用循環經濟理念指導電鍍污泥的綜合利用
摘要:本文分析了電鍍污泥的來源、組成和性質，用循環經濟的理念指導其綜合利用，從經濟和環保的角度分析了從電鍍污泥中粗煉Cu和Ni的可行性，并闡述了大、中、小三種循環經濟模式。
具有多個鍍種的電鍍企業（中心）產生的固體廢物，主要是處理電鍍廢水時分離出的沉淀物，其次還有少量清理鍍槽時產生的槽泥和過濾凈化鍍液產生的濾渣等,統稱為電鍍污泥。電鍍污泥中含有的銅、鎳、鋅、鉻、鐵等重金屬氫氧化物，屬于危險固體廢物。于2004年7月1日開始施行的《危險廢物經營許可證管理辦法》規定，凡是從事危險廢物的收集或貯存、處置的都必須領取經營許可證，同時還要嚴格執行《危險廢物貯存污染控制標準》（GB18597-2001）和《危險廢物填埋污染控制標準》（GB18598-2001），對其進行資源綜合利用要注意經濟、社會和環境效益的統一，尤其不能造成二次污染。
1 電鍍污泥的處置與綜合利用
1.1電鍍污泥的來源、組成和性質
電鍍生產中產生的固體廢物很少，但在處理電鍍廢水的過程中會產生大量的污泥即電鍍污泥。由于電鍍業是重污染行業，為了便于管理和“三廢”治理，許多地方設立了電鍍工業園，集中了多家電鍍廠，統一處理電鍍廢水。盡管各電鍍廠生產工藝有所不同，鍍種各異，但所排放的廢水大致有四種，即工件預處理產生的酸堿廢水；含銅、鎳、鋅等重金屬離子的廢水；含Cr6+廢水和含氰（CN-）廢水。電鍍廢水處理工藝基本成熟，如采用一體化電鍍廢水處理工藝，先用焦亞硫酸鈉或其它還原劑處理含鉻廢水，即把Cr6+還原成Cr3+；再用次氯酸鈉等氧化劑處理含CN-廢水（破CN-），然后把幾種廢水合并后用堿（NaOH）或石灰（Ca(OH)2）調pH值至10～11，銅、鎳、鉻、鋅、鐵等金屬離子都會形成氫氧化物沉淀。因此電鍍污泥一方面含有Cr、Ni、Cu等有害成分，屬危險固廢，不嚴格管理會造成嚴重的二次污染，另一方面所含的Cr、Ni、Cu等又是國民經濟和國防建設的重要物質。對電鍍污泥進行無害化填埋處置，從環保角度是可行的，但從資源綜合利用角度又是不合理的。最大限度地回收其中有用資源并嚴格控制加工利用過程中的二次污染，才是符合循環經濟理念和科學發展觀的。
1.2電鍍污泥綜合利用的可行性
某電鍍工業園產出的電鍍污泥主要成分如表1所示（絕干量計）。
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從表1可見，電鍍污泥中Cu、Ni、Ag、Au的含量比現行開采的礦石品位要高4～10倍，而且所含雜質也比礦石簡單，所以對其加工利用要比礦石簡單得多。由于數量不大，通常是將盛裝物料的石墨坩堝放在工頻爐內進行冶煉，這比以焦炭或煤作燃料的冶煉爐產生的煙塵廢氣少得多，因此其尾氣更便于凈化處理達標排放。
電鍍污泥進行冶煉的常規配料有碎玻璃、燒堿、石灰、無煙煤、硼砂，其中碎玻璃含95%SiO2，可作造渣原料；工業燒堿和石灰也可作造渣原料；無煙煤為還原劑；硼砂作熔劑，可提高熔融體的流動性。通過粗煉，Cu和Ni可以富集4～5倍，Cu的含量為24%～30%，Ni的含量為8%～9%，便于下一步的提取。
電鍍污泥的冶煉工藝流程如圖1所示。
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1.3效益分析
假定每年產生1萬t電鍍污泥，金屬回收率都以80%計，按目前市價Ni11萬元/t、Cu2.4萬元/t、Au100元/g、Ag2元/g計算，它們的產量、價值見表2。
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從表2可見，在假定回收率為80%的條件下，每年可回收Ni160t、Cu480t、Au0.04t、Ag4.8t，總價值達4272萬元，效益可觀，同時還可產出約5000t/a爐渣（玻璃體），主要成分為硅酸鈣，是水泥原料，出售給水泥廠制水泥，按售價50元/t計，共計25萬元。
1.4節約資源量
以銅礦石提煉Cu為例，按照銅礦石0.4%的工業開采品位，以當前的提煉技術，礦石經選礦、粗煉、精煉，總回收率最多為70%，480噸Cu需要開采約17.1萬噸銅礦石；鎳礦石工業開采品位為0.3%，則160噸Ni金屬需要開采7.2萬噸鎳礦石，兩項合計約為24.3萬噸，即若每年綜合利用1萬噸電鍍污泥，就可以少開采24.3萬噸礦石，這樣就可以降低礦石開采量，延長取代年限，節約自然資源，所以這是一項循環經濟的范例。金屬Cu從礦石到電鍍產品及其消費的循環方式，如圖2所示。
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2 循環經濟模式
循環經濟將清潔生產和廢棄物的綜合利用融為一體，既要求物質在經濟體系內多次重復利用，進入系統的所有物質和能源在不斷進行的循環過程中得到合理和持續的利用，達到生產和消費的“非物質化”，盡量減少對物質特別是對自然資源的消耗;又要求經濟體系排放到環境中的廢物可以為環境同化，并且排放總量不超過環境的自凈能力。循環經濟實現“非物質化”的重要途徑是提供功能化服務，而不僅僅是提供產品本身，做到物質商品“利用”的最大化，而不是“消費”的最大化，并在滿足人類不斷增長的物質需要的同時，大幅度地減少物質消耗。同時經濟體系各產業部門協調運作，將一個部門的廢棄物用作另一個部門的原材料，從而實現“低開采、高利用、低排放”，進而形成“最優生產、最優消費和最少廢棄”的社會。總之，循環經濟物流模式可以認為是“資源—生產—流通—消費—再生資源”的反饋式流程，運行模式為“資源—產品—再生資源”（見圖3）。
發展循環經濟有企業、產業園區、城市和區域等層次，這些層次由小到大依次遞進，前者是后者的基礎，后者是前者的平臺。
2.1在企業層面上（小循環）
在企業層面上，與傳統企業資源消耗高、環境污染嚴重，通過外延增長獲得企業效益的模式不同，循環型企業對生產過程，要求節約原材料和能源，淘汰有毒原材料，削減所有廢物的數量和毒性;對產品，要求減少從原材料提煉到產品最終處置的全生命周期的不利影響;對服務，要求將環境因素納入設計和所提供的服務中。因此，循環型企業是通過在企業內部交換物流和能流，建立生態產業鏈，以實現企業內部資源利用最大化、環境污染最小化的集約性經營和內涵性增長來獲得效益。
對于電鍍企業，可以采用化學漂洗槽邊循環等方法，應用添加化學藥劑的漂洗水對鍍件進行漂洗，使鍍件帶出的污染物在漂洗槽內回收或破壞，漂洗槽與漂洗液貯槽之間形成一個循環系統。這樣可以提高重金屬的利用率，節約漂洗水的用量，降低漂洗水中重金屬濃度，從而直接降低電鍍污泥的產生量及污泥中重金屬的含量。
2.2在產業園區層面上（中循環）
在產業園區層面上，生態工業園是一種新型工業組織形態，通過模擬自然生態系統來設計工業園區的物流和能流。園區內采用廢物交換、清潔生產等手段將一個企業生產的副產品或廢物作為另一個企業的投入或原材料，從而實現物質閉路循環和能量多級利用，形成相互依存、類似自然生態系統食物鏈的工業生態系統，達到物質能量利用最大化和廢物排放最小化的目的。而且由于園區內企業之間的關系是互動與協調的，又可使得企業獲得豐厚的經濟、環境和社會效益。生態工業園作為循環經濟的一個重要發展形態，正在成為許多國家工業
圖3 循環經濟模式園區改造的方向。
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2.3在城市和區域層面上（大循環）
在城市和區域層面上，循環型城市和循環型區域通常以污染預防為出發點，以物質循環流動為特征，以社會、經濟、環境可持續發展為最終目標，最大限度地高效利用資源和能源，減少污染物排放。循環型城市和循環型區域有四大要素：產業體系、城市基礎設施、人文生態和社會消費。首先，循環型城市和循環型區域必須構建以工業共生和物質循環為特征的循環經濟產業體系；其次，循環型城市和循環型區域必須建設包括水循環利用保護體系、清潔能源體系、清潔公共交通運營體系等在內的基礎設施；第三，循環型城市和循環型區域必須致力于規劃綠色化、景觀綠色化和建筑綠色化的人文生態建設；第四，循環型城市和循環型區域必須努力倡導和實施綠色銷售、綠色消費。
電鍍污泥綜合利用就屬于循環型經濟體系。但由于電鍍是表面處理作業，相對而言，電鍍污泥產生量與其鍍件和原輔材料投入產出比很小，因此在企業層面和產業園區層面上就不容易實現循環利用。但是，由于其沒有規模效益，所以更便于在電鍍業較發達的大中城市或區域實現城市或區域層面上的大循環。
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