从电镀污泥中回收镍、铜和铬的工艺研究

从电镀污泥中回收镍、铜和铬的工艺研究

发布日期：2012-01-04 浏览次数：1

【简介】

郭学益 石文堂 李 栋 田庆华 中南大学冶金科学与工程学院,长沙410083

摘 要：采用硫酸浸出--硫化沉铜--两段中和除铬--碳酸镍富集工艺,从电镀污泥中综合回收铜、铬和镍.考察了各工序过程中的影响因素,获得了最佳工艺条件:酸浸过程中反应时间为0·5 h,反应温度为50℃,硫酸加入量为理论量的0·8倍;沉铜过程中,沉铜剂加入量为理论量的1·2倍,反应时间和反应温度分别为1 h和85℃;采用两段除铬工序有效降低了沉淀过程中的镍损失.整个工艺中,铜、铬和镍的回收率分别达到98%、99%和94%以上.

关键词：电镀;污泥处理;金属回收;铜;铬;镍 分类号：X781·1

电镀污泥是电镀废水处理过程中产出的一种固体废弃物,含有大量的重金属镍、铜和铬等,是一种廉价的可再生二次资源[1].电镀污泥是提取镍的重要原料,人们对其处理工艺进行了一定的探索[2--7].研究表明,工艺中的除杂过程大多数选择比较成熟的化学沉淀法,相对于溶剂萃取法、离子交换法、选择性膜处理法和生物处理法等工艺来说[8--13],其具有处理量大、处理成本低等优点.

本文针对我国南方某电镀厂的电镀污泥进行了资源循环处理工艺的研究,以探索出经济合理的工艺路线,实现该电镀污泥的综合利用.

1 实验 1·1 原料

实验用电镀污泥来自我国南方某电镀厂,外观呈绿色、泥状,含水量为83·4% (质量分数).干燥后其主要化学成分分析见表1.

该原料中Ni、Cu和Cr的含量较高,主要以氢氧化物的形式存在,还包含少量的碱式硫酸盐.原料中的Ca、Mg主要是由电镀废水沉淀处理过程中的石灰带入,以硫酸钙和氢氧化镁的形式存在.

1·2 工艺流程

工艺流程如图1所示.电镀污泥经浆化后用稀硫酸浸出,浸出液经硫化钠沉铜、碳酸钙除铬后,采用碳酸镍沉淀的方式富集镍.该流程通过化学沉淀的方法,以生产硫化铜和碳酸镍的形式对Cu和Ni进行了回收.

2 结果与讨论 2·1 酸浸

酸浸的目的主要是将Ni、Cu和Cr以硫酸盐的形式浸出,而将其他金属尽量留在浸出渣中.酸浸过程主要考察了浸出时间、硫酸加入量和浸出温度对各金属元素的浸出效果的影响.硫酸加入量以理论酸耗量的倍数加入,而理论酸耗量主要以原料中各金属元素全部浸出所需硫酸量进行计算.

(1)反应时间对浸出率的影响.考察了浸出时间对各元素的浸出效果的影响,结果见图2.

由图2可知,浸出时间对原料中Ni、Cu、Cr、Ca和Mg的浸出率基本没有影响,其中Ni、Cu和Cr的浸出率可以在较短时间内达到99%以上.对于杂质Fe,其浸出率随浸出时间的延长先增大,后趋于平缓.综合考虑,原料浸出0·5h后已能够获得较好的浸出效果.

(2)浸出温度对浸出率的影响.考察了浸出温度对各元素的浸出效果的影响,结果如图3所示.

由图3可知,Ni、Cu、Cr、Fe和Mg的浸出率受浸出温度的影响不大,而Ca浸出率随温度升高而减小,这主要是由于硫酸钙的溶度积随着温度升高而减小.因此,实验可以选择常温浸出.同时,从滤液的过滤性能方面考虑,提高温度有利于降低溶液黏度,改善浸出液的过滤性能,这一点在实验过程中也得到体现.所以,选择直接加入浓硫酸的方式进行浸出,利用硫酸的稀释热将浸出温度提高到40~50℃,而不需要额外加热.浸出渣的主要成分为硫酸钙.

(3)硫酸加入量的影响.硫酸加入量分别按照理论硫酸量0·75~1·5倍加入,其结果见图4.