Tecnología de tratamiento de lodos por galvanoplastia | Tecnología de secado de lodos por galvanoplastia
Tecnología de reciclaje y tratamiento de lodos de galvanoplastia
Los lodos de galvanoplastia son una descarga producida durante el proceso de tratamiento de aguas residuales de galvanoplastia, que contiene grandes cantidades de metales pesados tóxicos como cromo, cadmio, níquel y zinc Los ingredientes son muy complejos. Entre las 47 categorías de desechos peligrosos enumeradas en la "Lista Nacional de Desechos Peligrosos" de mi país (Huanfa [1998] No. 89), los lodos de galvanoplastia representan siete categorías principales y son un desecho peligroso típico. En la actualidad, debido a muchos problemas como muchas fábricas, pequeña escala, bajo nivel de equipo y bajo nivel de control de contaminación en la industria de galvanoplastia de mi país, la mayor parte del lodo de galvanoplastia todavía simplemente se deposita en vertederos o incluso se apila al azar, lo que causa una grave contaminación al medio ambiente. . Por lo tanto, cómo adoptar un tratamiento técnico y eliminación eficaz de los lodos de galvanoplastia y lograr su estabilización, inocuidad y utilización de recursos siempre ha sido el foco de la investigación en el país y en el extranjero.
1. Tecnología de solidificación/estabilización de lodos de galvanoplastia
En la actualidad, la investigación sobre la solidificación/estabilización de lodos de galvanoplastia se centra principalmente en el mecanismo y el mecanismo microscópico del proceso de estabilización del bloque de solidificación. etc. Utilizando cemento Portland ordinario como agente de curado, Roy et al. estudiaron sistemáticamente los efectos de la adición de lodo de galvanoplastia que contiene cobre y la sustancia que interfiere nitrato de cobre sobre el comportamiento de cambio a largo plazo de los productos de hidratación del cemento. Los lodos de galvanoplastia que contienen cobre tienen un impacto en los productos de hidratación del cemento. La cristalinidad, la porosidad, la morfología de los metales pesados y el pH del producto de hidratación tienen un impacto importante en las características microestructurales y químicas traza. una evidente tendencia a la baja con el aumento de la cantidad de nitrato de cobre añadido, mientras que la porosidad aumenta con el aumento de la cantidad de nitrato de cobre añadido. Asavapisit et al. [3] estudiaron el efecto de solidificación de los sistemas de solidificación de cemento, cemento y cenizas volantes en lodos de galvanoplastia, analizaron las características cambiantes de la resistencia a la compresión, las características de lixiviación y la microestructura del cuerpo solidificado, y descubrieron que los lodos de galvanoplastia pueden afectar significativamente la La resistencia a la compresión del bloque curado final de los dos sistemas se reduce porque el lodo de galvanoplastia que cubre la superficie del material cementoso inhibe la hidratación del sistema de curado. Sin embargo, la adición de cenizas volantes no sólo puede minimizar este efecto inhibidor, sino también. También puede reducir la tasa de lixiviación de cromo en el cuerpo solidificado. La razón puede ser que las cenizas volantes reemplazan parcialmente al cemento de alta alcalinidad, lo que reduce la alcalinidad del sistema mixto a un nivel que favorece la estabilización de los hidróxidos de metales pesados.
Sophia et al. creen que la resistencia a la compresión del lodo de galvanoplastia tratado con cemento único es mejor que la de un sistema mixto de cemento y cenizas volantes, pero siempre que la proporción de cemento y cenizas volantes sea la adecuada. , también se puede satisfacer la necesidad de solidificación del cromo. El uso de cenizas volantes durante el proceso de curado no beneficia la estabilidad a largo plazo del cobre.
El uso de aditivos puede mejorar el efecto de solidificación de los lodos de galvanoplastia. En el tratamiento de solidificación de lodos de galvanoplastia, agregar aditivos apropiados según la naturaleza de las sustancias nocivas puede mejorar el efecto de solidificación, reducir la tasa de disolución de sustancias nocivas, ahorrar cantidad de cemento y aumentar la resistencia del bloque solidificado. Hay muchos tipos de aditivos utilizados en el método de curado que utiliza cemento como agente de curado, y sus funciones también son diferentes. Los más comunes incluyen alúmina activada, silicato de sodio, sulfato de calcio, carbonato de sodio, ceniza de paja activada, etc.
2. Tecnología de tratamiento termoquímico de lodos de galvanoplastia
La tecnología de tratamiento termoquímico (como incineración, arco iónico y microondas, etc.) consiste en descomponer los residuos en condiciones de alta temperatura para reducirlos. la toxicidad de algunos componentes altamente tóxicos, lograr una reducción de volumen rápida y significativa y utilizar los componentes útiles de los desechos. En los últimos años, el uso de tecnología de tratamiento termoquímico para lograr el pretratamiento o la eliminación segura de lodos de galvanoplastia residuales peligrosos está atrayendo la atención de la gente.
En la actualidad, la investigación sobre la tecnología de tratamiento termoquímico de lodos de galvanoplastia se centra en las características de migración de metales pesados durante el tratamiento de incineración de lodos de galvanoplastia. Espinosa et al. estudiaron las características térmicas del proceso de incineración de lodos de galvanoplastia en el horno y los patrones de migración de metales pesados en él y descubrieron que la incineración puede enriquecer eficazmente el cromo en los lodos de galvanoplastia. es tan alto como más del 99% Durante el proceso de incineración, la mayoría de los componentes del lodo se pierden en forma de CO2, H2O, SO2, etc. Por lo tanto, el efecto de reducción de volumen y peso es muy obvio, y la reducción de peso puede ser mayor. alcanzar el 34%.
Barros et al. utilizaron un horno rotatorio de cemento para estudiar el proceso de incineración mixta de lodos de galvanoplastia. Analizaron el impacto de la adición de cloruros (KCl, NaCl, etc.) en los patrones de migración de Cr2O3 y NiO en los lodos de galvanoplastia. El cloruro afecta al Cr2O3 y al NiO durante la incineración. El residuo en las cenizas casi no tiene impacto. Tanto el Cr2O3 como el NiO pueden solidificarse eficazmente en el residuo de la incineración durante el proceso de incineración. Cuando Liu Gang et al. utilizaron un horno tubular para simular el incinerador para estudiar las características del tratamiento térmico de los lodos de galvanoplastia, analizaron las características de migración de varios metales pesados como cromo, zinc, plomo, cobre, etc., y concluyeron que cuando la temperatura de incineración es inferior a 700 °C, la humedad en el lodo se eliminará bien, la materia orgánica y la materia volátil se pueden eliminar bien y la alta temperatura puede inhibir eficazmente la lixiviación de metales pesados en el lodo, pero esta inhibición tiene diferentes efectos sobre varios metales pesados. Por ejemplo, el níquel es un metal pesado no volátil y en las cenizas de incineración la tasa residual en la escoria es 100 y la tasa residual de cromo en las cenizas también es superior a 97. Las tasas de precipitación de zinc y plomo. y el cobre aumentan en diversos grados a medida que aumenta la temperatura de incineración.
En términos de investigación sobre otros tratamientos termoquímicos como el arco iónico y el microondas, Ramachandran et al. utilizaron arco de plasma CC para tratar lodos de galvanoplastia en diferentes atmósferas y analizaron los residuos tratados y el polvo generado durante el tratamiento. Se han realizado investigaciones y se cree que este método puede lograr la recuperación de metales valiosos como el cobre y el cromo al tiempo que convierte el residuo en escoria inerte estable. Gan et al. realizaron experimentos de desintoxicación y solidificación de metales pesados en lodos de galvanoplastia mediante radiación de microondas y descubrieron que el tratamiento con radiación de microondas tiene un efecto significativo en la solidificación de iones de metales pesados en lodos de galvanoplastia. La razón puede ser la combinación de secado a alta temperatura. y las ondas electromagnéticas, favorecen la fuerte interacción entre los iones de metales pesados y las moléculas de polímero bipolar para combinarse. El lodo de galvanoplastia tratado por microondas tiene las características de tamaño de partícula fina, alta superficie específica y fácil. aglomeración.
Además, el tratamiento termoquímico es beneficioso para reducir la toxicidad del cromo en los lodos de galvanoplastia. Ku et al. estudiaron los cambios en el estado de valencia tóxica del cromo durante el tratamiento térmico a alta temperatura de lodos de galvanoplastia y creyeron que el tratamiento térmico a alta temperatura puede convertir el cromo (VI) en cromo (III), y cuanto mayor sea la temperatura. , más obvio es el efecto de conversión; en lodos de galvanoplastia tratados a alta temperatura, en el lodo, es principalmente cromo (III). Cheng et al. [16] analizaron el estado de valencia del cromo en una mezcla de lodo de galvanoplastia y arcilla después del curado térmico en un horno eléctrico a 900°C y 1100°C durante 4 horas, y encontraron que en la mezcla tratada mediante curado térmico. a 900°C, el cromo (VI) tiene una ventaja absoluta, y en la mezcla tratada mediante curado térmico a 1100°C, el cromo existe principalmente como cromo (III).
3. Tecnología de recuperación de metales valiosos en lodos de galvanoplastia
3.1 Método de lixiviación ácida y método de lixiviación de amoníaco
El método de lixiviación ácida es uno de los métodos de lixiviación de residuos sólidos El método más utilizado, el ácido específico utilizado para la lixiviación, depende de la naturaleza de los residuos sólidos. El ácido sulfúrico es el reactivo de lixiviación más eficaz para el tratamiento de residuos industriales como galvanoplastia, fundición y fundición. Se utiliza ampliamente debido a su precio económico, baja volatilidad y resistencia a la descomposición. Silva et al. utilizaron fosfato de diisooctilo como agente de extracción para realizar experimentos de investigación sobre la recuperación de níquel y zinc mediante lixiviación con ácido sulfúrico de lodos de galvanoplastia. La investigación de Vegli et al. muestra que la tasa de lixiviación de cobre y níquel con ácido sulfúrico puede alcanzar 95-100, y en el proceso de recuperación electrolítica, la tasa de recuperación tanto de cobre como de níquel también llega a 94-99.
También se pueden utilizar otros extractantes ácidos (como la tiourea ácida) para lixiviar metales pesados en lodos de galvanoplastia. Paula et al. utilizaron ácido clorhídrico industrial barato para lixiviar cromo de lodos de galvanoplastia. Durante la lixiviación, se agregaron 5 ml de ácido clorhídrico industrial (pureza: 25,8, concentración en masa: 1,13 g/ml) a aproximadamente 1 g de muestras preparadas previamente. lixiviado a 150 r/ Después de agitar durante 30 minutos en un agitador mínimo, la tasa de lixiviación de cromo llegó a 97,6.
Aunque la tecnología de extracción de metales mediante lixiviación de amoníaco tiene cierta historia, en comparación con la lixiviación ácida, hay relativamente pocos informes de investigación sobre el uso de la lixiviación de amoníaco para tratar los lodos de galvanoplastia, y la mayoría de ellos son informes de investigación nacionales.
El método de lixiviación de amoníaco generalmente utiliza una solución de amoníaco como agente de lixiviación porque el amoníaco tiene las ventajas de una alcalinidad moderada, fácil uso y reciclabilidad. Utilizando el proceso de recuperación de lixiviación de grupos complejos de amoníaco, amoníaco vaporizado, hidrólisis de residuos, lixiviación con ácido sulfúrico, extracción con solvente y cristalización de sales metálicas, la mayoría de los metales valiosos se pueden recuperar de los lodos de galvanoplastia, incluida la recuperación total de cobre, zinc, níquel, cromo y hierro. las tasas son superiores a 93, 91, 88, 98 y 99 respectivamente. En respuesta al problema de la dificultad para seleccionar un extractante adecuado para separar el cobre de los sistemas líquidos de lixiviación de amoníaco, Zhu Wanpeng et al. desarrollaron un extractante llamado N510, que puede recuperar eficazmente la lixiviación de lodos de galvanoplastia en un sistema de queroseno-H2SO4. Líquido, la tasa de recuperación es tan alta como 99. Wang Haodong et al. [26] estudiaron el método de lixiviación con amoníaco para recuperar níquel de lodos de galvanoplastia y demostraron que los lodos que contenían níquel se oxidaban y se quemaban para obtener arena calcinada con una fracción de masa de agua con amoníaco. de NH3 de 7 y una fracción másica de CO2 de 5 a 7. El oxígeno se agita y se lixivia para obtener una solución que contiene Ni(NH3)4CO3. Luego se evapora la solución para convertir Ni(NH3)4CO3 en NiCO3·3Ni(OH). 2, y luego se calcina a 800°C para obtener óxido de níquel comercial de color rosa.
Cuando se utiliza lixiviación ácida o lixiviación de amoníaco para tratar lodos de galvanoplastia, la tasa de recuperación total de metales valiosos y la facilidad de separación de otras impurezas se ven afectadas principalmente por la tasa de lixiviación y la tasa de lixiviación de metales valiosos durante el proceso. Proceso de lixiviación. Control selectivo de metales valiosos e impurezas en el líquido. La característica principal del método de lixiviación ácida es que tiene un buen efecto de lixiviación sobre metales valiosos como cobre, zinc y níquel, pero su selectividad por las impurezas es baja, especialmente para el cromo, el hierro y otras impurezas, mientras que el método de lixiviación con amoníaco; tiene una alta selectividad para impurezas como cromo y hierro, pero tiene una baja tasa de lixiviación para cobre, zinc, níquel, etc.
3.2 Método de biolixiviación
El principio fundamental del método de biolixiviación es utilizar la producción biológica de ácido del Thiobacillus acidophilus quimioautótrofo para eliminar los metales pesados insolubles de la fase sólida. Se disuelve y pasa al líquido. fase para convertirse en iones metálicos solubles, que luego se recuperan de la solución de lixiviación utilizando métodos apropiados. El mecanismo de acción es relativamente complejo e incluye el crecimiento microbiano, el metabolismo, la adsorción y la transformación. A juzgar por la literatura que se puede recopilar hasta el momento, hay relativamente pocos informes de investigación sobre el uso de métodos de biolixiviación para tratar los lodos de galvanoplastia. La razón es que el alto contenido de metales pesados en los lodos de galvanoplastia tiene un efecto tóxico sobre los microorganismos, lo que afecta en gran medida. limita la aplicación de esta tecnología en este campo. Por lo tanto, cómo reducir los efectos tóxicos de los altos niveles de metales pesados en los lodos de galvanoplastia sobre los microorganismos y cómo cultivar cepas con gran adaptabilidad y alta eficiencia en el tratamiento de residuos siguen siendo un problema importante al que se enfrenta el método de biolixiviación [30], pero también son La clave para solucionar la aplicación de esta tecnología en este campo.
3.3 Método de fundición y método de tostación y lixiviación
El objetivo principal de la fundición de lodos de galvanoplastia es recuperar el cobre y el níquel que contienen. El método de fundición utiliza carbón y coque como combustible y sustancias reductoras, y los materiales auxiliares incluyen mineral de hierro, mineral de cobre, piedra caliza, etc. Cuando se funde lodo compuesto principalmente de cobre, la temperatura del horno es superior a 1300 °C y el cobre fundido se llama mata; cuando se funde lodo compuesto principalmente de níquel, la temperatura del horno es superior a 1455 °C y el níquel fundido se llama mata cruda; níquel. El níquel mate y crudo se puede separar y reciclar directamente mediante electrólisis. La escoria se utiliza generalmente como materia prima para materiales de construcción.
El principio del método de tostación y lixiviación es utilizar primero tostación a alta temperatura para pretratar las impurezas en el lodo y luego usar ácido, agua y otros medios para extraer metales valiosos en el producto tostado. Utilice desechos de pirita como materia prima de acidificación, mézclelos con lodos de galvanoplastia y tóstelos, y luego use agua desionizada para lixiviar y separar el producto tostado a temperatura ambiente. Las tasas de recuperación de zinc, níquel y cobre son 60 y 43 respectivamente.
4. Tecnología de materialización de lodos de galvanoplastia
La tecnología de materialización de lodos de galvanoplastia se refiere al proceso de utilizar lodos de galvanoplastia como materia prima o material auxiliar para producir materiales de construcción u otros materiales. Ract llevó a cabo experimentos para reemplazar parcialmente las materias primas de cemento con lodos de galvanoplastia para producir cemento. Se cree que incluso cuando la cantidad de lodos de galvanoplastia que contienen cromo en las materias primas es tan alta como 2 (fracción de masa en base seca), el cemento se sinteriza. El proceso puede desarrollarse normalmente. Además, la tasa residual de cromo en el producto sinterizado es tan alta como 99,9.
Magalh es et al. analizaron los factores que afectan la cocción de cerámica a partir de una mezcla de lodo de galvanoplastia y arcilla, y creyeron que las propiedades físicas y químicas del lodo de galvanoplastia y el tiempo de agitación al prefabricar la mezcla de lodo de galvanoplastia y arcilla son las dominantes. Los factores que determinan la calidad de la cerámica, como la original. El tipo y contenido de metales pesados en los lodos de galvanoplastia (como aluminio, zinc, níquel, etc.) obviamente determinan las características de lixiviación de los lodos de galvanoplastia y su mezcla con arcilla al prefabricar. la mezcla de lodos de galvanoplastia y arcilla, lixiviación severa o de larga duración. La agitación es beneficiosa para la homogeneización de la mezcla y el progreso de la reacción de sinterización. Además, mezclar lodos de galvanoplastia con lodo de playa puede producir cerámicas calificadas.
5. Conclusión
El tratamiento de lodos de galvanoplastia siempre ha sido el foco de la investigación en el país y en el extranjero, aunque el personal relevante ha llevado a cabo muchas investigaciones en este campo y ha logrado ciertos resultados. resultados, todavía hay muchos problemas que deben resolverse con urgencia, como el riesgo de contaminación secundaria al medio ambiente causada por la tecnología tradicional de solidificación basada en cemento y los métodos de lixiviación con el fin de recuperar metales valiosos. adoptados para resolver estos problemas. En los últimos años, el uso de tecnología de tratamiento termoquímico para lograr el pretratamiento o la eliminación segura de los lodos de galvanoplastia proporciona un espacio de desarrollo más amplio y perspectivas para el futuro tratamiento de lodos de galvanoplastia. Investigaciones recientes muestran que la tecnología de tratamiento termoquímico tiene ventajas obvias en la reducción, la utilización de recursos y la inocuidad de los lodos de galvanoplastia. Por lo tanto, se convertirá en una importante dirección de investigación en el campo del tratamiento de lodos de galvanoplastia.
Sin embargo, debido a la aplicación e investigación relativamente pequeñas de la tecnología de tratamiento termoquímico en el tratamiento de lodos de galvanoplastia, muchas cuestiones necesitan mayor exploración, como las características de migración de metales pesados durante el tratamiento termoquímico de lodos de galvanoplastia, las características residuales. de metales pesados en las cenizas, es necesario estudiar en profundidad las características de precipitación y evaporación de los metales pesados durante el tratamiento termoquímico.