【正文】 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)。試驗(yàn)過程中使用的水是自來水。 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。 表 11 電鍍污泥成分表 7 外觀 水分 /% 化學(xué)成分 Cu Ni Cr Fe Ca 金暉污泥 灰色 興業(yè)污泥 草綠色 A 墨綠色 B 墨綠色 由表 11 可知，污泥的成分是很不穩(wěn)定的。 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。添加劑采用氧化鋁、石膏和煤灰。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。 2 固化實(shí)驗(yàn) 固化處理的目的是將廢渣無害化處理，并且要與成本相結(jié)合，不能使用成本過高的固化方案。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。 6 三 . 試驗(yàn)研究方法 1. 工藝過程 1 驗(yàn)證流程試驗(yàn) 本文所提出的回收電鍍污泥工藝流程是以課題組提出的工藝流程為基礎(chǔ)的，改進(jìn)之處在于用碳酸氫鈉和氫氧化鈉的混合試劑代替單一氫氧化鈉沉淀。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。本法所需的工藝條件和設(shè)備要求低，操作簡(jiǎn)單。 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。 〈 5〉 其他 處理方法 除上述的處理方法外，目前最常用的處理方法是將污泥固化填埋，但只能達(dá)到無害化處理的目的，未能實(shí)現(xiàn)資源化。 〈 4〉 含銅、鎳污泥的處理 國(guó)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]。利用這種方法來處理廢渣既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)，是一種簡(jiǎn)單易行的方法 [3]。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。 〈 2〉 生產(chǎn)大火棕顏料 深圳市環(huán)保局的李世良提出，因?yàn)殡婂兾勰嘀械闹饕煞?—— 鉻、鋅、鐵的氧化物是生產(chǎn)大火棕顏料所需的，因此通過調(diào)整污泥的成分制成制造大火棕顏料的生料，然后經(jīng)過混勻磨碎，在 1100～ 1200℃的工業(yè)窯爐中焙燒而成大火棕顏料產(chǎn)品，該產(chǎn)品可用于陶瓷行業(yè)及建筑行業(yè)作為顏料著色劑或內(nèi)外墻涂料 [2]。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)。本法的優(yōu)點(diǎn)是不僅實(shí)現(xiàn)了電鍍污泥的資源化，同時(shí)也可處理部分的。 二 . 文獻(xiàn)綜述 1. 電鍍污泥處理現(xiàn)狀 目前國(guó)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。本試驗(yàn)研究提出，在凈化液處理中采用碳酸氫鈉和氫氧化鈉混合物代替原工藝中使用單一氫氧化鈉沉淀鎳的方法，進(jìn)一步研究出以“廢渣 :水泥 :砂 :煤灰 = 1:2::”為最佳固化處理廢渣的配方，并且 4 經(jīng)初步研究提出以“廢渣 :水泥 :砂 :煤灰 =:40:50: （百分比例）”的比例制造免燒磚的方案。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(guó)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。受東莞市環(huán)保服務(wù)中心長(zhǎng)安服務(wù)部委托，廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)資系的電鍍污泥資源化及無害化處理課題組經(jīng)過四個(gè)月的實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)，研究出有效的處理工藝并提交了小型試驗(yàn)報(bào)告。國(guó)外有關(guān)電鍍污泥處理的方法及水平與國(guó)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。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)易地處理掉大量的污泥 ，無需花費(fèi)很多的成本，缺點(diǎn)是沒有回收利用污泥中的金屬資源，不僅造成浪費(fèi)，而且容易引起二次污染。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。 關(guān)鍵詞 ：電鍍污泥 黃鋼鐵礬法 廢渣 固化 制磚 2 A Study on the Comprehensive Utilization and Disposal of Electroplating Sludge Abstract The extraction of valued metals from the electroplating sludge is investigated using the Jarosite process in this best ratio of mixture used to solidify thewaste slag(includeing extraction slag and purification slag)which is produced after the extraction of valued metals is good program for brick formationusing the waste slagis investigation aims to recoverresources from the sludge and make the waste slag test results are concluded as 3 points as ,in the extraction test,the recovery of Cu and Ni from the sludge is 95% and 72% respectively,and Cr in the sludge is removed ,the best ratio of solidification mixture is “slag:cement:sand:fly ash=1:2::”,and the leach tests of solidified mixture prove that the leach efficiency of Cr can reach the toxicity standard set by the ,the best prescription for brick formation is “slag:cement:sand:fly ash=:40:50:(percentage ratio)”,whose pression strength reaches ,in accordance to the strength standard of nonbearing partition. Key Words:electroplating sludge,Jarositeprocess,waste slag,solidification, brick formation 3 第一章 工藝流程概述 一 . 前 言 電鍍污泥是使用化學(xué)方法處理電鍍廢水的必然產(chǎn)物，也是檢驗(yàn)電鍍廠是否有處理電鍍廢水的標(biāo)志。 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。本試驗(yàn)研究的結(jié)果略述如下：①在回收有價(jià)金屬試驗(yàn)中，銅的回收率 達(dá) 95%，鎳的回收率達(dá) 72%， 鉻的去除率達(dá) 100%；②固化處理廢渣的最佳配 方是：廢渣 :水泥 :砂 :煤灰 =1:2::（本試驗(yàn)用的廢渣由浸出渣與凈化渣按質(zhì)量比為 2:1 混合而成），經(jīng)浸出試驗(yàn)證明，固化體的 浸出液中銅、鎳、鉻的含量符合 的浸出液毒性標(biāo)準(zhǔn)，濃度全部低于 ；③制磚最佳配方為： 廢渣 :水泥 :沙 :煤灰 =:40:50:（百分比），經(jīng)測(cè)試 ,抗壓強(qiáng)度達(dá)，可用于制造非承重墻體磚等。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。 對(duì)于電鍍污泥的處理，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的方法主要是固化－穩(wěn)定化處理、熱處理、填海與堆放等。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。 廣東東范市長(zhǎng)安鎮(zhèn)和虎門鎮(zhèn)擁有上百家規(guī)模不一的電鍍廠，每年為處理電鍍廢水就要產(chǎn)出約 ６０００噸的電鍍污泥，可見，尋求合理地處理電鍍污泥 的方法是迫在眉睫的。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。 本文是在課題組試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)鑒定會(huì)專家提出的“改善工藝流程及進(jìn)行固化試驗(yàn)”的意見 進(jìn)行試驗(yàn)的。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。他們提出以“煤渣 :電鍍污泥 :石灰 :磷石膏 =75:15:8:2”的配方制造煤渣磚，并通過物理力學(xué)性能（抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度）、耐久性能及其他性性能的測(cè)試，達(dá)到上海市房地局蒸養(yǎng)煤渣磚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（滬 Q/FD00479）的技術(shù)要求，基本滿足了墻體材料的要求 [1]。 煤渣、 磷石膏等廢渣，以廢治廢，具有很高的實(shí)用價(jià)值。其次，煤渣和磷石膏是廢棄物，不容易在市場(chǎng)上獲得。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。 〈 3〉 從含電鍍污泥中提取金屬 此方法提出用碳粉與污泥按一定比例混合后以 1000℃高溫煅燒，使 Cr3+轉(zhuǎn) 5 化成單質(zhì) Cr，研究結(jié)果表明該法能將三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為零價(jià)鉻，不但徹底除掉了其中的 Cr3+,使廢渣無害化，還取得了金屬鉻，實(shí)現(xiàn)了廢渣資源化。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?？梢姖穹溥€原法對(duì)回收電鍍污泥中的有價(jià)金屬的效果是非常好的，但其工藝復(fù)雜，設(shè)備及操作條件要求高。其次常用的方法是把污泥用于制塑料填充料、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]。本試驗(yàn)處理的污泥主要是含銅、鎳、鉻的混合污泥，現(xiàn)用鐵屑置換出銅然后再用黃鈉鐵礬法除鐵鈣鉻，最后回收鎳。過程中產(chǎn)生的廢渣 用固化方法處理或用作建筑材料，達(dá)到無害化和資源化的目的。 2. 本研究的主要內(nèi)容 本文參考了前人的研究工作，結(jié)合我們的具體情況，針對(duì)金暉和興業(yè)兩間電鍍廠的電鍍污泥，擬定下列試驗(yàn)工作，試驗(yàn)研究結(jié)果將為電鍍污泥的綜合利用實(shí)際推廣提供技術(shù)依據(jù)： (1)改善回收有價(jià)金屬的工藝流程； (2)提出固化處理廢渣的優(yōu)化配方； (3)研究廢渣做建材使用的可行性。 NaOH與 Ni2＋ 反應(yīng)生成的沉淀是 Ni(OH)2 膠體，難于過濾，若應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)會(huì)造成生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)和能源的浪費(fèi)。本工藝流程圖如圖１所示，詳細(xì)的操作條件在以下各節(jié)中列出。固化體應(yīng)進(jìn) 行浸出試驗(yàn)，浸出液中重金屬離子濃度應(yīng)達(dá) 的浸出液毒性標(biāo)準(zhǔn)，確保不會(huì)造成二次污染。其他材料包括水泥、砂及添加劑。固化實(shí)驗(yàn)先用單因素試驗(yàn)方法粗略測(cè)試用不同品種和用量的上述材料來固化處理廢渣的效果，得到較優(yōu)化的配比后再用儀器測(cè)定用這些配比制出的固化體的強(qiáng)度，同時(shí)做浸出試驗(yàn)，最后確定最佳固化方案。 2. 試驗(yàn)原料及試劑 試驗(yàn)采用的是東蕪市長(zhǎng)安鎮(zhèn)金暉電鍍廠和興業(yè)電鍍廠的污泥，并以質(zhì)量比為金暉 :興業(yè) =2:1 和 1:1 兩種配比混合的污泥為處理對(duì)象，并將 2:1 配方編號(hào)為“ A” ,1:1 配方編號(hào)為“ B” ，有關(guān)原料的成分如表 1－ 1 所示。此外，污泥的含水量較低是由于放置時(shí)間過長(zhǎng)造成的。上述試劑中除 NaClO3 是化學(xué)純?cè)噭?，鐵屑和石膏為工業(yè)用級(jí)別外均為分析純?cè)?劑。固化實(shí)驗(yàn)使用的水泥為 425