探討含銅污泥中銅回收和含銅廢水污泥處理方式

韶關(guān)鵬瑞環(huán)?？萍加邢薰?李英香

在我國(guó)電鍍、制造、印染等行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生非常多的重金屬?gòu)U水和污泥，如果沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行合理的處置，就會(huì)引發(fā)一系列生態(tài)污染問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。在新時(shí)代的發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)各個(gè)地區(qū)都在全面貫徹生態(tài)文明理念，并逐步加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)環(huán)保管理水平。在這種大背景下，進(jìn)行重金屬污泥的合理處置就顯得非常關(guān)鍵。下面結(jié)合含銅污泥的處置情況，談一談含銅污泥處理過(guò)程中回收銅的工藝技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)含銅污泥無(wú)害化處理的同時(shí)也可以較好地回收銅資源，使得工業(yè)行業(yè)的發(fā)展變得更加和諧。

一、我國(guó)含銅污泥的實(shí)際情況介紹

我國(guó)很多工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)排放含銅污泥，而含銅污泥對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞是非常顯著的，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。目前我國(guó)各個(gè)城市地區(qū)都已經(jīng)開(kāi)始加強(qiáng)含銅污泥的管理工作，并將其歸類(lèi)為重金屬污染廢物，在排放的時(shí)將會(huì)受到嚴(yán)格的監(jiān)管。但是結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，仍然有部分企業(yè)做出了含銅污泥隨意排放的行為，甚至還有一部分企業(yè)借“土壤改良”為名，掩埋大量的含銅污泥。這些情況都帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)污染問(wèn)題，不利于區(qū)域生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。之所以出現(xiàn)這種情況，一方面與我國(guó)地方政府部門(mén)管控不力有關(guān)，另一方面也與含銅污泥無(wú)害化與資源化處理難度較大有關(guān)。當(dāng)前我國(guó)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行含銅污泥的無(wú)害化與資源化處理需要較高的成本，并且最終收益也不理想，導(dǎo)致部分企業(yè)為了利益鋌而走險(xiǎn)，做出了違法排放含銅污泥的行為。如果在后續(xù)加快對(duì)含銅污泥無(wú)害化與資源化處理的研究，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的更迭，降低技術(shù)處理的成本，那么就可以較好地改善這種情況。本文根據(jù)含銅污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀，提出一項(xiàng)在含銅污泥中回收銅的工藝。這項(xiàng)工藝技術(shù)的使用成本不高，并且可以取得較好的成效，能夠在我國(guó)很多地區(qū)進(jìn)行全面推廣。下面結(jié)合這套工藝技術(shù)的細(xì)節(jié)流程，針對(duì)工藝內(nèi)容展開(kāi)全方位的分析。（見(jiàn)圖1）

圖1 危廢處置含銅污泥

二、含銅污泥中銅回收流程

含銅污泥中回收銅實(shí)現(xiàn)了銅資源的再利用，具有較好的綜合效益。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，含銅污泥的含水量非常高，通常在80%左右。在這種情況下，直接對(duì)含銅污泥進(jìn)行銅回收處理是非常困難的，因此需要先對(duì)含銅污泥進(jìn)行干燥。通過(guò)干燥工藝可以使得含銅污泥的含水量降低到35%左右，保證后燃燒爐的溫度、爐內(nèi)熱能可以得到較好的應(yīng)用。在具體進(jìn)行干燥處理的時(shí)候，可以將含銅污泥轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行直接干擾。在干燥過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生較多廢氣，并且廢氣中還有煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)，無(wú)法直接排放到大氣環(huán)境中。因此企業(yè)也需要對(duì)干燥過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行無(wú)害化處理，可以考慮選擇使用布袋除塵器和水浴除塵脫硫塔進(jìn)行綜合處理，并保證最終處理完的氣體滿足《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等的要求。充分干燥以后，就可以進(jìn)行含銅污泥銅回收處理的下一個(gè)環(huán)節(jié)，具體工藝流程如圖2。

圖2 含銅污泥回收處理工藝流程圖

在得到干燥的含銅污泥以后，可以在其中加入石灰，接著引入壓磚機(jī)制磚后轉(zhuǎn)移到熔煉爐中進(jìn)行下一步處理。整個(gè)熔煉爐可以分為熔化和硫化兩個(gè)部分，并且兩個(gè)區(qū)域上方都設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的加料口，可以將物料放入熔煉爐中進(jìn)行處理。這個(gè)時(shí)候，操作人員需要先將含銅污泥加入熔化區(qū)域，并將石灰石、石英石、炭精等混合料加入硫化區(qū)域，同時(shí)還要在熔煉爐側(cè)方的噴氣嘴中噴入富含氧氣的空氣。這樣含銅污泥就可以在熔煉爐中跟混合料進(jìn)行充分接觸，并產(chǎn)生脫水、熔化、造渣、硫化等多種反應(yīng)。通過(guò)這項(xiàng)處理以后，熔煉爐中會(huì)形成粗銅、冰銅、爐渣等多種物質(zhì)。在熔煉爐中還設(shè)計(jì)了電熱區(qū)，能夠?qū)θ荏w進(jìn)行保溫處理，使得粗銅、冰銅、爐渣等物質(zhì)可以充分沉淀，并實(shí)現(xiàn)分離工作。在熔煉活動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程中，熔煉爐的出料口會(huì)產(chǎn)出粗銅和冰銅，具體形式為澆鑄塊。在熔煉過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生一些有害廢氣，但此環(huán)節(jié)產(chǎn)生的有害廢氣成分出現(xiàn)了變化，增加了鉛、砷、鎳、錫、銻、銅、錳等重金屬污染物，因此在廢氣處理的時(shí)候需要綜合使用布袋除塵器和雙堿法脫硫塔完成處理，并按照《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行審查，保證處理后的廢氣可以滿足標(biāo)準(zhǔn)文件的要求。

在得到澆鑄塊以后，可以將其放入回轉(zhuǎn)精煉爐中進(jìn)行進(jìn)一步處理，最終可以得到陽(yáng)極銅板。在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)精煉爐處理的銅樣品表面比較平直，紋理也比較細(xì)致，斷面呈現(xiàn)玫瑰紅色。此階段處理以后，樣品中銅的含量可以達(dá)到99%以上。在這個(gè)階段也會(huì)產(chǎn)生一些有害廢氣，但廢氣成分跟熔煉環(huán)節(jié)基本一致，因此可以按照熔煉環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行廢氣處理，保證生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢氣可以滿足最高允許排放濃度的要求。

通過(guò)精煉環(huán)節(jié)獲得的陽(yáng)極銅板雖然含銅量已經(jīng)達(dá)到了99%，但還存在較多雜質(zhì)，具體有鋅、鐵、鎳、銀等，還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理。這里選擇使用電解法完成銅回收的最終處理工作。在具體操作的時(shí)候，需要將陽(yáng)極銅片放到水洗槽中進(jìn)行清洗，并且在清洗完成以后作為電解的陽(yáng)極，并使用鈦極板作為電解的陰極，電解溶液則可以選擇硫酸和硫酸銅的混合液。在通電電解開(kāi)始以后，陽(yáng)極銅片中的銅元素就會(huì)溶解為銅離子，并朝著陰極移動(dòng)，最終在陰極的鈦極板上析出。通過(guò)這項(xiàng)電解活動(dòng)，最終獲得銅制品中的銅含量超過(guò)了99.95%，同時(shí)在導(dǎo)電性等各類(lèi)性能方面也可以較好地滿足工業(yè)需求。除此之外，在電解過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生黑銅、殘極等物質(zhì)，將其繼續(xù)送到回轉(zhuǎn)精煉爐中進(jìn)行精煉處理，也可以繼續(xù)轉(zhuǎn)化為純銅。

三、含銅廢水處理污泥技術(shù)

（一）含銅廢水處理污泥技術(shù)

含銅廢水處理污泥技術(shù)主要采用浸出和溶劑萃取相結(jié)合的方法，研究了從PCB企業(yè)產(chǎn)生的含銅污泥中進(jìn)行回收銅的資源化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污泥中重金屬的再生利用。

工藝運(yùn)行的條件：（1）酸浸工藝，硫酸濃度為5mol/L，液固比為4∶1，浸出時(shí)間為6h，浸出溫度為60℃，浸出方式選擇連續(xù)攪拌的方式。采用該浸出工藝條件，含銅污泥中銅的浸出率可達(dá)98%以上。（2）萃取工藝，浸出液的PH值調(diào)節(jié)為2左右，萃取劑選用M5640，濃度為20%（V/V）M5640+磺化煤油，萃取相比1∶1，在室溫下需強(qiáng)力震蕩3min，靜置5min。通過(guò)二級(jí)萃取，銅的萃取率可達(dá)99%左右。溶劑萃取法由于具有環(huán)保、快速等優(yōu)勢(shì)很快便占據(jù)重要地位。含銅污泥的資源化與無(wú)害化處理技術(shù)也在不斷探索更新，回收效率高、污染少的技術(shù)工藝必將取得進(jìn)一步發(fā)展。

含銅污泥的處置緩解了我國(guó)環(huán)境污染控制的壓力和銅資源的短缺。從技術(shù)上講，有利于污泥資源化利用技術(shù)的更新、優(yōu)化、積累和推廣，符合國(guó)家清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。該技術(shù)的應(yīng)用一方面降低了污泥填埋、焚燒和其他處置的成本，另一方面，“變廢為寶”實(shí)現(xiàn)了銅資源的循環(huán)利用，給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低了企業(yè)成本，充分實(shí)現(xiàn)了污泥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用，有利于保護(hù)環(huán)境，減少重金屬污染物的排放。

（二）工藝形成的技術(shù)指標(biāo)

工藝通過(guò)對(duì)線路板企業(yè)含銅廢水處理的污泥進(jìn)行酸浸-萃取處理，可完成如下技術(shù)指標(biāo)：污泥中Cu的浸出率達(dá)到98%以上；浸出液中Cu的萃取率和反萃率達(dá)到99%以上；污泥中Cu的總體回收率達(dá)到96%以上；所得產(chǎn)品CuSO4·5H2O的純度為98%以上，達(dá)到化學(xué)純?cè)噭┑募兌取?/p>

（三）經(jīng)濟(jì)效益

自從工藝運(yùn)行實(shí)施后，污泥中銅的總回收率可達(dá)96%以上，同時(shí)可獲得98%以上的CuSO4·5H2O，滿足產(chǎn)品要求。據(jù)了解，為了實(shí)現(xiàn)銅資源的循環(huán)利用，該工藝通過(guò)“變廢為寶”充分實(shí)現(xiàn)了污泥的價(jià)值。目前市場(chǎng)上98%CuSO4·5H2O的價(jià)格約為53000元/噸，通過(guò)銷(xiāo)售可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益?？鄢勰嗍召?gòu)成本和回收處理過(guò)程中消耗的試劑、人工成本后，仍能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)收入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）含銅廢水處理污泥技術(shù)產(chǎn)生的社會(huì)環(huán)境效益分析

含銅廢水污泥處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了含銅污泥的資源化。整個(gè)工藝流程簡(jiǎn)單，循環(huán)操作，基本不會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且環(huán)境效益顯著。污泥回收利用后，節(jié)省了污泥填埋、焚燒等處置費(fèi)用，不僅實(shí)現(xiàn)了污泥的價(jià)值，而且是解決污泥的最佳出路，符合我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展政策，緩解了我國(guó)資源危機(jī)問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)和諧社會(huì)的發(fā)展具有重要意義。含銅污泥的循環(huán)處理節(jié)約了污泥處置成本，解決了污泥的出口問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了銅資源的循環(huán)利用，緩解了資源壓力，減少了重金屬的排放，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

銅作為一種具有價(jià)值的資源，將含銅污泥作為二次可再生資源，特別是回收高濃度的銅，不僅可以緩解環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究含銅污泥循環(huán)利用、銅回收等綜合利用技術(shù)，對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。