GB/T 41959-2022 含镍电镀污泥处理处置方法

　　ICS 13 . 030 . 20 CCS Z 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41959—2022

　　含镍电镀污泥处理处置方法

　　Treatment and disposal methods for nickel-containing electroplating sludge

　　2022-12-30 发布 2023-07-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41959—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国石油和化学工业联合会提出 。

　　本文件由全国废弃化学品处置标准化技术委员会(SAC/TC294)归口 。

　　本文件起草单位:东华理工大学 、广州市环境保护技术有限公司 、深圳市环保科技集团股份有限公司 、广东金宇环境科技有限公司 、蓝保(厦门)水处理科技有限公司 、中海油天津化工研究设计院有限公司 、格林美股份有限公司 、深圳慧欣环境技术有限公司 、广东同畅环境科技有限公司 、山东清博生态材料综合利用有限公司 、浙江绿野净水剂科技股份有限公司 。

　　本文件主要起草人:刘峙嵘 、梁展星 、温炎桑 、周济 、陈荔英 、弓创周 、魏琼 、陈礼华 、庞流 、王华通 、潘耀晶 、戴荧 、彭长武 、李均 、王培 、王长福 、安晓英 、丁灵 。

　　I

　　GB/T 41959—2022

　　含镍电镀污泥处理处置方法

　　1 范围

　　本文件规定了含镍电镀污泥的处理处置方法及环境保护要求 。

　　本文件适用于含镍电镀污泥的处理处置 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB5085 . 3—2007 危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别

　　GB5085 . 7 危险废物鉴别标准 通则

　　GB18599 一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准

　　GB/T 21933 . 1 镍铁 镍含量的测定 丁二酮肟重量法

　　GB/T 38066 电镀污泥处理处置 分类

　　HG/T 2824 工业硫酸镍

　　HJ702 固体废物 汞 、砷 、硒 、铋 、锑的测定 微波消解/原子荧光法

　　HJ781 固体废物 22 种金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法

　　YS/T 252 . 5 高镍毓化学分析方法 硫量的测定 燃烧-中和滴定法

　　YS/T 632 黑铜

　　YS/T 921 冰铜

　　3 术语和定义

　　GB/T 38066 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　含镍电镀污泥 nickel-containing electroplating sludge

　　电镀行业废液(水)处理过程中形成的含镍化合物的污泥 。

　　3.2

　　酸浸法 acid leaching process

　　用无机酸将污泥中 目标金属浸出 , 转移到液相中 , 再通过固液分离 , 富集 、纯化溶液中的 目标金属 ,以化合物的形式回收金属 。

　　4 处理处置方法

　　4 . 1 固化稳定化法

　　4 . 1 . 1 适用范围

　　含镍电镀污泥中镍含量小于 0. 5% 。

　　1

　　GB/T 41959—2022

　　4 . 1 . 2 方法提要

　　在含镍电镀污泥中加入固化剂(水泥 、石灰 、大型包胶 、粉煤灰等) , 通过水化反应 , 生成的各类胶凝性物质能够吸附 、包裹和沉淀电镀污泥中的重金属离子 , 使含镍污泥 PH 升高 , 促使污泥中的重金属离子生成难溶于水的碳酸盐和氢氧化物等 , 有害重金属离子固定在水泥基体的晶格中 , 实现含镍电镀污泥固化稳定化 。

　　4 . 1 . 3 工艺流程

　　按一定配比将固化剂和含水率 80%左右的含镍电镀污泥放入搅拌器中 , 经过充分搅拌混合后 , 将两者的混合物取出 , 经模具成型或者自然成型后进行养护 , 形成有害成分不易浸出的稳定固化体 。 固化稳定化法工艺流程见图 1 。

　　图 1 固化稳定化法工艺流程

　　4 . 1 . 4 主要设备

　　混料搅拌器 、成型模具 、养护设备等 。

　　4 . 1 . 5 控制条件

　　工艺控制参数如下:

　　— 搅拌温度 、压力:常温 、常压 ;

　　— 搅拌器转速:20 r/min~60 r/min ;

　　— PH:9~<14 ;

　　— 养护时间:不小于 5 d 。

　　4 . 1 . 6 处理结果

　　固化体按 GB5085.3—2007 的方法进行浸出毒性鉴别 , 浸出液中危害成分含量应不大于 GB5085. 3 — 2007 第 3 章表 1 中所列的浓度限值 。

　　4 . 2 等离子体法

　　4 . 2 . 1 适用范围

　　含镍电镀污泥中镍含量(质量分数)小于 0. 5% 。

　　4 . 2 . 2 方法提要

　　利用等离子火炬 , 在缺氧状态下 , 在等离子气化炉中 , 含镍电镀污泥在等离子和高温作用下大分子的有机成分分解成氢 、一氧化碳 、甲烷等可燃气体 , 无机成分再经高温下熔融形成熔浆 , 冷却后成玻璃体惰性残渣 。

　　4 . 2 . 3 工艺流程

　　将含镍电镀污泥送入烘干炉中 , 干燥除去水分后 , 进入烧结炉 , 控制烧结温度 120 ℃ ~600 ℃ , 使干

　　2

　　GB/T 41959—2022

　　燥物料受热释放挥发组分;接着在高温炉中,焦炭和一氧化碳进行氧化燃烧,产生大量热量,使部分有机成分在高温下发生裂解反应;然后在等离子气化炉中,温度 900 ℃ ~1 300 ℃下,焦炭与水蒸气和二氧化碳发生还原反应以及难分解有机物发生的裂解反应,产生氢气 、一氧化碳和甲烷等小分子可燃气体,在等离子气化炉底部燃烧,产生大量热量,维持气化炉底部温度在 1 450 ℃ ~1 600 ℃ ,将物料熔融形成熔浆,排出冷却后形成有害成分不易浸出的稳定态玻璃体,可作为砂石骨料或加工成岩棉产品的原料。等离子体法工艺流程见图 2 。

　　图 2 等离子体法工艺流程

　　4 . 2 . 4 主要设备

　　烘干炉 、烧结炉 、高温炉 、等离子体气化炉 、尾气处理系统等。

　　4 . 2 . 5 控制条件

　　工艺控制参数如下 :

　　— 烘干炉:常压,温度 50 ℃ ~120 ℃ ;

　　— 烧结炉:常压,烧结温度 120 ℃ ~600 ℃ ,反应时间 1 h~3 h ;

　　— 高温炉:氧化反应温度 600 ℃ ~900 ℃ ,反应时间 1 h~3 h ;

　　— 等离子体气化炉:还原反应温度 900 ℃ ~1 300 ℃ ,熔融温度 1 450 ℃ ~1 600 ℃ ,反应时间1 h~3 h 。

　　4 . 2 . 6 处理结果

　　稳定态玻璃体按 GB 5085 . 3—2007 的方法进行浸出毒性鉴别,浸出液中危害成分含量应不大于GB5085 . 3—2007 第 3 章表 1 中所列的浓度限值。

　　4 . 3 火法回收法

　　4 . 3 . 1 适用范围

　　含镍电镀污泥中有回收价值的镍含量(质量分数)不小于 2% 。

　　4 . 3 . 2 高温还原熔炼法

　　4 . 3 . 2 . 1 方法提要

　　在工业窑炉中,高温下煤和水发生反应,产生的一氧化碳和氢气将含镍电镀污泥中金属元素进行高温还原,生成金属合金。

　　4 . 3 . 2 . 2 工艺流程

　　将含镍电镀污泥加入到烘干炉中,烘干至含水率(质量分数)达到 55%左右后,将其和煤 、石英粉按一定比例混合加入到烧结炉中,常压下,在 800 ℃ ~900 ℃烧结后,加入到高温窑炉中,补加一定量焦

　　3

　　GB/T 41959—2022

　　炭 、石英粉和铁粉 , 冶炼温度 1 100 ℃ ~1 600 ℃ , 冶炼时间 1 . 5 h~2 . 0 h , 经还原处理后得到的镍铁合金 , 用于进行冶炼镍铁o 高温还原熔炼法工艺流程见图 3 o

　　图 3 高温还原熔炼法工艺流程

　　4 . 3 . 2 . 3 主要设备

　　烘干炉 、烧结炉 、高温窑炉 、尾气处理系统 、废渣处理系统等o

　　4 . 3 . 2 . 4 控制条件

　　工艺控制参数如下:

　　— 烧结炉中烘干后物料 、煤和石英粉的配比为 100 : (6~10) : (6~10) ;

　　— 高温窑炉中烧结物料 、煤的配比为 100 : (8~12) ;

　　— 烘干炉烘干温度: 100 ℃ ~120 ℃ ;

　　— 烧结炉烧结温度:800 ℃ ~900 ℃ ;

　　— 高温炉温度: 1 100 ℃ ~1 600 ℃ ;

　　— 高温熔炼时间 :1 . 5 h~2 . 0 ho

　　4 . 3 . 2 . 5 处理结果

　　镍铁合金指标要求及试验方法见表 1 o

　　表 1

　　项 目

　　指 标

　　试验方法

　　镍(质量分数)/%

　　≥10 . 0

　　GB/T 21933 . 1

　　硫(质量分数)/%

　　≥19 . 0

　　YS/T 252 . 5

　　铅(质量分数)/%

　　≤0 . 2

　　HJ781

　　锌(质量分数)/%

　　≤0 . 2

　　铬(质量分数)/%

　　≤0 . 2

　　砷(质量分数)/%

　　≤0 . 4

　　HJ702

　　4 . 3 . 3 富氧侧吹熔池熔炼法

　　4 . 3 . 3 . 1 方法提要

　　在富氧侧吹熔池中 , 将含镍电镀污泥以及其他金属污泥配入还原剂和熔剂 , 鼓入富氧空气 , 高温还

　　4

　　GB/T 41959—2022

　　原熔炼 , 回收其中的镍 、铜 、铅等有价金属 , 产出金属合金。 其他物质通过高温造渣熔炼 , 生成玻璃态熔渣 , 水淬后排出无害化水淬渣 , 可用于制砖或水泥制造。

　　4 . 3 . 3 . 2 工艺流程

　　将含镍电镀污泥破碎后送入烘干系统干燥 , 把含水率降低至 35%以下 , 将其与辅料(废催化剂 、废活性炭 、废铁 、炭精 、石英石 、赤铁矿 、铜料 、含铜污泥)以及熔剂按一定比例通过定量给料机配料 , 混合物料落入富氧侧吹熔池熔炼炉的熔池表面 , 采用喷枪喷入富氧空气和天然气(或 0 号柴油) , 在喷枪喷入的高速气流作用下熔池激烈搅动 , 强化熔池的传质传热过程 , 加快反应速度 , 使混合物料快速熔化 , 碳及有机物剧烈燃烧 , 保持熔池熔炼温度高达 1 100 ℃ ~1 300 ℃ , 以炭精和废活性炭作为还原剂 , 控制熔池区处于还原性气氛 , 物料中的镍 、铜 、铅等金属氧化物发生还原反应 , 在炉底形成金属相冰铜合金 , 通过虹吸方式排入冰铜包 , 浇铸成冰铜锭 , 得到黑铜和冰铜;以石英石 、赤铁矿 、废铁桶等低熔点物为熔剂 , 进行造渣反应 , 形成熔融玻璃态渣相 , 形成无害化的水淬渣 , 可用于制砖或水泥制造。 富氧侧吹熔池熔炼法工艺流程见图 4 。

　　图 4 富氧侧吹熔池熔炼法工艺流程

　　4 . 3 . 3 . 3 主要设备

　　污泥烘干系统 、破碎系统 、定量给料系统 、富氧侧吹熔池熔炼炉 、氧气站 、余热锅炉 、尾气处理系统等。

　　4 . 3 . 3 . 4 控制条件

　　工艺控制参数如下:

　　— 还原剂配比:不大于 10% ;

　　— 熔剂配比:不大于 18% ;

　　— 进炉污泥含水率(质量分数) :不大于 35% ;

　　— 炉床能力 : 50 t/(m2 . d)~60 t/(m2 . d) ;

　　— 富氧含量(体积分数) :不小于 30% ;

　　— 富氧测吹熔池熔炼炉温度: 1 100 ℃ ~1 300 ℃ ;

　　— 烟气出炉温度: 1 050 ℃ ~1 250 ℃ 。

　　4 . 3 . 3 . 5 处理结果

　　黑铜产品应符合 YS/T 632 的要求 , 冰铜产品应符合 YS/T 921 的要求。

　　5

　　GB/T 41959—2022

　　4 . 4 湿法回收法

　　4 . 4 . 1 适用范围

　　含镍电镀污泥中有回收价值的镍含量(质量分数)不小于 0. 5% 。

　　4 . 4 . 2 酸浸法

　　4 . 4 . 2 . 1 方法提要

　　用酸浸取含镍电镀污泥 , 除杂过滤后 , 加入有机萃取剂得到富镍萃取液 , 对富镍萃取液进行萃镍处理 , 得到富镍有机相 , 再进行反萃得硫酸镍溶液 , 经浓缩结晶 、过滤 、干燥 , 制得工业硫酸镍产品 。

　　4 . 4 . 2 . 2 工艺流程

　　将一定浓度的硫酸和含镍电镀污泥或其热处理后残渣放入反应器中 , 常压下 , 反应温度 25 ℃~60 ℃ ,控制 PH 为 3~4 , 搅拌反应 1 h~3 h , 除杂 、过滤后 , 加入有机萃取剂 , 得到富镍萃取液 , 接着对富镍萃取液用 1 mol/L~2 mol/L硫酸溶液进行反萃处理 , 得到硫酸镍溶液产品;硫酸镍溶液再经浓缩结晶 、过滤洗涤 、干燥 , 制得固体硫酸镍产品 。酸浸法工艺流程见图 5 。

　　图 5 酸浸法工艺流程

　　4 . 4 . 2 . 3 主要设备

　　反应釜 、过滤设备 、萃取设备 、蒸发设备 、通风设备 、干燥设备 、粉碎设备及包装设备等 。

　　4 . 4 . 2 . 4 控制条件

　　工艺控制参数如下:

　　— 反应器压力 、温度:常压 , 温度 25 ℃ ~60 ℃ ;

　　— 酸浸反应时间: 1 h~3 h ;

　　6

　　GB/T 41959—2022

　　— 反萃硫酸溶液浓度: 1 mol/L~2 mol/L;

　　— 干燥温度: 120 ℃ ~140 ℃ 。

　　4 . 4 . 2 . 5 处理结果

　　硫酸镍产品应符合 HG/T 2824 的要求 。

　　4 . 4 . 3 氨浸法

　　4 . 4 . 3 . 1 方法提要

　　以氨水 、碳酸铵做浸出剂 , 氨与含镍电镀污泥中的氢氧化镍形成可溶性的镍氨络离子 , 使目标金属转移到液相后 , 经过滤 、离子交换 、水洗 、解吸 , 制得硫酸镍产品 。

　　4 . 4 . 3 . 2 工艺流程

　　在常温常压下 , 用 5%~10%氨水和 10%~15%碳酸铵溶液作为浸出剂 , 浸出溶液 PH 为 8~11 , 浸出 1 . 5 h~2 . 5 h后 , 经过滤 、大孔径离子交换 、树脂交换 、水洗 、1 mol/L~2 mol/L硫酸解吸 , 制得硫酸镍溶液产品 , 再经浓缩结晶 、过滤洗涤 、干燥 , 制得固体硫酸镍产品 。氨浸法工艺流程见图 6 。

　　图 6 氨浸法工艺流程

　　4 . 4 . 3 . 3 生产设备

　　反应釜 、过滤设备 、离子交换设备 、蒸发设备 、通风设备 、干燥设备 、粉碎设备及包装设备等 。

　　4 . 4 . 3 . 4 控制条件

　　工艺控制参数如下:

　　— 反应器压力 、温度:常温 、常压 ;

　　— 氨水溶液浓度(质量分数) :5%~10% ;

　　— 碳酸铵溶液浓度(质量分数) :10%~15% ;

　　— 浸出时间 :1 . 5 h~2 . 5 h ;

　　7

　　GB/T 41959—2022

　　— 浸出溶液 PH:8~11 ;

　　— 解吸硫酸浓度: 1 mol/L~2 mol/L;

　　— 干燥温度: 120 ℃ ~140 ℃ 。

　　4 . 4 . 3 . 5 处理结果

　　硫酸镍产品应符合 HG/T 2824 的要求 。

　　5 环境保护要求

　　在含镍电镀污泥的处理处置过程中 , 产生的废水 、废气 、废渣 , 应根据自身条件进行无害化处理处置 , 具体如下:

　　— 应对处理处置过程中产生的废水进行综合处理后 , 能循环使用的送至生产工艺 , 不能循环的 ,按照国家 、行业或地方标准的规定达标排放 ;

　　— 应对处理处置过程中产生的废气 , 采用专业的喷淋吸收等 , 依据国家 、行业或地方标准的规定达标排放 ;

　　— 应对处理处置过程中产生的废渣 , 根据自身条件进行深度处理 。不能处理的 , 依据 GB 5085 . 7的规定进行鉴别 , 属于危险废物的 , 交由有资质的专业危险废物处理机构进行处理;属于一般固体废物的 , 依据 GB18599 的规定进行处置 。

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