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可持续发展面临着各种能源、资源短缺的问题,金属作为一种不可再生资源应引起人们足够的重视,有色金属行业应把大力推行循环经济并采取措施减少资源消耗和环境污染作为当前工作的重中之重。
电镀污泥作为电镀废水处理的终端产物,属于危险固体废弃物的一种,不加处理、任意堆放会造成严重的环境污染。同时,电镀污泥含有铜、镍、锌、铬等多种贵重金属,也是一种宝贵的二次资源。因此,如何有效处置电镀污泥,实现其稳定化、无害化和资源化,一直是国内外研究的重点。近年来,将电镀污泥作为一种重要的资源,对其中的有价金属回收研究得较多。
本文结合国内外研究现状,提出了一条简便、实用、经济的工艺路线,对电镀污泥中的铜、镍回收进行研究。研究内容主要分为三部分:①酸浸法提取电镀污泥中铜,镍的研究;②N902-溶剂油体系回收酸浸液中铜的研究;③P204-溶剂油体系回收镍的研究。分别考察了硫酸对电镀污泥中铜、镍的浸取效果及其影响因素,N902-溶剂油体系萃取铜的效果及其影响因素,硫酸反萃铜的效果及其影响因素,P204-溶剂油体系萃取镍的效果及其影响因素,硫酸反萃镍的效果及其影响因素,得出以下结论:
1)用硫酸来浸取电镀污泥中铜、镍的最佳条件为:常温,污泥粒度100目,硫酸浓度2mol/L,液固比3:1,浸出时间1h。在此条件下,铜、镍的浸出率分别为96.9%和95.2%。
2)N902萃取铜的最佳条件为:室温,N902浓度30%,相比O/A为1,酸浸液初始pH值>2.0,萃取时间6min。针对本文中的自配模拟酸浸液(Cu2+7.5g/L,Ni2+7.3g/L),在上述条件下,单级萃取的铜萃取率为95.0%,镍萃取率<10%,两级逆流萃取的铜萃取率>99.99%。N902对铜的萃取效果非常好,不受酸浸液中镍离子的影响。
3)硫酸反萃富铜有机相中的铜的最佳条件为:硫酸浓度4mol/L,相比A/O为1:2,反萃时间6min。在此条件下,单级反萃的铜反萃率为83.0%,反萃终点水相铜浓度为13.24g/L;两级逆流反萃的铜反萃率>97%,反萃终点水相铜浓度为14.71g/L,相比原先酸浸液中的铜浓度提高了一倍,镍离子未能在水相中检出,故铜镍得到了完全分离。
4)综合萃取和反萃的实验结果,溶剂萃取法可以实现97%以上的铜的回收。
5)P204萃取镍的最佳条件为:室温,P204浓度30%,皂化率30%,相比O/A为1,水相初始pH值>2.0,萃取时间4min。针对本文中的自配模拟萃铜余液(Ni2+6.0g/L),在上述条件下,单级萃取的镍萃取率为98.4%,两级逆流萃取的镍萃取率>99.94%。
6)未经皂化的P204萃取镍的效果受水相pH值的影响非常大,而30%皂化率的P204萃取镍的效果几乎不受水相pH值的影响,而且经过皂化,镍的萃取率大大提高,可见皂化对于P204萃取镍的重要性。
7)硫酸反萃富镍有机相中的镍的最佳条件为:硫酸浓度1mol/L,相比A/O为1:2,反萃时间4min。在此条件下,单级反萃的镍反萃率为90.7%,反萃终点水相镍浓度为10.25g/L;两级逆流反萃的镍反萃率>99%,反萃终点水相镍浓度为12.15g/L,相比原先模拟萃铜余液中的镍浓度提高了一倍多,而且得到的硫酸镍溶液完全不合其它杂质,可以保证硫酸镍晶体的质量。
8)综合萃取和反萃的实验结果,溶剂萃取法可以实现近99%的镍的回收。
9)综合酸浸和溶剂萃取工艺的实验结果,整个工艺流程可以实现93.99%铜的回收和94.25%镍的回收。