【正文】 填充料、拋光膏、鞣革劑等，這些處理方法需要經(jīng)過污泥的脫水、烘干、粉碎、過篩等操作，工藝繁復(fù)，所需設(shè)備多，投資成本高 [1]。但過程需要 1000℃的高溫煅燒，工藝對(duì)設(shè)備的要求較高，也不適于在中小型電鍍企業(yè)中推廣。這個(gè)方法不但能使電鍍污泥得到無害化和資源化處理，而 且能產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。 煤渣、 磷石膏等廢渣，以廢治廢，具有很高的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)過上述的工藝處理，可達(dá)到電鍍污泥無害化和資源化處理 的目的，因此本文的研究對(duì)以后更好的處理電鍍污泥具有一定的參考價(jià)值。經(jīng)審核后又進(jìn)行了連續(xù)五次每次處理 100公斤污泥的擴(kuò)大試驗(yàn)，并證實(shí)了小型試驗(yàn)提出的工藝的可行性。因此，人們提出了各種關(guān)于電鍍污泥綜合利用的資源化處理方案，如用鐵氧體法處理污泥生產(chǎn)磁性材料或鐵黑顏料、制煤渣磚、制大火棕顏料、制拋光膏和鞣革劑等。污泥的含水率極高，成分因不同的電鍍工業(yè)而不同，但其中都含有大量的重金屬離子如 Cr3+和有價(jià)金屬離子如 Cu2+、 Ni2+等。 1 摘 要 本文主要研究黃鈉鐵礬法回收電鍍污泥中的有價(jià)金屬的優(yōu)化工藝流程以及 采用固化方法處理在回收工藝過程中產(chǎn)生的廢渣（浸出渣和凈化渣）的最佳配 方，并且提出廢渣制磚的方案，不但要達(dá)到廢渣無害化的目的，還要實(shí)現(xiàn)廢渣 資源化。若把這些污泥直接填埋或露天堆放，不僅會(huì)造成重金屬離子對(duì)水體和土壤的二次污染，而且還浪費(fèi)了大量的有價(jià)金屬，因此必須對(duì)電鍍污泥進(jìn)行無害化處理和資源化處理。國外有關(guān)電鍍污泥處理的方法及水平與國內(nèi)相差不大，至今還沒有一種完全成熟的處理方法，因此也為本文述及的處理方案提供了很大的研究空間。該工藝己于 20xx年 2 月 26 日通過了由廣東省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主持的技術(shù)鑒定，鑒定結(jié)果為該技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，希望盡快使技術(shù)在生產(chǎn)中應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 二 . 文獻(xiàn)綜述 1. 電鍍污泥處理現(xiàn)狀 目前國內(nèi)處理電鍍污泥的方法多種多樣， 分述如下： 〈 1〉 電鍍混合污泥制煤渣磚 上海市輕工業(yè)研究所的張秀廣等經(jīng)研究認(rèn)為：利用煤渣蒸養(yǎng)法制磚時(shí)摻入含水率 85%～ 98%的電鍍污泥，是防止電鍍污泥二次污染的經(jīng)濟(jì)而可靠的方法。但此法沒有對(duì)污泥中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收處理，造成浪費(fèi)。但由于不同的電鍍廠的污泥成分比例相差較大，不能滿足顏料要求，需通過將不同比例的污泥進(jìn)行調(diào)配或補(bǔ)充，使它達(dá)到顏料配方的要求，這一步驟需要較復(fù)雜的工藝過程，不適于在中小型電鍍廠中推廣。 〈 4〉 含銅、鎳污泥的處理 國內(nèi)一些研究提出采用濕法氫還原對(duì)電鍍污泥氨浸產(chǎn)物中的銅、鎳、鋅等有價(jià)金屬進(jìn)行了分離回收，酸溶處理后在硫酸氨體系弱酸性溶液中氫還原分離出銅粉，然后在氨性溶液中還原提取鎳粉，最后沉淀加氫還原尾液中的鋅，所得銅汾和鎳粉的純度可達(dá) %，銅的回收率達(dá) 99%，鎳的回收率達(dá) 98%以上 [4]。 由上還可見，目前對(duì)于電鍍污泥的處理確實(shí)沒有一種完全成熟的處理方法。本方案應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，投資成本低，生產(chǎn)效益高，兼顧了環(huán)境和社會(huì)兩方面的效益。用 NaHCO3+NaOH 替代后，過濾困難的問題得以解決，其他方面也能達(dá)到原工藝流程的效果。本試驗(yàn)固化處理的對(duì)象是在回收工藝過程中產(chǎn)生的廢渣 —— 浸出渣和凈化渣按質(zhì)量比為 2:1 混合的廢渣。 3 制磚試驗(yàn) 在固化處理的基礎(chǔ)上，本文提出用廢渣制造非承重墻體磚和 取代部分水泥作建筑材料的方案，試驗(yàn)方法與 所述基本相同。 試驗(yàn)所使用的試劑有： 98%H2SO NaClO NaHCO Na2CO NaOH、KSCN、 NH4F、 NaF、 1％ 2,2’－聯(lián)吡啶乙醇溶液、石灰、石膏、鐵屑。 3. 試驗(yàn)方法 1 試驗(yàn)設(shè)備 DF101B 集熱式恒溫磁力攪拌器 浙江省樂清市樂成電器廠 WMZK01 溫度指示控制儀 上海醫(yī)用儀表廠 PHS3C 型酸度計(jì) 上海雷磁儀器廠 GY07 電熱鼓風(fēng)干燥箱 哈爾濱理化儀器廠 KZY500 型電動(dòng)抗折儀 沈陽市分析儀器廠 YE30 型液壓式壓力試驗(yàn)機(jī) 廣州試驗(yàn)儀器廠 Z8000 型原于吸收分光光度計(jì) 日立 GZST 型水泥膠沙攪拌機(jī) 廣州市建材中等專業(yè)學(xué)校實(shí)習(xí)廠 GZYY 型水泥膠沙震動(dòng)臺(tái) 廣州市建材中等專業(yè)學(xué)校實(shí)習(xí)廠 臺(tái)式天平和電子天平 2 分析方法 1） 常量分析： Cu：碘量法 Ni：二酮 月虧 容量法 Cr：酸溶－亞鐵容量法 2） 微量分析：原子吸收分 光光度法 〈 3〉 試驗(yàn)方法 1） 工藝流程試驗(yàn)：取一定量污泥按綜合回收與治理試驗(yàn)流程圖進(jìn)行，每個(gè)過程 8 取樣分析并進(jìn)行計(jì)算； 2） 沉鎳試驗(yàn)分別用 NaHCO NaHCO3＋ NaOH、 NaOH 和 Na2CO3 + NaOH 四個(gè)因素進(jìn)行沉鎳試驗(yàn)，比較試驗(yàn)結(jié)果； 3） 廢渣處理試驗(yàn)采用單因素法進(jìn)行試驗(yàn)。 1 浸出 稱取混合污泥 500g，置于 20xxml 大燒杯中，加入等量的水，攪拌 20～ 30min， 直至混合物呈稀漿狀。 浸出結(jié)果見表 12。反應(yīng)為： Fe2++ Cu2＋ = Cu↓ + Fe 置換完成后過濾得銅粉（海綿銅）和待凈化處理的濾液。由于 Fe(OH)3 成膠體狀，過濾性能很差，而且還吸附其他金屬離子，因此 我們采用黃鈉鐵礬法除鐵。除干凈 10 Fe3+ 后再繼續(xù)滴加 20％ NaOH 溶液把漿液的 pH 值調(diào)至 ～ ，加入 NaF 或NH4F 沉淀 Ca2+，反應(yīng)式為： 2F+Ca2+ =CaF2↓ 。浸出渣中的雜質(zhì)以較穩(wěn)定化合物的形式存在，在水中不易溶出，再經(jīng)固化處理可以完全消除污泥中的有害成分，達(dá)到無污染。本試驗(yàn)試在 NaHCO Na2CO3 和 NaOH 及它們的混合物中尋找最佳的沉鎳劑來沉淀Ｎｉ，以解決中試 [5]中出現(xiàn)的過濾難問題。滴加到沉淀上，直至沉淀完全溶解。沉淀硫酸鎳試劑的選擇試驗(yàn)采用試驗(yàn)Ｗ 4 所得的凈化液，結(jié)果見表 16。為此我們也進(jìn)行了廢水處理試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 18。 表 19 廢渣成分表 /% Cu Ni Cr 浸出渣 凈化渣 固 化體的制作方法如下：先按配方的百分量換算成各種原料的重量稱好倒入表面皿中混勻。落下強(qiáng)度也是一種表示固化體強(qiáng)度的方法，主要是考察團(tuán)化體的抗沖擊能力，即耐轉(zhuǎn)運(yùn)能力；方法是將風(fēng)干后的固化體在離水泥地面 米處自由落下，反復(fù)進(jìn)行直到固化體出現(xiàn)碎裂破損為止，記下落下的次數(shù)作為落下強(qiáng)度指標(biāo) [6]。 1 添加劑對(duì)固化效果的影響 本試驗(yàn)考察的添加劑是石膏、氧化鋁和煤灰，試驗(yàn)結(jié)果見表 110。因此本試驗(yàn)采用煤灰作添加劑，確定其添加量的試驗(yàn)結(jié)果如表 111 示。結(jié)果見表 112。 表 113 砂量試驗(yàn)結(jié)果 編號(hào) 廢渣 水泥 砂 煤灰 效果 /次 浸出液 C / 浸出率 /％ 養(yǎng)護(hù) 無養(yǎng)護(hù) GVI1 1 2 2 2 GVI2 1 2 2 3 GVI3 1 2 2 4 由表 113 可知砂量增大有利于固化效果。 3. 制磚試驗(yàn) 本試驗(yàn)是將廢渣或廢渣和煤灰的混合物與水泥、砂摻合制成固化體，并檢驗(yàn) 15 其抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到建筑用磚的標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果見表個(gè) 114。對(duì) G4 固化體做酸浸、堿浸和水浸的浸出試驗(yàn)，結(jié)果如表 115 所示。 表 116 處理 500g 濕污泥所消耗的原材料量 /g 編號(hào) H2SO4 NaClO3 Na2CO3 NaHCO3 NaOH NaF Fe 水泥 砂 WA 少量 WB 少量 表 117 處理 1 噸混合污泥成本估算表 原料名稱 原料單價(jià) /元 .kg1 原料用量 /kg 原料單耗 /元 WA WB WA WB 硫酸 氯酸鈉 碳酸氫鈉 碳酸鈉 氟化鈉 鐵屑 水泥 砂 合計(jì) 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，銅的回收率按 95%計(jì)，鎳的回收率按 72%計(jì)，海綿銅單價(jià)為 1 萬元 /噸，硫酸鎳單價(jià)為 萬元 /噸，處理 1 噸試驗(yàn)采用的混合污泥所得產(chǎn)品的量及其產(chǎn)值如表 118 示。 2．用 NaHCO3+NaOH 代替單一 NaOH 沉淀不僅可以解決過濾困難的問題，而且容易制得合格的產(chǎn)品。 第二章 工藝過程物料衡算 物料衡算的主要原始數(shù)據(jù)： 1．原污泥特性： 年供污泥量 8000 萬噸，污泥含水量入為出 85%，折合干污泥量 1200 噸 /年：干污泥含銅 8%，含鎳 10%： 2．綜合利用處理指標(biāo)： 銅回收率 95%（計(jì)算時(shí)取而代之 90%）：鎳回收率 85%（計(jì)算時(shí)取 80%）。 固得出起溶解液中干污泥量為 2400Kg， 液固比為 ，真密度為 所以得出溶解液中含水量 = 噸； 固得出溶解液中礦漿體積為 +。 其礦漿體積為： +。 則可求出其溶液過濾前的礦漿體積為 ＋ = m3。 海綿銅再加入稀硫酸浸泡洗滌后再過濾可得成品海綿銅。（未過濾） 則可求得該過濾洗滌前的溶液含水量為： 1000Kg = 噸；礦漿體積為 +1/= 過濾洗滌后有含鎳凈化液與凈化渣。 (2) 含鎳凈化液的含水量為 噸 。此外凈化液中還含有大量 Na2SO4，它 會(huì)與硫酸鎳同時(shí)結(jié)晶析出，影響NiSO4 的純度。 （ 2）過濾洗滌后： 由制取硫酸鎳試驗(yàn)及表 44， 45 及計(jì)算得知，干污泥質(zhì)量為 1276Kg，液固比為 ，真比重為 ，生成固體為堿式碳酸鎳（ NiCO3﹒ 2Ni(OH)2﹒ 4H2O）。 結(jié)晶后鎳金屬以 NiSO4﹒ 6H2O 析出，鎳的總回收率為 85%，回收的鎳金屬質(zhì)量為 513Kg。 選用板框壓濾機(jī)，其型號(hào)為 BMS30635/25。 〈 2〉 設(shè)備選型： 采用置換槽的型號(hào)與規(guī)格：自制，磚砌。 選用ф 1000（含真空泵）的真空過濾機(jī)；真空過濾貯液柜的尺寸（ mm） =1800 1800 20xx。 3. 凈化液過濾設(shè)備： 〈 1〉 設(shè)計(jì)計(jì)算： 26 已知凈化過濾的 工作制度為 2 班 /天，需要過濾的凈化液體積為 25000L，則每班需要過濾的凈化液為 25000/2=12500L，凈化過濾液含干污泥質(zhì)量為1000Kg ，則每班凈化過濾液含干污泥質(zhì)量為 1000/2=500Kg。 由過濾實(shí)驗(yàn)可知，濾餅的假比重為 ，則其濾餅的體積為 1276/=911L，即濾餅：重量 /體積（ Kg/L/班） =1276/911；選用 2 臺(tái)過濾機(jī)，每臺(tái)過濾機(jī)每班過 27 濾 2 次，則每臺(tái)過濾機(jī)每次濾餅重量 /體積（ Kg/L/臺(tái) ?次） =319/228。 溶解槽的尺寸（ mm）：內(nèi)徑高 =1500 800 溶解槽的實(shí)際容積為： 8=1413L 溶解槽的負(fù)荷率為 1130/1413= 殼體材料采用 A3F，內(nèi)壁搪玻璃襯里防腐蝕。 2. 其它高位池設(shè)計(jì) 回水高位池，浸出液高位池，凈化液高位池，置換液高位池均可采用與硫酸高位池相同的池子。 主廠房占地 1056m2， 上層層高 ， 空間約 6800m3， 下層層高 5m， 空間約 5300m3；選用 BT35－ 11 型防爆軸流風(fēng)機(jī) ， 機(jī)號(hào) ， 風(fēng)量 2679 限度 m3／ h． 上層廠房采用 3 臺(tái) ， 下層廠房采用 2 臺(tái) 十 . 原污泥 貯池及貯液池 設(shè)計(jì)： 1. 原污泥 貯池 的設(shè)計(jì) 選取原污泥 貯池共三個(gè)，尺寸為：長寬高 =1000800020xx， 磚砌筑 。 四 . 設(shè)計(jì)依據(jù) 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GBJ16－ 87 工業(yè)企 業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) TJ36－ 79 工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (試行草案 ) 化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 CD90A4－ 83 32 第五章 相關(guān)專業(yè)要求 一 . 供電 1. 車間總裝機(jī)容量 表 5－ 1 主要設(shè)備電力消耗一覽表： 序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 型號(hào) /規(guī)格 數(shù)量 電機(jī)功率 KW 電機(jī)工作時(shí)間 (h/d) 電耗 (kwh/d) 單機(jī) 合計(jì) 1 調(diào)漿槽 ф 20xx 1200 2 2 浸出槽 ф 20xx 1200 2 3 置換槽 ф 20xx 1200 2 4 搪玻璃 反應(yīng)釜 K3000II9（上） HG25179 4 22 5 沉鎳槽 ф 2800 1200 2 6 溶解槽 ф 1500 800 1 7 板框過濾機(jī) BMS30635/25 6 8 真空過濾機(jī) ф 1000 2 9 砂泵 21/2PS 2 15 10 耐腐蝕泵