电镀污泥的市场规模、经济效益及处置工艺分析与预测

电镀污泥的市场规模、经济效益及处置工艺分析与预测

电镀污泥具有巨大的经济效益，本文主要从电镀污泥的市场规模与经济效益、电镀污泥的性质与危害、电镀污泥的减量化、资源化、无害化等方面对电镀污泥的处理工艺进行综述，比较电镀污泥资源化处理的优缺点，并对电镀污泥资源化处理技术进行分析与预测。

电镀污泥的市场规模

电镀污泥产生量

电镀过程中会用到包括铜、锌、镍、铬等多种重金属，这些金属在电镀后有一部分会进入电镀废水中。

目前，电镀废水的处理一般采用物理方法、化学方法和生物方法。

其中化学法是国内外最常用的方法，据悉，我国约有41%的电镀厂采用化学方法处理电镀废水。

我国现有电镀生产企业约1.5万家，总电镀面积约3亿平方米，每年排放电镀废水约40亿立方米，废水产生电镀污泥约1000万吨。

电镀污泥的经济效益

电镀污泥通常含有3%～5%的铬、2%～4%的镍、1%～2%的铜、1%～2%的锌和80%的水。

品位远高于富金属矿，经济效益高。

以镍为例：一般镍矿含镍量达到2%即可开采，而一般电镀污泥中镍含量为2%~4%，可见电镀污泥的金属回收价值很高。

举例来说：假设某危废处置公司每年处置含铜电镀污泥20万吨，平均含铜2%，以铜回收率98%、回收铜金属价格3万元/吨、污泥处置费2000元/吨计算，则年总收益为：5.2亿元。

全国每1000吨电镀污泥中仅铜一项的资源价值就达260亿元。由此可见，电镀污泥资源化利用的经济效益十分可观。

电镀污泥的性质及危害

电镀污泥中含有铜、镍、铬、铁等多种金属，其成分十分复杂，有的电镀污泥还含有大量氰化物。

但电镀污泥中的重金属等有害物质性质不稳定，会在环境中迁移，导致在生物体内积累。在外界环境的影响下，重金属会流入环境，分布于水体、大气、土壤中，最终进入食物链，对整个生态系统造成污染。

电镀污泥的处置方法

电镀污泥减量化处理

电镀污泥来源于电镀废水，作为电镀污泥的生成者，电镀污泥的减量化途径主要有以下三点：

一是采用更加先进、环保的电镀工艺，减少电镀废水的产生量或最大限度提高电镀废水中金属的利用率。

二是实现电镀废水分流，不同电镀工艺（电镀铜、电镀镍、电镀锌等）产生的废水需要分别储存、处理，一方面可以提高电镀污泥中的金属品质，提高附加值；另一方面可以降低电镀污泥处理的难度。

三是采用节能减排技术，降低电镀污泥出厂含水率，减少电镀污泥总量，减轻电镀污泥储运风险和下游危废处置企业的处置压力。

电镀污泥资源化处理

1.火法处理技术

火法冶炼前，电镀污泥必须进行干燥等预处理。有时为了提高冶炼效率，通过添加目标金属来提高污泥中的金属含量，加入铁矿石、石英石、石灰石等作为冶炼辅料，以煤、焦炭为燃料，以碳与煤燃烧过程中产生的一氧化碳为还原剂。在电镀污泥的火法冶炼中，添加剂的种类、用量等因素对工艺影响较大。

由于电镀污泥含水量大、热值低、金属含量相对较低且金属种类繁多，火法冶金处理电镀污泥存在能耗高、金属回收单一且回收率低、烟气处理不易达标等缺点。

2.湿法加工技术

湿法提取电镀污泥中重金属是加入化学试剂对电镀污泥进行浸出分离，前提是重金属从电镀污泥中浸出并稳定地存在于溶液中。电镀污泥的处理主要包括酸浸和氨浸两种工艺。

①酸浸

李盼盼以硫酸为浸出剂，研究了电镀污泥中铜和镍的浸出率，考察了不同酸添加量对铜和镍浸出效果的影响。实验结果表明，加入10%硫酸振荡0.5h后，污泥中铜和镍的浸出率均在95%以上。李鹏考察了3种低分子有机酸对电镀污泥中锌、铅等重金属的浸出效果，结果表明，柠檬酸对锌和铅的浸出效果优于其他有机酸。

大量关于电镀污泥中金属湿法浸出的研究发现，当浸出液浓度提高时，整个过程产生的废水量很少，但酸浸出存在金属浸出选择性差、浸出液净化工艺复杂，需要消耗大量的酸、碱和除杂剂等缺点。

②氨浸法

针对酸浸选择性差等缺点，科研人员开发了氨浸工艺用于电镀污泥的资源化处理。

氨浸出法是以氨水作为浸出剂，利用氨水中的铵离子选择性地络合电镀污泥中的有价金属元素，从而达到将其与其它金属元素分离的目的。

程杰红采用NH3·H2O-(NH4)2SO4体系从电镀污泥中浸出铜、镍、锌，并用氢气还原从氨浸出液中分离铜、镍、锌。

但氨浸出法也有缺点，如氨水在浓度大于18%时容易挥发，有较强的刺激性气味，操作环境恶劣，所以氨浸出法对设备的密封性要求非常高，浸出装置要求有较高的密封性和耐腐蚀性。

③火法-湿法联合处理技术

火法冶金和湿法冶金联合工艺处理电镀污泥是先通过火法冶金工艺进行预处理，去除电镀污泥中的水分、有机物及一些杂质等成分，预处理后富集其中的有价金属，然后选择合适的浸出剂对有价金属进行浸出。

该工艺对于处理有机质含量高、成分复杂的污泥更有意义。

陈先等首先对电镀污泥采用炭还原焙烧，再用硫酸浸出萃取分离铜，萃取得到的硫酸铜溶液经浓缩结晶后，可得到纯度97%以上的硫酸铜晶体。该组合工艺解决了火法冶金工艺处理电镀污泥金属品位低、投资大、二次污染严重的问题。同时，与单一冶炼设备相比，还原焙烧预处理工艺设备投资小、控制难度大，为混合电镀污泥的资源化利用提供了另一种可行的解决方案。

④电镀污泥资源化处置技术比较（表1）

电镀污泥无害化处理

1. 物化

电镀污泥物化技术是指利用电镀污泥作为原料或辅料生产建筑材料、磁性材料、陶瓷材料等材料的过程。

Ract进行研究发现，在水泥中添加2%含铬电镀污泥不会影响水泥的强度，进一步为电镀污泥的无害化处理提供了思路。

2. 固化/稳定化

电镀污泥固化/稳定化处理是一种非资源化处置方法，目的是将电镀污泥中的重金属控制在不产生净毒性的情况下，降低危害性，最后填埋。Hills发现，将水泥和粉煤灰按一定比例添加并固化，可以有效防止重金属的浸出。

电镀污泥资源化处置方法的发展趋势

火法

火法有色金属冶炼与金属回收冶炼经历了从传统高炉到富氧熔池冶炼技术的发展。20世纪60年代中期，中国成功地进行了密闭高炉的工业试验，随后用它来改造敞开式高炉，解决了烟尘问题。

至此，我国露天高炉铜冰铜冶炼已全部被密封式和钟罩式密闭高炉所取代，从此密闭高炉得到迅速发展，特别在冶金工业中得到广泛应用。

2006年，某公司首次将密闭高炉应用于电镀污泥的火法冶炼，实现了该技术在危险废物处置领域的应用。但早在2011年，高炉就被列入《国家淘汰的落后生产工艺装备产品目录》中，成为铜回收领域重点淘汰的产品。目前较为先进的技术包括富氧熔池冶炼（顶吹、底吹、侧吹）等。

从市场来看，富氧侧吹熔池熔炼炉工艺在危废领域已获得成功应用，越来越多的环保公司开始采用这一先进工艺回收危废：2014年，某公司将该技术成功应用于处理规模为8万吨/年的重金属危废回收项目中，项目投产3年多，目前该公司还有另外两个类似项目正在设计中[10]。

现从以下几点比较密闭高炉与富氧侧吹熔池熔炼炉处理电镀污泥的优缺点（表2）。

湿法

由于电镀污泥含水量很高，电镀污泥中的水可以作为溶解介质，因此湿法工艺处理电镀污泥具有一定的优势。主要有酸法和碱法。两者的优缺点比较见表3。

可见酸法与碱法在电镀污泥处理中各有其缺点，但随着技术的发展，未来的发展方向有以下几点：

①废水零排放：无论酸法还是碱法，都很难实现废水无限循环，溶解废水中含有有机物、盐类，最终会影响电镀污泥的溶解。目前多采用MVR技术，对水进行蒸馏回收，满足整个工艺的水量平衡。

②多工艺组合处理：以上几种处理电镀污泥的方法各有优缺点，应根据电镀污泥的成分选择。

对于具有金属回收价值的电镀污泥，优先采用资源化处置技术。

对于成分单一、有机质含量较低的电镀污泥，可采用湿法处理工艺，具有设备投资省、二次污染小、金属回收率高等优点；

对于成分多、有机物含量高的电镀污泥，可采用还原焙烧-湿法处理技术，解决火法冶炼工艺设备投资高、烟气污染严重、金属回收率低的问题。还原焙烧预处理设备的投资和控制难度也远低于冶炼设备。对于成分复杂、毒性大、金属价值低的电镀污泥，可采用固化/稳定化等无害化处置技术。

从分析结果可以看出，电镀污泥的资源化利用是目前的处置方法中最有前景的。

未来电镀污泥资源化处置的发展趋势可以概括为以下几点：

①对于大规模电镀污泥资源化处置，宜采用火法冶金资源化技术，推荐采用富氧侧吹熔池冶炼炉等先进工艺进行冶炼资源化处置；

②对于小型电镀污泥资源化处置，建议采用湿法与火法（玻璃化熔融）相结合的方式，实现金属资源化、废水零排放、完全无害化。