1、摘 要 本文主要研究黃鈉鐵礬法回收電鍍污泥中的有價金屬的優(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，不但要達到廢渣無害化的目的，還要實現(xiàn)廢渣資源化。本試驗研究的結果略述如下：在回收有價金屬試驗中，銅的回收率達95%，鎳的回收率達72%， 鉻的去除率達100%；固化處理廢渣的最佳配方是：廢渣:水泥:砂:煤灰=1:2:1.67:0.3（本試驗用的廢渣由浸出渣與凈化渣按質量比為2:1 混合而成），經(jīng)浸出試驗證明，固化體的浸出液中銅、鎳、鉻的含量符合GBA5085.3-1996 的浸出液毒性標準，濃度全部低于1.0mg/L；制磚最佳配

2、方為： 廢渣:水泥:沙:煤灰=2.5:40:50:7.5（百分比），經(jīng)測試,抗壓強度達33.70MPa，可用于制造非承重墻體磚等。關鍵詞：電鍍污泥 黃鋼鐵礬法 廢渣 固化 制磚A Study on the Comprehensive Utilization and Disposal of Electroplating Sludge AbstractThe extraction of valued metals from the electroplating sludge is investigated using the Jarosite process in this paper.The b

3、est ratio of mixture used to solidify thewaste slag(includeing extraction slag and purification slag)which is produced after the extraction of valued metals is determined.A good program for brick formationusing the waste slagis obtained.Our investigation aims to recoverresources from the sludge and

4、make the waste slag innocuous.The test results are concluded as 3 points as follows.First,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 completely.Second,the best ratio of solidification mixture is “slag:cement:sand:fly a

5、sh=1:2:1.67:0.3”,and the leach tests of solidified mixture prove that the leach efficiency of Cr can reach the GB5085.3-1996 toxicity standard set by the Government.Third,the best prescription for brick formation is “slag:cement:sand:fly ash=2.5:40:50:7.5(percentage ratio)”,whose compression strengt

6、h reaches 33.70Mpa,in accordance to the strength standard of non-bearing partition.Key Words:electroplating sludge,Jarositeprocess,waste slag,solidification,brick formation第一章工藝流程概述一. 前 言 電鍍污泥是使用化學方法處理電鍍廢水的必然產(chǎn)物，也是檢驗電鍍廠是否有處理電鍍廢水的標志。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+和有價金屬離子如Cu2+、Ni2+等。若把這些污泥直

7、接填埋或露天堆放，不僅會造成重金屬離子對水體和土壤的二次污染，而且還浪費了大量的有價金屬，因此必須對電鍍污泥進行無害化處理和資源化處理。 對于電鍍污泥的處理，國內(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。這些方法的優(yōu)點是可以簡易地處理掉大量的污泥，無需花費很多的成本，缺點是沒有回收利用污泥中的金屬資源，不僅造成浪費，而且容易引起二次污染。因此，人們提出了各種關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。國外有關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

8、理方案提供了很大的研究空間。 廣東東范市長安鎮(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 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。受東莞市環(huán)保服務中心長安服務部委托，廣東工業(yè)大學環(huán)資系的電鍍污泥資源化及無害化處理課題組經(jīng)過四個月的實驗室小型試驗，研究出有效的處理工藝并提交了小型試驗報告。經(jīng)審核后又進行了連續(xù)五次每次處理100公斤污泥的擴大試驗，并證實了小型試驗提出的工藝的可行性。該工藝己于2000年2月26日通過了由廣東省科學技術委員會主持的技術鑒定，鑒定結果為該技術屬國內(nèi)首創(chuàng)，希望盡快使技術在生產(chǎn)中應用并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 本文是在課題組試驗研究的基礎上

9、，針對鑒定會專家提出的“改善工藝流程及進行固化試驗”的意見進行試驗的。本試驗研究提出，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，進一步研究出以“廢渣:水泥:砂:煤灰= 1:2:1.67:0.3”為最佳固化處理廢渣的配方，并且經(jīng)初步研究提出以“廢渣:水泥:砂:煤灰=2.5:40:50:7.5 （百分比例）”的比例制造免燒磚的方案。經(jīng)過上述的工藝處理，可達到電鍍污泥無害化和資源化處理的目的，因此本文的研究對以后更好的處理電鍍污泥具有一定的參考價值。二. 文獻綜述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

10、海市輕工業(yè)研究所的張秀廣等經(jīng)研究認為：利用煤渣蒸養(yǎng)法制磚時摻入含水率85%98%的電鍍污泥，是防止電鍍污泥二次污染的經(jīng)濟而可靠的方法。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，并通過物理力學性能（抗折強度和抗壓強度）、耐久性能及其他性性能的測試，達到上海市房地局蒸養(yǎng)煤渣磚質量標準（滬Q/FD-004-79）的技術要求，基本滿足了墻體材料的要求1。本法的優(yōu)點是不僅實現(xiàn)了電鍍污泥的資源化，同時也可處理部分的。煤渣、磷石膏等廢渣，以廢治廢，具有很高的實用價值。但此法沒有對污泥中的有價金屬進行回收處理，造成浪費。其次，煤渣和磷石膏是廢棄物，不容易在市場上獲得。2

11、生產(chǎn)大火棕顏料 深圳市環(huán)保局的李世良提出，因為電鍍污泥中的主要成分鉻、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11001200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。這個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)濟效益。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行調(diào)配或補充，使它達到顏料配方的要求，這一步驟需要較復雜的工藝過程，不適于在中小型電鍍廠中推廣。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

12、例混合后以1000高溫煅燒，使Cr3+轉化成單質Cr，研究結果表明該法能將三價鉻轉化為零價鉻，不但徹底除掉了其中的Cr3+,使廢渣無害化，還取得了金屬鉻，實現(xiàn)了廢渣資源化。利用這種方法來處理廢渣既簡單又經(jīng)濟，是一種簡單易行的方法3。但過程需要1000的高溫煅燒，工藝對設備的要求較高，也不適于在中小型電鍍企業(yè)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電鍍污泥氨浸產(chǎn)物中的銅、鎳、鋅等有價金屬進行了分離回收，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99.5%，銅的回收率達99%，鎳的回收

13、率達98%以上4。可見濕法氫還原法對回收電鍍污泥中的有價金屬的效果是非常好的，但其工藝復雜，設備及操作條件要求高。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，但只能達到無害化處理的目的，未能實現(xiàn)資源化。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，所需設備多，投資成本高1。 由上還可見，目前對于電鍍污泥的處理確實沒有一種完全成熟的處理方法。本試驗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。本法所需的工藝條件和設備要求低，操作簡單。過程

14、中產(chǎn)生的廢渣用固化方法處理或用作建筑材料，達到無害化和資源化的目的。本方案應用于工業(yè)生產(chǎn)，投資成本低，生產(chǎn)效益高，兼顧了環(huán)境和社會兩方面的效益。2. 本研究的主要內(nèi)容 本文參考了前人的研究工作，結合我們的具體情況，針對金暉和興業(yè)兩間電鍍廠的電鍍污泥，擬定下列試驗工作，試驗研究結果將為電鍍污泥的綜合利用實際推廣提供技術依據(jù)： (1)改善回收有價金屬的工藝流程； (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。三. 試驗研究方法1. 工藝過程<1> 驗證流程試驗 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的，改進之處在于用碳酸氫鈉和氫氧化鈉的混合

15、試劑代替單一氫氧化鈉沉淀。NaOH與Ni2反應生成的沉淀是Ni(OH)2膠體，難于過濾，若應用于工業(yè)生產(chǎn)會造成生產(chǎn)周期的延長和能源的浪費。用NaHCO3+NaOH替代后，過濾困難的問題得以解決，其他方面也能達到原工藝流程的效果。本工藝流程圖如圖所示，詳細的操作條件在以下各節(jié)中列出。<2> 固化實驗 固化處理的目的是將廢渣無害化處理，并且要與成本相結合，不能使用成本過高的固化方案。固化體應進行浸出試驗，浸出液中重金屬離子濃度應達GB5085.3-1996的浸出液毒性標準，確保不會造成二次污染。本試驗固化處理的對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量比為2:1 混合的廢渣。

16、其他材料包括水泥、砂及添加劑。添加劑采用氧化鋁、石膏和煤灰。固化實驗先用單因素試驗方法粗略測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定用這些配比制出的固化體的強度，同時做浸出試驗，最后確定最佳固化方案。<3> 制磚試驗在固化處理的基礎上，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，試驗方法與3.1.2所述基本相同。2. 試驗原料及試劑 試驗采用的是東蕪市長安鎮(zhèn)金暉電鍍廠和興業(yè)電鍍廠的污泥，并以質量比為金暉:興業(yè)=2:1和 1:1兩種配比混合的污泥為處理對象，并將2:1配方編號為“A”,1:1配方編號為“B” ，有關原料的成分如

17、表11所示。表1-1 電鍍污泥成分表外觀水分/%化學成分CuNiCrFeCa金暉污泥灰色67.758.897.230.277.0513.9興業(yè)污泥草綠色53.502.3328.211.9423.051.92A墨綠色68.758.0314.710.67B墨綠色64.755.7616.150.75由表1-1可知，污泥的成分是很不穩(wěn)定的。此外，污泥的含水量較低是由于放置時間過長造成的。試驗所使用的試劑有：98%H2SO4、NaClO3、NaHCO3、Na2CO3、NaOH、KSCN、NH4F、NaF、12,2聯(lián)吡啶乙醇溶液、石灰、石膏、鐵屑。上述試劑中除NaClO3是化學純試劑，鐵屑和石膏為工業(yè)用級

18、別外均為分析純試劑。試驗過程中使用的水是自來水。固化實驗使用的水泥為425號普通硅酸鹽水泥，砂為標準砂。3. 試驗方法<1> 試驗設備DF-101B集熱式恒溫磁力攪拌器 浙江省樂清市樂成電器廠 WMZK-01溫度指示控制儀 上海醫(yī)用儀表廠 PHS-3C型酸度計 上海雷磁儀器廠 GY-07電熱鼓風干燥箱 哈爾濱理化儀器廠 KZY-500型電動抗折儀 沈陽市分析儀器廠 YE-30型液壓式壓力試驗機 廣州試驗儀器廠 Z-8000型原于吸收分光光度計 日立 GZ-ST型水泥膠沙攪拌機 廣州市建材中等專業(yè)學校實習廠 GZ-YY型水泥膠沙震動臺 廣州市建材中等專業(yè)學校實習廠 臺式天平和電子天平

19、<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 試驗方法1） 工藝流程試驗：取一定量污泥按綜合回收與治理試驗流程圖進行，每個過程取樣分析并進行計算；2） 沉鎳試驗分別用 NaHCO3、NaHCO3NaOH、NaOH和Na2CO3 + NaOH 四個因素進行沉鎳試驗，比較試驗結果；3） 廢渣處理試驗采用單因素法進行試驗。四. 試驗結果與分析1. 驗證流程試驗 綜合回收利用處理電鍍污泥中的有價金屬及重金屬試驗共做了五個，分別編號為W-1、W-2、W-3、W-4、W-5，其中W-1、W-3和W-4取樣A的混合

20、污泥，W-2和W-4取樣B的混合污泥。驗證流程試驗按圖1所示的流程進行。試驗結果如以下章節(jié)示。<1> 浸出 稱取混合污泥500g，置于2000ml大燒杯中，加入等量的水，攪拌2030min，直至混合物呈稀漿狀。滴加98H2SO4。把漿料的pH值調(diào)至0.51.0，并不斷攪拌，用精密試紙測量pH值，達到0.51.0后再繼續(xù)攪拌30min，讓其中的金屬離子充分浸出。過濾后得到灰色的浸出渣和墨綠色的浸出液，有關反應方程式為：M(OH)2+H2SO4MSO4十2H2O。浸出結果見表1-2。表1-2 浸出試驗編號污泥量/gH2SO4/ml浸出渣量/g浸出渣成分/%浸出率/%CuNiCrCuNi

21、CrW-150075.0125.880.681.750.1593.1890.4382.00W-250081.396.430.721.160.1493.1696.0689.79W-350089.0101.041.061.040.1791.4695.4383.63W-4500100.068.500.610.390.1295.8699.0693.78W-550083.3110.831.500.9291.8492.76由表1-2可知，浸出時如加入足夠量的硫酸，污泥中有價金屬基本被溶解，銅的浸出率為95%，鎳的浸出率為95%，鉻的浸出率大于82%，并且浸出率隨著硫酸加入量的增加而增加。<2>

22、 置換銅 置換浸出液中的銅是使用廉價易得的鐵屑，置換前須將鐵屑用堿液清洗以除油并用清水沖洗干凈。將干凈鐵屑放入浸出液中，攪拌并反應3045min，使銅完全置換干凈，另用新鮮鐵屑放入浸出液中時表面不再有紅色出現(xiàn)。反應為：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。置換試驗結果見表1-3。表1-3 置換銅試驗結果編號鐵屑量/g海綿銅量/g海綿銅品位/%純銅量/g銅直接回收率/%W-19.4011.3994.4710.7685.74W-29.4411.1389.229.9397.82W-311.8613.9496.7712.5099.60W-49.3811.05

23、90.6310.0198.67W-510.5013.2490.181.9495.14表1-3結果表明，當加入的鐵屑量為理論所需鐵量的1.08倍時，銅能被徹底地置換出來，用較好的鐵屑經(jīng)去油后再參加反應可制得品位較高的海綿銅。<3> 凈化置換后液含有相當多的Fe3+，它與Ni2+的水解pH值非常接近難于分離，但Ni2+與Fe3+水解pH值卻相差很大，因此可以把Fe2+氧化成Fe3+，水解沉淀Fe3+后讓Ni+留在溶液中達到除鐵的目的。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。黃鈉鐵礬沉淀顆粒大速度快，易于過濾和洗滌，濾渣對金屬離子的吸

24、附能力弱。該法用氯酸鈉做氧化劑，使Fe2+氧化成Fe3+，同時添加純堿，反應方程式如下：6FeSO4 +NaClO3 +3H2SO4 = NaCl+3Fe2(SO4)3 +3H2O3Fe2(SO4)3 +6H2O6Fe(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實驗操作步驟如下：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1.5，

25、然后邊攪拌邊添加NaClO3，并用2，2-聯(lián)吡啶檢驗Fe3+直至檢不出為止。滴加20NaOH溶液使Fe3+沉淀，并用KSCN檢驗。除干凈Fe3+ 后再繼續(xù)滴加20NaOH溶液把漿液的pH值調(diào)至4.55.0，加入NaF或NH4F沉淀Ca2+，反應式為：2F-+Ca2+ =CaF2。反應結束后趁熱過濾，得到黃褐色的凈化渣和翠綠色的凈化液。在氧化除鐵過程中，Cr3+被氧化成Cr6+以而形成CrO42-離子，與一些重金屬離子如Fe3 、Cu2等生成相對穩(wěn)定的沉淀，這樣就可以在除鐵的同時也除去有毒金屬離子Cr3+ ，反應式如下5： Cr2(SO4)3+NaClO3+H2SO4=H2CrO4+NaCl+N

26、a2SO4+H2O 3CrO42-+2Fe3+=Fe2(CrO4)3凈化試驗結果見表1-4。表1-4 凈化試驗結果編號藥品加添量/g重量/g凈化渣成分/%去除率/%NaClO3NH4FNaF NaOHCuNiCrFeNiCrW-15.02.0少量61.501.375.361.4010014.2781.5W-24.32.5少量91.750.336.191.6910019.92100W-35.041.12少量68.300.637.221.5310021.4599.7W-45.111.2少量62.250.206.572.1810014.37100W-55.02.0少量73.508.700.84100

27、23.18100由表1-4可見，置換液經(jīng)過凈化除雜后溶液中的Fe、Ni、Cu、Cr基本被留在浸出渣中而被除去，而Ni則大量留在凈化液中。浸出渣中的雜質以較穩(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，達到無污染。W-1的結果顯示凈化渣中銅含量過高，鉻的去除率低，是由于前段置換銅操作中鐵量不足，銅未被完全置換出，在黃鈉鐵礬生成過程中也是由于鐵量不足，鉻未被徹底轉化沉淀。<4> 制取硫酸鎳試驗經(jīng)凈化后的硫酸鎳溶液不宜直接蒸發(fā)結晶，因為鎳的濃度較低，通常為30mg/L左右。此外凈化液中還含有大量的Na2SO4,它會與NiSO4同時結晶析出，影響NiSO4

28、的純度。本試驗試在NaHCO3、Na2CO3和NaOH及它們的混合物中尋找最佳的沉鎳劑來沉淀，以解決中試5中出現(xiàn)的過濾難問題。用沉鎳劑把漿液的pH值調(diào)至8，充分反應2小時，過濾后得到堿式碳酸鎳和沉鎳后液。用水洗滌沉淀34次，然后用水浸泡一段時間，盡可能做到把其中的鈉鹽清除干凈，以免影響NiSO4結晶。浸泡后把水倒出，直接用98H2SO4。滴加到沉淀上，直至沉淀完全溶解。蒸發(fā)結晶，得到晶體和母液。制取硫酸鎳試驗結果見表1-5。表1-5 制取硫酸鎳試驗結果編號加入試劑量NiSO4產(chǎn)品量/gNiSO4純度/%NiSO4純量/gNi的回收率/%NaHCO3Na2CO3NaOHpHW-1100.54-4

29、-58.556.5419.9511.2866.0W-2134.44454-57.962.3120.3612.6870.9W-390-4-58.054.7419.9512.2379.0W-4-4-5-75.0W-5105-4-58.058.8720.1811.8872.6（-試驗的凈化液分成三等份做沉鎳劑選擇試驗，上表中只列出三個分實驗總鎳的回收率，其余量見表1-6）由表1-5可見，凈化后液經(jīng)沉鎳后用硫酸溶解蒸發(fā)結晶可制得符合國家標準的二級硫酸鎳。沉淀硫酸鎳試劑的選擇試驗采用試驗-4所得的凈化液，結果見表1-6。 表1-6 制取硫酸鎳試驗結果編號加入試劑量/gNiSO4產(chǎn)品量/gNiSO4純度/

30、%NiSO4純量/gNi的回收率/%NaHCO3Na2CO3NaOH1-12.0031.0719.986.2077.76233.81-4.1327.120.055.4876.90332.5412.19-25.4520.035.1070.00由表1-6可知，用NaHCO3+NaOH代替單一的NaOH沉淀的效果比較好，各方面結果均衡，并且可以解決過濾困難的問題。<5> 廢水處理試驗本試驗中廢水主要是沉鎳即堿式碳酸鎳過濾后的濾液和洗滌廢液，部分試驗廢水成分見表1-7。表1-7 部分廢水成分表/mg.L-1編號CuNiCrW-10.4986.30<0.06W-20.0629.30&l

31、t;0.06W-30.1332.10<0.06從表1-7中可見，改用NaHCO3+NaOH沉鎳后廢水中Cu和Cr的離子濃度符合排放標準，但鎳的濃度高達30mg/L以上，原因是沉鎳終了時pH值偏低使鎳未完全沉淀，并且在沉淀過程中生成了鎳的絡合物，也使部分鎳留在了廢水中，通常沉鎳后液可循環(huán)至流程的第一步用于調(diào)漿浸出，在適當?shù)臅r候再處理排放。為此我們也進行了廢水處理試驗，試驗結果見表1-8。表1-8 廢水處理試驗結果編號Ni處理前/mg.L-1顏色處理方法處理后Ni/mg.L-1顏色T-132.1淡黃透明732陽離子樹脂交換 用20%NaOH將pH值調(diào)至10左右 活性炭吸附 Na2S處理，用量

32、為理論量的2倍 用FeSO4+BaCl2通過共沉淀除Ni 并用CaO把pH值調(diào)至9-10，用去FeSO40.28g,BaCl20.67g3.14無色透明T-232.14.55T-332.15.93T-432.11.81T-532.10.69T-632.10.64由表1-8可見試驗廢水Ni的濃度為30mg/L左右，用硫化物沉淀或鋇鹽沉淀處理后Ni濃度可降至1.0mg/L達到廢水排放的標準。由于時間關系，本試驗未對廢水循環(huán)再用和最終處理進行詳細研究。2. 固化試驗結果本試驗的對象時試驗中所產(chǎn)生的浸出渣和凈化渣按質量比為2：1的比例混合而成的廢渣，其成分見表1-9。表1-9 廢渣成分表 /%CuNi

33、Cr浸出渣0.380.390.08凈化渣0.456.260.94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。用水和料拌勻，繼續(xù)加水混和，當混合料全部潤濕后（以不見水為準）；停止加水。用灰刀將混料鏟進模具內(nèi)邊加料邊搗實，要求壓好的團塊端面剛好平模具的頂端，然后用模芯輕輕降壓塊推出，放在編號好的表面皿中風干6。強度測試分兩步進行，先對固化體做落下強度測試，得到比較好用配方后再按該配方做固化體進行抗壓強度和抗折強度的測試。落下強度也是一種表示固化體強度的方法，主要是考察團化體的抗沖擊能力，即耐轉運能力；方法是將風干后的固化體在離水泥地面1.80米處自由落下，反復進

34、行直到固化體出現(xiàn)碎裂破損為止，記下落下的次數(shù)作為落下強度指標6。抗壓強度和抗折強度分別用相應的儀器測試。浸出實驗是把風干后的固化體浸泡在五倍于固化體本身重量的蒸餾水中振蕩四小時后取水樣，分析其中鉻的浸出濃度。固化體養(yǎng)護是把固化體在水中浸泡12小時，取出風干。<1> 添加劑對固化效果的影響本試驗考察的添加劑是石膏、氧化鋁和煤灰，試驗結果見表1-10。表中廢渣、水泥、砂、添加劑的量值是比例數(shù)值，以廢渣量為1。表1-10添加劑試驗結果編號廢渣水泥砂添加劑效果/次浸出液Cr/mg.L-1浸出率/%氧化鋁石膏煤灰養(yǎng)護無養(yǎng)護G- I -111.00.50.1-11-G- II-111.00.5

35、-0.1-21-G-III-111.00.5-210.590.35G- IV-111.00.5-0.1211.060.54I -211.50.50.1-11-G- II-211.50.5-0.1-11-G-III-211.50.5-530.490.41G- IV-211.50.5-0.1520.960.60G- I -312.00.50.1-2-G- II-312.00.5-0.1-31-G-III-312.00.5-320.350.32G- IV-312.00.5-0.1320.730.52由于G-I和G-II兩組試驗效果很差，固化體遇水即溶，因而沒有做浸出試驗。由表1-10可知，添加氧化鋁

36、和石膏對固化體強度無明顯作用，以煤灰作添加劑則有利于固化作用，浸出液鉻濃度都能符合GB5058.3-1996浸出液毒性鑒別標準值。因此本試驗采用煤灰作添加劑，確定其添加量的試驗結果如表1-11示。表1-11 煤灰量確定試驗結果 編號廢渣水泥砂煤灰效果/次浸出液C/mg.L-1浸出率/養(yǎng)護無養(yǎng)護G-V-112.00.20.10221.010.75G-V-212.00.20.15220.660.48G-V-312.00.20.20430.650.45G-V-411.50.20.30430.650.41由表1-11可見，煤灰量的增加有利于固化，認為煤灰量為渣量的0.3倍為宜。G-V-4試驗還說明利用

37、煤灰取代一部分水泥而固化效果相當。<2> 水泥量對固化效果的影響本試驗分無添加劑和有添加劑兩組進行試驗，砂量固定，考察水泥量對固化效果的影響。結果見表1-12。表1-12 水泥量試驗結果編號廢渣水泥砂煤灰效果/次浸出液C/mg.L-1浸出率/養(yǎng)護無養(yǎng)護G-III-111.50.20310.350.59G-III-212.00.20530.410.49G-III-312.50.20320.320.35G-III-413.00.20640.370.42G-IV-111.00.20.2210.541.06G-IV-211.50.20.2220.600.96G-IV-312.00.20.2

38、530.520.73G-IV-412.50.20.2430.570.76由表1-12可見，當水泥量為渣量的兩倍時固化效果最好，且鉻的浸出液濃度也符合浸出液毒性鑒別標準值。<3> 砂量對固化效果的影響試驗固定條件為水泥量為渣量的兩倍，未加添加劑。結果見表個1-13。表1-13 砂量試驗結果編號廢渣水泥砂煤灰效果/次浸出液C/mg.L-1浸出率/養(yǎng)護無養(yǎng)護G-VI-1121.0220.740.48G-VI-2121.5230.640.45G-VI-3122.0240.630.48由表1-13可知砂量增大有利于固化效果。<4> 抗壓強度試驗為了考察固化體的強度以尋求固化體的應

39、用途徑，現(xiàn)用NYL-500型壓力試驗機進行抗壓強度測試。根據(jù)4.2.14.2.3的試驗結果，確定最佳的固化配方為“廢渣:水泥:砂:煤灰 1:2:1.52:0.3”。稱取廢渣30g，水泥60g，砂50g，煤灰10g制成固化體，測得其強度為2.3Mpa，其中渣量為砂量的1.67倍。3. 制磚試驗本試驗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，并檢驗其抗折強度和抗壓強度是否達到建筑用磚的標準。將原料分成兩部分，一部分是砂，另一部分是水泥、廢渣和煤灰，這兩部分的質量比恒定取1:1，改變廢渣和煤灰在水泥中所占的比例進行試驗，以確定制磚的最佳配方。固化體的制作方法如下：按比例稱好物料，連水一起

40、倒入攪拌機中攪拌3min，然后用GZ-YY型水泥膠沙震動臺把混合物填充到長方形模具中，要求填充好后的團塊端面剛好與模具的頂端齊平，連模具置于空氣中風干。每種配方要求做六個固化體，分成兩組，待風干7天和28天時測試強度。試驗結果見表個1-14。表1-14 制磚試驗結果編號渣/ g水泥/g砂/g煤灰/g抗折強度/kg.cm-2載荷/KN抗壓強度/MPa7天28天7天28天7天28天G-154486540031.4041.5034.3846.5013.7518.60G-210843254002.257.15037.25014.90G-316237854002.7518.35051.63020.65G

41、-41524030045155.033.70（上述試驗中由于模具原因G-4固化體28天抗壓強度抗折強度沒測出。） 由表1-14可知，G-1、G-2和G-3中的廢渣量分別占水泥量的10%、20%和30%，G-1的物理學性能均衡且優(yōu)于后兩者，且達到425型普通硅酸鹽水泥的強度要求6。G-4中廢渣和煤灰總量占水泥量的25%，抗壓強度達到粉煤灰磚的強度要求6。對G-4固化體做酸浸、堿浸和水浸的浸出試驗，結果如表1-15所示。表1-15 G-4固化體浸出試驗結果浸出液pH值Cu濃度/mg.L-1Cu浸出率/Ni濃度/mg.L-1Ni浸出率/Cr濃度/mg.L-1Cr浸出率/Ph=40.040.030&l

42、t;0.03<0.0260.040.22Ph=80.030.023<0.03<0.026<0.04<0.22Ph=7<0.03<0.023<0.03<0.026<0.04<0.22本試驗證明了廢渣制磚的可行性，提出配方為“廢渣:水泥:砂:煤灰=2.5:40:50:7.5（百分比）”，同時也證明了可用廢渣取代一部分水泥作建筑材料，達到節(jié)省水泥、降低成本的目的。4. 原料消耗、成本及生產(chǎn)效益估算通過驗證流程試驗及固化試驗后，我們對實驗所原材料的消耗、成本及生產(chǎn)效益進行估算，估算分別按污泥和污泥作原料所做的試驗的平均值計算，編號為W-

43、A和W-B。結果見表1-16和表1-17。表1-16 處理500g濕污泥所消耗的原材料量/g編號H2SO4NaClO3Na2CO3NaHCO3NaOHNaFFe水泥砂W-A147.05.0213.3990.45少量1.1210.63356.7235.67W-B166.85.1145.0090.00少量1.209.41247.4124.74表1-17 處理1噸混合污泥成本估算表原料名稱原料單價/元.kg-1原料用量 /kg原料單耗 /元W-AW-BW-AW-B硫酸0.60301.00333.40180.60200.04氯酸鈉6.0010.0410.2260.2461.32碳酸氫鈉1.4890.4

44、590.00133.87133.20碳酸鈉1.9026.7850.0050.8859.50氟化鈉6.002.242.4013.4414.40鐵屑1.0021.2618.8221.2618.82水泥0.22713.44494.82156.86168.86砂0.03267.54239.002.141.48合計619.29667.02根據(jù)試驗結果，銅的回收率按95%計，鎳的回收率按72%計，海綿銅單價為1萬元/噸，硫酸鎳單價為1.5萬元/噸，處理1噸試驗采用的混合污泥所得產(chǎn)品的量及其產(chǎn)值如表1-18示。表1-18 產(chǎn)值估算表編號1噸污泥中的量銅粉、NiSO4回收量及其產(chǎn)值合計/元Cu /%Cu/kg

45、Ni /%Ni/kgCu/kg產(chǎn)值/元NiSO4/kg產(chǎn)值/元W-A8.0355.2114.71101.1352.45524.50358.675380.055904.55W-B5.7637.3016.15104.5735.44354.40370.895563.355917.75由表1-17和表1-18可知使用車試驗所述的方法處理1噸電鍍污泥可取得近5000元的收益搬得環(huán)境效益又取得經(jīng)濟效益，因此這個方法是值得推廣的。五. 結 論通過對東范金暉和興業(yè)兩家電鍍廠電鍍污泥進行驗證流程試驗和固化制磚試驗得出一下結論：1對污泥進行綜合回收試驗結果表明，采用本試驗所述的工藝流程可以綜合處理不同成分的含銅鎳

46、鉻混合污泥，銅的回收率達95%，品位達90.85%，鎳的回收率達72%，品位可達20.36%，基本上可達到電鍍工業(yè)二級標準。證明本研究采用的工藝是可行的，并且具有適應性廣等優(yōu)點。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。3對產(chǎn)生的廢渣進行固化處理的最佳配比為“廢渣:水泥:砂:煤灰=1:2:1.67:0.3”，用煤灰作添加劑可提高固化效果，減少水泥和砂的用量。4制磚試驗初步探索結果是以“廢渣:水泥:砂:煤灰2.5:40:50:7.5”的配比制出的固體強度可達33.70MPa，符合粉煤灰磚的強度要求，可用于造非承重墻體磚。同時試驗可得出的另一

47、結論是廢渣摻入水泥中代替部分水泥同樣可達到普通水泥的強度要求。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：銅回收率95%（計算時取而代之90%）：鎳回收率85%（計算時取80%）。產(chǎn)品海綿銅含銅95%，產(chǎn)品硫酸鎳含鎳20.5%。一. 調(diào)漿過程計算：經(jīng)實驗可得液固比L：S5.67，真比重為2.5時，其調(diào)漿效果較好。干污泥量1200噸/年，則每天污泥量為：1200000Kg/300天=4000Kg/天，固泥漿水量為：4000Kg×5.67=22700

48、Kg=22.7噸固礦漿體積為：22.7+4/2.5=24.3 m3二. 溶解過程計算：經(jīng)浸出實驗4.1.1及表4-1得當加入濃H2SO42000L，PH=1時，污泥中的有價金屬基本被溶解，并且浸出率隨硫酸加入量的增加而增加。固得出起溶解液中干污泥量為2400Kg，液固比為10.3，真密度為2.5所以得出溶解液中含水量2.4×10.3=24.8噸；固得出溶解液中礦漿體積為24.8+2.4/2.5=25.7 m3。三. 酸浸出過程計算：經(jīng)浸出實驗4.1.1及表4-1得已知銅的浸出率為95%，鎳的浸出率為95%，鉻的浸出率大于82%。（1） 浸出液中含銅金屬量：400×0.95=

49、380Kg；含鎳金屬量：600×0.95=570Kg其水量等于礦漿體積為溶解液的礦漿體積25.7 m3。（2）浸出渣中經(jīng)實驗4.1.1得，有干污泥量為2400Kg，液固比為0.18 固浸出渣含水量為：2.4噸×0.18=0.4噸 剩余的銅為400×0.05=20Kg；剩余的鎳為600×0.05=30Kg。 其礦漿體積為：0.4+2.4/2.5=1.4 m3。浸出過程主要反應方程式如下：Cu(OH)2CuSO42H2ONi(OH)2H2SO4NiSO42H2O2Cr(OH)33H2SO4Cr2(SO4)36H2OCu(OH)2H2SO4CaSO42H2O四

50、. 置換銅過程計算：置換銅是把浸出液中的銅是使用廉價易得的鐵屑，得到價格較高的海綿銅的過程，其反應為：CuSO4FeCuFeSO4 CuSO4Fe 1mol 1mol 根據(jù)置換銅實驗表4-2得： 可解得生成干污泥量為置換出的銅質量380g ,液固比為60.80，溶液中鎳質量不變。海綿銅真密度為6.0。則可得出其溶液過濾前含水量為：0.38×60.80=23.1噸。則可求出其溶液過濾前的礦漿體積為0.38/623.1=23.1 m3。過濾后得出海綿銅與置換液(1) 由表4-2可知置換液的含鎳的質量為570g ,其干污泥質量為0 ,礦漿體積與水量與過濾前相等為23.1 m3(2) 由表4-2可知海綿銅中干污泥量為400Kg ,液固比為0.18 ,真比重為8.5。則可求出其水量為: 0.4×0.18=0.08噸。也可求出其礦漿體積為: 0.08+0.4/8.5=0.13 m3。海綿銅再