韶關(guān)鵬瑞環(huán)?？萍加邢薰?李英香

在我國電鍍、制造、印染等行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中，會產(chǎn)生非常多的重金屬廢水和污泥，如果沒有對其進(jìn)行合理的處置，就會引發(fā)一系列生態(tài)污染問題，同時也會帶來嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。在新時代的發(fā)展過程中，我國各個地區(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程中回收銅的工藝技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)含銅污泥無害化處理的同時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、我國含銅污泥的實(shí)際情況介紹

我國很多工業(yè)在生產(chǎn)過程中都會排放含銅污泥，而含銅污泥對生態(tài)環(huán)境的破壞是非常顯著的，同時也會帶來深遠(yuǎn)的影響。目前我國各個城市地區(qū)都已經(jīng)開始加強(qiáng)含銅污泥的管理工作，并將其歸類為重金屬污染廢物，在排放的時將會受到嚴(yán)格的監(jiān)管。但是結(jié)合實(shí)際情況來看，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。這些情況都帶來了嚴(yán)重的生態(tài)污染問題，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，一方面與我國地方政府部門管控不力有關(guān)，另一方面也與含銅污泥無害化與資源化處理難度較大有關(guān)。當(dāng)前我國工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行含銅污泥的無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，做出了違法排放含銅污泥的行為。如果在后續(xù)加快對含銅污泥無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，針對工藝內(nèi)容展開全方位的分析。（見圖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，直接對含銅污泥進(jìn)行銅回收處理是非常困難的，因此需要先對含銅污泥進(jìn)行干燥。通過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。在干燥過程中不可避免會產(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)，無法直接排放到大氣環(huán)境中。因此企業(yè)也需要對干燥過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行無害化處理，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。整個熔煉爐可以分為熔化和硫化兩個部分，并且兩個區(qū)域上方都設(shè)計了專門的加料口，可以將物料放入熔煉爐中進(jìn)行處理。這個時候，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)。通過這項(xiàng)處理以后，熔煉爐中會形成粗銅、冰銅、爐渣等多種物質(zhì)。在熔煉爐中還設(shè)計了電熱區(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。在熔煉活動進(jìn)行的過程中，熔煉爐的出料口會產(chǎn)出粗銅和冰銅，具體形式為澆鑄塊。在熔煉過程中，也會產(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，最終可以得到陽極銅板。在這個過程中，經(jīng)過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。在這個階段也會產(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)過程中排放的廢氣可以滿足最高允許排放濃度的要求。

通過精煉環(huán)節(jié)獲得的陽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。在具體操作的時候，需要將陽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。在通電電解開始以后，陽極銅片中的銅元素就會溶解為銅離子，并朝著陰極移動，最終在陰極的鈦極板上析出。通過這項(xiàng)電解活動，最終獲得銅制品中的銅含量超過了99.95%，同時在導(dǎo)電性等各類性能方面也可以較好地滿足工業(yè)需求。除此之外，在電解過程中還會產(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。通過二級萃取，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)勢很快便占據(jù)重要地位。含銅污泥的資源化與無害化處理技術(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)

工藝通過對線路板企業(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)純試劑的純度。

（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“變廢為寶”充分實(shí)現(xiàn)了污泥的價值。目前市場上98%CuSO4·5H2O的價格約為53000元/噸，通過銷售可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益?？鄢勰嗍召彸杀竞突厥仗幚磉^程中消耗的試劑、人工成本后，仍能帶來可觀的經(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。整個工藝流程簡單，循環(huán)操作，基本不會產(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)了污泥的價值，而且是解決污泥的最佳出路，符合我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展政策，緩解了我國資源危機(jī)問題，對促進(jìn)和諧社會的發(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，具有顯著的社會效益和環(huán)境效益。

四、結(jié)束語

銅作為一種具有價值的資源，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)，對我國的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。