【论文链接】
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.126226
【作者单位】
昆明理工大学
【论文摘要】
电镀污泥是电镀废水经中和或絮凝沉淀净化后的产物，属于危险固体废物。在这项研究中，通过创新的硫化焙烧-浮选-磁选技术从电镀污泥中回收铜、镍、锌和铁。研究了硫化焙烧过程中关键参数对铜镍硫化率和锌挥发率的影响。在最佳硫化焙烧条件下，锌的挥发率达到78.10%，铜和镍的硫化率分别为88.55%和97.86%。通过XRD和SEM-EDS说明了焙烧过程中有价金属的迁移规律。通过对焙烧产物进行浮选处理，获得了含铜2.377%和镍10.28%的铜镍混合精矿，铜和镍的回收率分别达到83.73%和85.00%。经浮选处理后，进行磁选，得到铁品位为73.77%、回收率为12.41%的铁精矿。最后，采用毒性特征浸出法证明了尾矿中重金属的优异稳定性。该研究实现了从电镀污泥中高效、全面地回收铜、镍、锌和铁，为电镀污泥的无害化和资源化利用提供了新思路。
【实验方法】
实验过程：
电镀污泥采用硫化焙烧-浮选-磁选的创新技术进行处理，实验过程如图2所示。首先，对电镀污泥进行硫化焙烧处理，使氢氧化铜和氢氧化镍转化为相应的硫化物，氢氧化锌转化为锌气。然后，焙烧产物经过研磨处理后进入浮选过程，回收铜和硫化镍。之后，浮选尾矿通过磁选分离，回收铁元素。最后，对磁选尾矿进行了毒性浸出试验，以确定尾矿中重金属的稳定性。
硫化焙烧：
将50 g电镀污泥、0.26 g褐煤、0.5 g硼砂和1 g膨润土与黄铁矿和石英砂混合，并加入适量水制成颗粒。硼砂作为助熔剂可以降低反应物的熔点，使电镀污泥可以在相对较低的温度下硫化。膨润土作为造粒剂，与电镀污泥和水混合。石英砂作为助熔剂，可以在煅烧状态达到熔融状态时结合物质并相变。将干燥的颗粒放入容量为100 mL的刚玉坩埚中。为了防止硫化气氛迅速逸出，刚玉坩埚和盖子用铁丝固定。将坩埚放入顶吹电阻炉后，注入氮气10分钟以排空剩余的空气，然后对电阻炉进行编程，开始烘烤所需的时间。焙烧后，产品在炉外自然冷却。
焙烧产品的浮选：
研磨后，将40 g焙烧产物放入体积为0.5 L的浮选槽中。然后，依次向矿浆中注入pH调节剂、活化剂、捕收剂和起泡剂，浮选流程为一粗两扫，如图2所示。调节剂、活化剂、捕收剂和起泡剂分别为硫酸、硫酸铜、丁基黄原酸酯和2#油。pH调节剂、活化剂、捕收剂和起泡剂的作用时间分别为1分钟、3分钟、2分钟和1分钟。此外，粗浮选时间为3分钟，第一次扫选浮选时间为2分钟，第二次扫选气浮时间为1分钟。
【图文摘取】
【主要结论】
为了同时实现电镀污泥的无害化和资源化，本研究开发了一种硫化焙烧-浮选-磁选的创新技术，逐步回收污泥中的锌、镍、铜和铁。其主要结论如下。
（1）采用硫化焙烧-浮选-磁选技术，通过梯度回收电镀污泥中的锌、铜、镍和铁元素。同时，实现了电镀污泥的无害化处理。
（2）电镀污泥的最佳焙烧条件为焙烧温度1000 ℃，黄铁矿含量20%，石英砂含量15%，停留时间2 h。在此条件下，污泥中铜和镍的硫化率分别达到88.55%和97.86%，78.10%的锌通过挥发粉尘回收。
（3）黄铁矿热解产生硫基气氛，使污泥中的氧化铜和氧化镍矿物发生硫化反应。当反应温度在600至900 ℃之间时，硫化产物主要包括NiS2和Cu34S32。当温度升高到1000甚至1100 ℃时，CuFeS2和Fe5Ni4S8是主要的合成硫化物矿物。
（4）浮选得到的混合精矿中铜的品位和回收率分别为2.377%和83.73%，镍的品位和采收率分别为10.28%和85.00%。通过浮选尾矿的磁选试验，获得了铁品位为73.77%、回收率为12.41%的铁精矿。TCLP试验证明，尾矿中重金属的稳定性突出。
