【正文】 的總回收率為 85%，回收的鎳金屬質(zhì)量為 513Kg。 2. 溶解鎳 由溶解實(shí)驗(yàn)可知：干污泥質(zhì)量為 1276Kg，液固比為 ，真比重為 ， 則得出其含水量為 = 噸；其礦漿體積為 +。 （ 2）過(guò)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）。 計(jì)算 Ni沉淀的各種數(shù)據(jù)： 已知生成 NiCO3﹒ 2Ni(OH)2﹒ 4H2O，得出其計(jì)算式： NiCO3﹒ 2Ni(OH)2﹒ 4H2O ～ Ni金屬 ﹒ 377 59 LKg 513Kg L=377 513/59=1276Kg （ 1）過(guò)濾洗滌前： 21 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 。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。 含鎳凈化液的鎳的質(zhì)量為： 570Kg57Kg=513Kg。 (2) 含鎳凈化液的含水量為 噸 。 可得凈化渣的含水量為： 1000 = 噸；礦漿體積為： +1/= m3。（未過(guò)濾） 則可求得該過(guò)濾洗滌前的溶液含水量為： 1000Kg = 噸；礦漿體積為 +1/= 過(guò)濾洗滌后有含鎳凈化液與凈化渣。浸出渣中的雜質(zhì)以較穩(wěn)定化 20 合物地形式存在，在水中不易溶出，在經(jīng)固化處理可以完全消除污泥中的有害組分，達(dá)到無(wú)污染。 海綿銅再加入稀硫酸浸泡洗滌后再過(guò)濾可得成品海綿銅。 則可求出其水量為 : = 噸。 則可求出其溶液過(guò)濾前的礦漿體積為 ＋ = m3。 海綿銅真密度為 。 其礦漿體積為： +。 （ 1） 浸出液中含銅金屬量： 400 =380Kg；含鎳金屬量： 600 =570Kg 其水量等于礦漿體積為溶解液的礦漿體積 m3。 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 +。 一 . 調(diào)漿過(guò)程計(jì)算： 經(jīng) 實(shí)驗(yàn)可得 液固比 L： S＝ ，真比重為 時(shí)，其調(diào)漿效果較好。 第二章 工藝過(guò)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(wàn)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%）。 4．制磚試驗(yàn)初步探索結(jié)果是以“廢渣 :水泥 :砂 :煤灰＝ :40:50:”的配比制出的固體強(qiáng)度可達(dá) ，符合粉煤灰磚的強(qiáng)度要求，可用于造非承重墻體磚。 2．用 NaHCO3+NaOH 代替單一 NaOH 沉淀不僅可以解決過(guò)濾困難的問(wèn)題，而且容易制得合格的產(chǎn)品。 五 . 結(jié) 論 通過(guò)對(duì)東范金暉和興業(yè)兩家電鍍廠電鍍污泥進(jìn)行驗(yàn)證流程試驗(yàn)和固化制磚試驗(yàn)得出一下結(jié)論： 1．對(duì)污泥進(jìn)行綜合回收試驗(yàn)結(jié)果表明，采用本試驗(yàn)所述的工藝流程可以綜合處 17 理不同成分的含銅鎳鉻混合污泥，銅的回收率達(dá) 95%，品位達(dá) %，鎳的回收率達(dá) 72%，品位可達(dá) %，基本上可達(dá)到電鍍工業(yè)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 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(wàn)元 /噸，硫酸鎳單價(jià)為 萬(wàn)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。 4. 原料消耗、成本及生產(chǎn)效益估算 通過(guò)驗(yàn)證流程試驗(yàn)及固化試驗(yàn)后，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)所原材料的消耗、成本及生產(chǎn) 16 效益進(jìn)行估算，估算分別按Ａ污泥和Ｂ污泥作原料所做的試驗(yàn)的平均值計(jì)算，編號(hào)為 WA 和 WB。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。） 由表 114 可知， G G2 和 G3 中的廢渣量分別占水泥量的 10%、 20%和30%， G1 的物理學(xué)性能均衡且優(yōu)于后兩者，且達(dá)到 425 型普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度要求 [6]。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表個(gè) 114。固化體的制作方法如下：按比例稱好物料，連水一起倒入攪拌機(jī)中攪拌 3min，然后用 GZYY 型水泥膠沙震動(dòng)臺(tái)把混合物填充到長(zhǎng)方形模具中，要求填充好后的團(tuán)塊端面剛好與模具的頂端齊平，連模具置于 空氣中風(fēng)干。 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)。根據(jù) ～ 的試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳的固化配方為“廢渣 :水泥 :砂 :煤灰 1:2:～ 2:”。 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(wú)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 砂量對(duì)固化效果的影響 試驗(yàn)固定條件為水泥量為渣量的兩倍，未加添加劑。結(jié)果見(jiàn)表 112。 14 GV4 試驗(yàn)還說(shuō)明利用煤灰取代一部分水泥而固化效果相當(dāng)。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。 表 110 添加劑試驗(yàn)結(jié)果 編號(hào) 廢 渣 水泥 砂 添加劑 效果 /次 浸出液 Cr / 浸出率 /% 氧化鋁 石膏 煤灰 養(yǎng)護(hù) 無(wú)養(yǎng)護(hù) G I 1 1 1 1 G II1 1 2 1 GIII1 1 2 1 G IV1 1 2 1 I 2 1 1 1 G II2 1 1 1 GIII2 1 5 3 G IV2 1 5 2 G I 3 1 2 G II3 1 3 1 GIII3 1 3 2 G IV3 1 3 2 由于 GI 和 GII 兩組試驗(yàn)效果很差，固化體遇水即溶，因而沒(méi)有做浸出試驗(yàn)。 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(jiàn)表 110。浸出實(shí)驗(yàn)是把風(fēng)干后的固化體浸泡在五倍于固化 體本身重量的蒸餾 13 水中振蕩四小時(shí)后取水樣，分析其中鉻的浸出濃度。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]。用灰刀將混料鏟進(jìn)模具內(nèi)邊 加料邊搗實(shí)，要求壓好的團(tuán)塊端面剛好平模具的頂端，然后用模芯輕輕降壓塊推出，放在編號(hào)好的表面皿中風(fēng)干[6]。 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。由于時(shí)間關(guān)系，本試驗(yàn)未對(duì)廢水循環(huán)再用和最終處理進(jìn)行詳細(xì)研究。為此我們也進(jìn)行了廢水處理試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 18。 5 廢水處理試驗(yàn) 本試驗(yàn)中廢水主要是沉鎳即堿式碳酸鎳過(guò)濾后的濾液和洗滌廢液，部分試驗(yàn)廢水成分見(jiàn)表 17。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(jiàn)表 16。制取硫酸鎳試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 15。滴加到沉淀上，直至沉淀完全溶解。用水洗滌沉淀 3～ 4 次，然后用水浸泡一段時(shí)間，盡可能做到把其中的鈉鹽清除干凈，以免影響 NiSO4 結(jié)晶。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(lái)沉淀Ｎｉ，以解決中試 [5]中出現(xiàn)的過(guò)濾難問(wèn)題。 4 制取硫酸鎳試驗(yàn) 經(jīng)凈化后的硫酸鎳溶液不宜直接蒸發(fā)結(jié)晶，因?yàn)殒嚨臐舛容^低，通常為30mg/L 左右。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(wú)污染。在氧化除鐵過(guò)程中， Cr3+被氧化成 Cr6+以而形成 CrO42離子，與一些重金屬離子如 Fe3＋ 、 Cu2＋ 等生成相對(duì)穩(wěn)定的沉淀，這樣就可以在除鐵的同時(shí)也除去有毒金屬離子 Cr3+ ，反應(yīng)式如下 [5]： Cr2(SO4)3+NaClO3+H2SO4=H2CrO4+NaCl+Na2SO4+H2O 3CrO42+2Fe3+=Fe2(CrO4)3↓ 凈化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 14。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↓ 。該法用氯酸鈉做氧化劑，使 Fe2+氧化成 Fe3+，同時(shí)添加純堿，反應(yīng)方程式如下： 6FeSO4 +NaClO3 +3H2SO4 = NaCl+3Fe2(SO4)3 +3H2O 3Fe2(SO4)3 +6H2O＝ 6Fe(OH)SO4 + H2SO4 4Fe(OH)SO4+4H2O=2Fe2(OH)4SO4 + 2H2SO4 H2SO4+Na2CO3 =Na2SO4+H2O+CO2 2Fe(OH)SO4+2Fe2(OH)2SO4+Na2SO4+2H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12 +H2SO4 實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：將置換后液加熱至 95℃，在保持恒溫條件下 Na2CO3將濾液的 pH 值調(diào)至 ，然后邊攪拌邊添加 NaClO3，并用 2， 2’聯(lián)吡啶檢驗(yàn) Fe3+直至檢不出為止。由于 Fe(OH)3 成膠體狀，過(guò)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。 表 13 置換銅試驗(yàn)結(jié)果 編號(hào) 鐵屑量 /g 海綿銅量 /g 海綿銅品位 /% 純銅量 /g 銅直接回收 率 /% W1 W2 W3 W4 W5 表 13 結(jié)果表明，當(dāng)加入的鐵屑量為理論所需鐵量的 倍時(shí)，銅能被徹底地置換出來(lái)，用較好的鐵屑經(jīng)去油后再參加反應(yīng)可制得品位較高的海綿銅。反應(yīng)為： Fe2++ Cu2＋ = Cu↓ + Fe 置換完成后過(guò)濾得銅粉（海綿銅）和待凈化處理的濾液。 2 置換銅 9 置換浸出液中的銅是使用廉價(jià)易得的鐵屑，置換前須將鐵屑用堿液清洗以除油并用清水沖洗干凈。 浸出結(jié)果見(jiàn)表 12。把漿料的 pH 值調(diào)至 ～ ，并不斷攪拌，用精密試紙測(cè)量 pH 值，達(dá)到 ～ 后再繼續(xù)攪拌 30min，讓其中的金屬離子充分浸出。 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。驗(yàn)證流程試驗(yàn)按圖 1 所示的流程進(jìn)行。 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(lè)清市樂(lè)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(yáng)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