含铜含镍污泥资源化利用工艺技术探讨

含铜含镍污泥资源化利用工艺技术探讨

梁晓兵

珠海市新虹环保开发有限公司  广东 珠海 519000

摘要：铜镍污泥作为一种重要的工业有害废弃物，内含可回收利用的金属元素如铜等。本文深入探讨如何实现此类含铜镍污泥的有效资源化利用，以推动污泥的高效处理与资源循环利用。通过研究火法熔炼、湿法提炼及两者结合的技术手段对废弃物资源化利用技术的未来发展趋势、实施可行性及长期可持续性进行了深入分析，并提出持续优化与创新的策略方向。

关键词：含铜含镍污泥；资源化利用；火法熔炼；湿法提炼

引言：由于我国电子信息制造、金属表面处理、印刷电路板及电镀等领域的快速发展，含有铜和镍的废水排放量呈持续上升态势，过去对于此类废弃物，往往采取焚烧或填埋的处理方式，但此方式并未实现铜和镍等资源的有效利用，反而加剧了环境压力并造成了资源的极大浪费。因此，深入研究含铜含镍废弃物的资源化利用技术尤为迫切，从废弃物中高效提取并资源化铜和镍等物质同时实现废弃物的有效处理，从而进一步提升附加价值，推动可持续发展。

一、含铜含镍污泥资源化利用工艺

（一）火法熔炼

鼓风炉技术涉及废土的烧制和鼓风炉熔炼过程，富含铜和镍的废土首先经搅拌器均匀混合随后传送至制粒设备制成颗粒，颗粒进一步送入干燥窑，采用热烟气技术对污泥进行直接处理实现干燥，随后通过砖块生产设备将其转化为砖块并在转化过程中适量添加焦炭及溶剂等辅助物质，最终借助鼓风炉的冶炼工艺将所得物料冶炼成粗铜镍合金并产生炉渣，但鼓风炉技术在制砖烧结环节存在设备陈旧、能耗高、烟气处理成本高等问题，对环境造成严重破坏，同时还存在工作流程繁琐、人力需求高、生产条件艰苦等挑战[1]。电热熔炼技术采用电热熔炼炉作为主要设备，含有铜和镍的废弃物在熔化前需经烘干、与溶解物质混合形成球状物并经过烧结处理，烧结后的废弃物与还原物共同放入电热炉中熔化。在此阶段铜与镍的合金经历了熔融反应变为了铜镍合金，同时，钙、硅、铝、镁等元素则生成了炉渣，但由于巨大的能源消耗，只有在需要进行高温熔炼的金属中才有效，而在处理含有铜和镍的工业废水的大型生产过程中此方法就无法应用。相较之下现行冶炼方式如富氧侧吹浸没熔池技术，无疑展现其先进的制造技术、高效的操作模式以及对环保的深刻关切，冶炼方式的优势在于能够适应多样化的原材料，金属的回收与再利用效率极为显著，特别是在富氧冶炼过程中，由于温度较高且热效应显著，因而具备了强大的生产能力。采用富含氧气的空气替代常规空气进行铜镍加工，一方面通过降低吹出的风力，有助于节约能源，另一方面能够有效减轻烟尘对环境的污染程度，促进环保可持续发展。此外，富含氧气的空气还能提升加工材料的热度，进而优化加工效果，确保产品质量与生产效率。综上所述，采用富含氧气的空气进行铜镍加工，既符合节能环保的时代要求，又能提升加工效率与质量，是一项值得推广的先进工艺。

具体过程中，污泥经干燥处理至含水量40%以下加入石英石、石灰石及还原剂等物质进行富氧侧吹熔炼。混合材料注入充满氧的侧吹中完全淹没在熔炼炉中，通过炉壁侧面喷口注入富氧空气实现还原熔炼最终产出粗铜镍产品及炉渣。近年来，富氧侧吹工艺因其高生产效率、低能耗、先进自动化技术、低工作负担、合理系统设计、高土地利用率、良好设备封闭性以及对环境影响较小的特点受到行业的广泛应用。

（二）湿法提炼

湿法提炼技术作为一种资源化的有效措施广泛应用于含铜及含镍废水的处理过程中，通过溶解和抽取的方式从废水中高效提取具有重要价值的金属成分。具体而言，在湿法精炼过程中，最关键的环节就是浸出需要让富含铜和镍的废弃物与浸出剂进行彻底的混合，从而让金属元素能够被完全溶解。经过周密的反应条件和浸出产品的配比，能够保证金属提取的效率，但在浸泡完毕的溶液里，不仅会存在被提取的重要金属元素如铜、镍，也可能会混入其它杂质[2]。为进一步提高溶液的纯度，需采用沉淀、过滤、溶解、提炼等技术对溶液进行深度处理，在此过程中通过调整溶质的化学环境，促使金属元素发生沉积，从而将其从溶质中分离出来形成金属沉积物，通过过滤、清洁及干燥措施对金属沉积物进行深层次的提炼与精炼，获取高纯度的金属制品。然而，在湿式提取的过程中，不可避免地会产生含有酸、碱等有毒成分以及其他金属离子的废水，为此需要采用中和、沉淀、浓缩等一系列技术手段，对废水进行科学有效的处理。

（三）二者的混合工艺

通过火法熔炼与湿法提炼相结合的方式能够与实现资源的高效回收和有效利用，在混凝土生产流程中首先将富含铜、镍等金属的废料进行高温熔炼处理，使金属成分转化为熔渣和熔融态金属，运用湿法提炼技术对熔炼后的物质进行浸润、分解和金属固化等后续处理，以进一步提取出铜、镍等具有重要价值的珍稀金属，从而确保资源得到充分回收利用。

火法熔炼与湿法提炼这两种处理含铜镍废弃物的手段各具优势且能相互补充，火法熔炼可有效去除废弃物中的有毒成分及水分将金属元素转化为更易于后续加工的熔融残余及金属相，湿法提炼能够从溶液中高效提取金属元素，既充分利用火法熔炼的前期成果，又提高了金属提取速度，促进资源的全面利用。

在混合加工阶段需不断优化流程、调整相关参数，确保火法熔炼与湿法提取过程平稳进行同时产出高质量的金属制品，优化内容包括冶炼温度、时间、原材料比例、溶剂浓度等方面的调整。

二、含铜含镍污泥资源化利用工艺技术的未来发展

在处理含铜、镍废弃物的资源化过程中，先进科学技术不断涌现为行业的深入发展与革新提供重要支撑。未来环保与可持续发展将成为行业发展的重要方向，研发更加符合环保要求的技术手段，减少对自然环境的破坏和资源浪费。优化资源化利用技术将是重要探索领域，通过应用先进的提取技术和再利用技术，有效提取含铜含镍废水中的有价值金属元素，降低资源损耗。此外，未来的发展方向还将涉及对资源的全面利用和额外价值的挖掘，如能源利用和土地改良等方面的应用。

借助先进的传感器技术、自动化的操作系统以及精准的数据分析手段得以实现处理过程的智能化监测、优化与管理，从而推动工作效率和质量的全面提升，同时通过经验分享、合作开发和技术互动，促进全球资源的可持续利用，但实现此目标仍面临一系列挑战，包括科技优化与创新、政策与法律支持以及行业间协同与信息共享等方面[3]。因此，需要不断提升提取与资源化利用技术的效率，降低处理成本和能源消耗，为确保铜、镍等元素的资源化处置方式得到有效提升及广泛运用，亟需构建一套完善的法规体系以提供强有力的法制保障。此外，还应进一步强化各领域间的协同合作与信息互通机制，促进科技创新的深入推进和经验成果的广泛共享，能够更有效地利用可再生能源，进而实现长期可持续发展的目标。

结论：通过实践应用技术将含铜镍废弃土资源转化为可再生利用的物质，从而产生显著的经济和环境效益。在铜镍废料再生利用方法的探索过程中仍面临诸多挑战和待改进之处，未来的科学研究应着重强调技术创新与改进，以提升再生利用方法的效率和回收率。同时，应积极探索更为环保、节能的处理方法，并深入研究新的分离与精炼技术，进一步提升铜镍污泥的资源化利用效果，为推动可持续发展做出积极贡献。此外，为确保技术的可持续发展与广泛应用，还需对铜镍污泥资源化技术的可行性与持久性进行深入剖析，全面评估其在经济、环境及社会方面的综合效益。通过综合考量各项因素，为科技的持续进步与应用提供有力支撑。

参考文献：

[1]王望龙.含铜含镍污泥资源化利用技术研究[J].中国高新科技,2023,(18):95-97.

[2]姜中孝.含铜含镍污泥资源化利用工艺技术探讨[J].广东化工,2021,48(08):239-240.

[3]杨箫.浅析电镀含铜和含镍污泥的资源化回收工艺[J].当代化工研究,2016,(10):75-76.