是“减量化”、“无害化”和“稳定化”，“资源化”，且作为更高层次的要求存在。但是作为污泥，它具有的污染性和资源性双重特性，在保证无害化的前提下对其进行一定的资源化是目前电镀污泥综合利用的重点。

根据多年来对电镀行业废水、污泥、除杂及湿法冶金等进行的研究与实践，针对目前其他电镀污泥处置技术存在的不足与问题，创新思路，综合运用多种技术，并经过了实验和实践，具体发明内容如下：

本发明为一种电镀铜镍混合污泥资源化回收利用的方法，第一步，将相应的含有铜镍的混合污泥通过传输装置/传输管道传输至浸泡池中，向含有铜镍混合污泥的浸泡池内加入充分比例的酸液，并对浸泡在酸液中的铜镍污泥进行充分搅拌，直至铜镍污泥与酸液充分反应；第二步，将第一步充分反应后的剩余污泥进行压滤，压滤时需要根据当前污泥总量/状态进行压滤时间、压力的控制操作；第三步，将第二步压滤后的压滤渣倒换至外界专业运输车辆/工具，并运送至相应工厂/水泥厂进行处置；第四步，将第二步压滤后剩余的浸出液传导至用于电解铜的电解池中，通过相应的电解操作，电解出铜；第五步，采用废气收集装置对第四步电解时产生的废气进行吸收，并将废气传导至废气处理装置进行处理；第六步，将第四步电解铜操作后剩余的杂质以及压滤渣提取出来，倒换至外界专业运输车辆/工具，并运送至相应工厂/水泥厂进行处置；第七步，将第四步电解铜操作后的剩余液体传导至用于电解镍的电解池中，通过相应的电解操作，电解出镍；第八步，采用废气收集装置对第七步电解时产生的废气进行吸收，并将废气传导至废气处理装置进行处理；第九步，将第七步电解镍操作后剩余的废水/酸液重新传导回第一步操作，补充第一酸液浸泡操作时的酸液量。

进一步的，铜镍污泥与酸液充分反应后，浸出液中含有铜、镍、锌、铬、铁各种元素离子；铜镍污泥与酸液充分反应后所剩余的压滤渣是以石膏为主的含水量低于55％的污泥杂质。

进一步的，电解铜/镍操作时，采用气体吸收塔对废气进行接触吸收；气体自吸收塔底部进入塔内，在上升过程中与来自塔顶的吸收剂逆流接触，净化后的达标气体由塔顶排出。

进一步的，电解铜操作后剩余的杂质以及压滤渣是包括以锌、铬、铁为主的含水量低于55％的混合物。

进一步的，电解镍操作时所电解产生的酸液，经过若干层的过滤后，并进行适当的水分蒸发操作，达到适合浸泡初始电镀铜镍污泥的浓度。

本发明工艺对电镀污泥中杂质和污染物cod浓度较高有较强的适应性，不使用萃取等工艺，成本较低，且经过电解铜和电解镍工序后，cod及金属络合物被消减，后期少量排入污水站的废水非常容易处理达标，比传统的湿法回收污泥金属的方法可减少水量80％以上，可大量减少污水处理费和自来水水费。

本发明工艺能够减少金属损失95％以上，减少了铜、镍资源浪费，且产品电解铜和镍纯度品质高；如每年处理10000吨污泥(ni9％、cu5％计)，每年可回收1#电解铜500吨，1#电解镍900吨，实现销售收入可达11500万元，扣除税金和运行成本后，利润约5000万元。

基于我公司自主研发的一种低浓度铜电解设备，电镀污泥浸出液中的硫酸铜(化学式:cuso4)和硫酸镍(化学式:niso4)不断被沉积在设备的阴极上，据计算每回收1公斤的纯铜，就有铜1.5倍重量的硫酸产生。按照本工艺可将含硫酸浓度较高的硫酸镍溶液返回浸出环节，可减少80％新硫酸补充量，可节约新硫酸的采购量来降低生产成本。

采用本发明工艺所残留的污泥中重金属含量大幅度降低，对水泥品质影响更小，水泥厂更愿意接收这种污泥。

本发明工艺比传统火法工艺回收工艺更高效、更清洁、金属回收率更高，是国家环保部门鼓励的发展方向。

本发明方案充分体现了“无害化、减量化和资源化”，有良好的经济效益和社会效益。本发明方案完全符合《电镀行业清洁生产评价指标体系》(国家发展和改革委员会、环境保护部、工业和信息化部2015年第25号公告)ⅰ级标准所要求的：“使用金属回收工艺”、“单位产品每次清洗取水量≤8l/m²”、“铜利用率≥90％”、“电镀用水重复利用率≥60％”、“减少单位产品重金属污染物产生量的措施包括：增加镀液回收槽、在线或离线回收重金属等”五项标准。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。