深圳市深投环保科技有限公司 乳源瑶族自治县鑫源环保金属科技有限公司
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摘要：合理、经济地处理含铜污泥,回收其中有价值的金属以及预防其环境污染具有重要意义。本文对某线路板厂含铜污泥直接还原熔炼回收铜的工艺进行了研究。
关键词：含铜污泥;回收;资源化
引言
含铜污泥主要产生于金属基本工业之表面处理、热处理加工、电子元件制造、电镀及基础化学原料制造等行业废水处理过程中产生的污泥，这些含有重金属的污泥具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不妥善处理，会引起严重的环境污染。因此，应加强对含铜污泥处理工艺的研究。
1.原料性质
试验使用的含铜污泥取自于某线路板厂,是通过化学反应生成的极微细矿物的絮状聚集物,主要为铁的氢氧化物、铝的氢氧化物、碳酸盐和其它物质的混合物,以及少量的黄铁矿、褐铁矿、石英、明矾石、地开石和微量的铜硫化物[1],其化学分析结果见表1。所用熔剂石英石和石灰石来自某铜冶炼厂,其化学分析结果见表2。还原剂选用某地无烟煤,其化学分析结果见表3。
表1 含铜污泥化学分析结果%
从图5可知,当还原剂用量不大于含铜污泥质量的5.5%时,铜回收率随还原剂用量的增加而增大,超过5.5%后还原剂煤的用量再增大对铜回收率的影响甚微。另外,还原剂用量过大时,不但会使产品的铜品位降低,而且还会导致冶炼成本增加。因此,选择还原剂煤的加入量为5.5%,此时铜的回收率为93.92%。
3.2正交试验
对含铜污泥进行L9(34)直接还原熔炼正交试验研究,确定直接还原熔炼时还原剂用量、熔炼时间和熔炼温度对铜回收率影响的主次关系。正交试验研究时,各组试验的石英石和石灰石加入量为条件试验所得的最佳结果,即石英石和石灰石用量分别为含铜污泥质量的13%和9.0%。直接还原熔炼正交试验研究结果见表4。
表4 直接还原熔炼正交试验结果
(1)直接比较选出水平组合
直接比较铜回收率,选出较好试验方案。由表4直接还原熔炼正交试验结果可知,9号试验铜的回收率最高,所以较好方案为9号试验,其水平组合为A3B3C2。
(2)极差分析选出最优组合
IA=233.92 ⅡA=253.84 ⅢA=275.47 △A=41.55
IB=218.48 ⅡB=269.43 ⅢB=275.32 △B=56.84
IC=233.75 ⅡC=254.04 ⅢC=275.44 △C=41.69
熔炼时间是影响铜回收率最大的因素,且第三水平最好;还原剂用量次之,且第三水平最好;熔炼温度影响最小,且第三水平最好。因此,极差分析得出最优水平组合为B3C3A3。
(3)综合分析选出较优组合
根据极差分析Δ值的大小可知,本试验各因素显著性顺序,即主次关系为:B→C→A,△B的极差最大,△C和△A的极差相差不大,同时由于熔炼温度过高会使系统能耗增加,还原剂用量过大会使熔炼成本加大,因而,综合分析选出的较优试验方案为B3C2A2组合[3]。
3.3验证试验
采用从9次试验结果中直接比较选出的水平组合A3B3C2和根据计算所得的最优水平组合B3C3A3,以及综合分析得出的较优组合B3C2A2,进行新的一批验证试验研究,选出最佳水平组合方案,每组试验铜污泥量为300g验证试验结果见表5。
表5 验证试验结果
B3C2A237.430.15236.70.314.0093.89
从表5验证试验结果可知,验证试验得出的最优水平组合为B3C3A3,但其他两组水平组合与此相差不大。另外,结合系统能耗、产品有价金属品位进行综合分析,确定含铜污泥直接还原熔炼工艺的最佳水平组合为B3C2A2,即熔炼时间80min、还原剂煤用量4.5%,熔炼温度1310℃,在该条件下铜的回收率为93.89%。
4.结论
综上所述，本文通过对含铜污泥直接还原熔炼回收铜的试验研究，得出了该含铜污泥直接还原熔炼的最佳条件为熔炼时间80 min、还原剂煤用量4.5%、熔炼温度1310℃,在该条件下铜的回收率为93.89%,效果较理想，对发展循环经济、建设节约型社会具有促进作用。
参考文献：
[1]张海亮,梁冬云,刘勇.电镀污泥处理现状及进展[J]. 再生资源与循环经济.2017(07)
[2]俞绍贺.电镀污泥中重金属的回收及固化处置研究[J]. 中国金属通报.2017(05)
[3]吴长淋.电镀污泥的性质及资源化研究进展[J].资源节约与环保.2018(04)
论文作者:叶超
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/12
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