用循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念指導(dǎo)電鍍污泥的綜合利用
摘要:本文分析了電鍍污泥的來(lái)源、組成和性質(zhì)，用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念指導(dǎo)其綜合利用，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)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(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
具有多個(gè)鍍種的電鍍企業(yè)（中心）產(chǎn)生的固體廢物，主要是處理電鍍廢水時(shí)分離出的沉淀物，其次還有少量清理鍍槽時(shí)產(chǎn)生的槽泥和過(guò)濾凈化鍍液產(chǎn)生的濾渣等,統(tǒng)稱(chēng)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(xiǎn)固體廢物。于2004年7月1日開(kāi)始施行的《危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證管理辦法》規(guī)定，凡是從事危險(xiǎn)廢物的收集或貯存、處置的都必須領(lǐng)取經(jīng)營(yíng)許可證，同時(shí)還要嚴(yán)格執(zhí)行《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597-2001）和《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2001），對(duì)其進(jìn)行資源綜合利用要注意經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的統(tǒng)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(lái)源、組成和性質(zhì)
電鍍生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢物很少，但在處理電鍍廢水的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污泥即電鍍污泥。由于電鍍業(yè)是重污染行業(yè)，為了便于管理和“三廢”治理，許多地方設(shè)立了電鍍工業(yè)園，集中了多家電鍍廠，統(tǒng)一處理電鍍廢水。盡管各電鍍廠生產(chǎn)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(yù)處理產(chǎn)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(diào)pH值至10～11，銅、鎳、鉻、鋅、鐵等金屬離子都會(huì)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(xiǎn)固廢，不嚴(yán)格管理會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，另一方面所含的Cr、Ni、Cu等又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的重要物質(zhì)。對(duì)電鍍污泥進(jìn)行無(wú)害化填埋處置，從環(huán)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(yán)格控制加工利用過(guò)程中的二次污染，才是符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念和科學(xué)發(fā)展觀的。
1.2電鍍污泥綜合利用的可行性
某電鍍工業(yè)園產(chǎn)出的電鍍污泥主要成分如表1所示（絕干量計(jì)）。
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從表1可見(jiàn)，電鍍污泥中Cu、Ni、Ag、Au的含量比現(xiàn)行開(kāi)采的礦石品位要高4～10倍，而且所含雜質(zhì)也比礦石簡(jiǎn)單，所以對(duì)其加工利用要比礦石簡(jiǎn)單得多。由于數(shù)量不大，通常是將盛裝物料的石墨坩堝放在工頻爐內(nèi)進(jìn)行冶煉，這比以焦炭或煤作燃料的冶煉爐產(chǎn)生的煙塵廢氣少得多，因此其尾氣更便于凈化處理達(dá)標(biāo)排放。
電鍍污泥進(jìn)行冶煉的常規(guī)配料有碎玻璃、燒堿、石灰、無(wú)煙煤、硼砂，其中碎玻璃含95%SiO2，可作造渣原料；工業(yè)燒堿和石灰也可作造渣原料；無(wú)煙煤為還原劑；硼砂作熔劑，可提高熔融體的流動(dòng)性。通過(guò)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(chǎn)生1萬(wàn)t電鍍污泥，金屬回收率都以80%計(jì)，按目前市價(jià)Ni11萬(wàn)元/t、Cu2.4萬(wàn)元/t、Au100元/g、Ag2元/g計(jì)算，它們的產(chǎn)量、價(jià)值見(jiàn)表2。
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從表2可見(jiàn)，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(jià)值達(dá)4272萬(wàn)元，效益可觀，同時(shí)還可產(chǎn)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(jià)50元/t計(jì)，共計(jì)25萬(wàn)元。
1.4節(jié)約資源量
以銅礦石提煉Cu為例，按照銅礦石0.4%的工業(yè)開(kāi)采品位，以當(dāng)前的提煉技術(shù)，礦石經(jīng)選礦、粗煉、精煉，總回收率最多為70%，480噸Cu需要開(kāi)采約17.1萬(wàn)噸銅礦石；鎳礦石工業(yè)開(kāi)采品位為0.3%，則160噸Ni金屬需要開(kāi)采7.2萬(wàn)噸鎳礦石，兩項(xiàng)合計(jì)約為24.3萬(wàn)噸，即若每年綜合利用1萬(wàn)噸電鍍污泥，就可以少開(kāi)采24.3萬(wàn)噸礦石，這樣就可以降低礦石開(kāi)采量，延長(zhǎng)取代年限，節(jié)約自然資源，所以這是一項(xiàng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的范例。金屬Cu從礦石到電鍍產(chǎn)品及其消費(fèi)的循環(huán)方式，如圖2所示。
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2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式
循環(huán)經(jīng)濟(jì)將清潔生產(chǎn)和廢棄物的綜合利用融為一體，既要求物質(zhì)在經(jīng)濟(jì)體系內(nèi)多次重復(fù)利用，進(jìn)入系統(tǒng)的所有物質(zhì)和能源在不斷進(jìn)行的循環(huán)過(guò)程中得到合理和持續(xù)的利用，達(dá)到生產(chǎn)和消費(fèi)的“非物質(zhì)化”，盡量減少對(duì)物質(zhì)特別是對(duì)自然資源的消耗;又要求經(jīng)濟(jì)體系排放到環(huán)境中的廢物可以為環(huán)境同化，并且排放總量不超過(guò)環(huán)境的自?xún)裟芰。循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)“非物質(zhì)化”的重要途徑是提供功能化服務(wù)，而不僅僅是提供產(chǎn)品本身，做到物質(zhì)商品“利用”的最大化，而不是“消費(fèi)”的最大化，并在滿(mǎn)足人類(lèi)不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)需要的同時(shí)，大幅度地減少物質(zhì)消耗。同時(shí)經(jīng)濟(jì)體系各產(chǎn)業(yè)部門(mén)協(xié)調(diào)運(yùn)作，將一個(gè)部門(mén)的廢棄物用作另一個(gè)部門(mén)的原材料，從而實(shí)現(xiàn)“低開(kāi)采、高利用、低排放”，進(jìn)而形成“最優(yōu)生產(chǎn)、最優(yōu)消費(fèi)和最少?gòu)U棄”的社會(huì)？傊，循環(huán)經(jīng)濟(jì)物流模式可以認(rèn)為是“資源—生產(chǎn)—流通—消費(fèi)—再生資源”的反饋式流程，運(yùn)行模式為“資源—產(chǎn)品—再生資源”（見(jiàn)圖3）。
發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有企業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城市和區(qū)域等層次，這些層次由小到大依次遞進(jìn)，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的平臺(tái)。
2.1在企業(yè)層面上（小循環(huán)）
在企業(yè)層面上，與傳統(tǒng)企業(yè)資源消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重，通過(guò)外延增長(zhǎng)獲得企業(yè)效益的模式不同，循環(huán)型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程，要求節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料，削減所有廢物的數(shù)量和毒性;對(duì)產(chǎn)品，要求減少?gòu)脑牧咸釤挼疆a(chǎn)品最終處置的全生命周期的不利影響;對(duì)服務(wù)，要求將環(huán)境因素納入設(shè)計(jì)和所提供的服務(wù)中。因此，循環(huán)型企業(yè)是通過(guò)在企業(yè)內(nèi)部交換物流和能流，建立生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部資源利用最大化、環(huán)境污染最小化的集約性經(jīng)營(yíng)和內(nèi)涵性增長(zhǎng)來(lái)獲得效益。
對(duì)于電鍍企業(yè)，可以采用化學(xué)漂洗槽邊循環(huán)等方法，應(yīng)用添加化學(xué)藥劑的漂洗水對(duì)鍍件進(jìn)行漂洗，使鍍件帶出的污染物在漂洗槽內(nèi)回收或破壞，漂洗槽與漂洗液貯槽之間形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。這樣可以提高重金屬的利用率，節(jié)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(chǎn)生量及污泥中重金屬的含量。
2.2在產(chǎn)業(yè)園區(qū)層面上（中循環(huán)）
在產(chǎn)業(yè)園區(qū)層面上，生態(tài)工業(yè)園是一種新型工業(yè)組織形態(tài)，通過(guò)模擬自然生態(tài)系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)工業(yè)園區(qū)的物流和能流。園區(qū)內(nèi)采用廢物交換、清潔生產(chǎn)等手段將一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品或廢物作為另一個(gè)企業(yè)的投入或原材料，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)閉路循環(huán)和能量多級(jí)利用，形成相互依存、類(lèi)似自然生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，達(dá)到物質(zhì)能量利用最大化和廢物排放最小化的目的。而且由于園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的關(guān)系是互動(dòng)與協(xié)調(diào)的，又可使得企業(yè)獲得豐厚的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。生態(tài)工業(yè)園作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要發(fā)展形態(tài)，正在成為許多國(guó)家工業(yè)
圖3 循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式園區(qū)改造的方向。
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2.3在城市和區(qū)域?qū)用嫔希ù笱h(huán)）
在城市和區(qū)域?qū)用嫔，循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域通常以污染預(yù)防為出發(fā)點(diǎn)，以物質(zhì)循環(huán)流動(dòng)為特征，以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展為最終目標(biāo)，最大限度地高效利用資源和能源，減少污染物排放。循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域有四大要素：產(chǎn)業(yè)體系、城市基礎(chǔ)設(shè)施、人文生態(tài)和社會(huì)消費(fèi)。首先，循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域必須構(gòu)建以工業(yè)共生和物質(zhì)循環(huán)為特征的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系；其次，循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域必須建設(shè)包括水循環(huán)利用保護(hù)體系、清潔能源體系、清潔公共交通運(yùn)營(yíng)體系等在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施；第三，循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域必須致力于規(guī)劃綠色化、景觀綠色化和建筑綠色化的人文生態(tài)建設(shè)；第四，循環(huán)型城市和循環(huán)型區(qū)域必須努力倡導(dǎo)和實(shí)施綠色銷(xiāo)售、綠色消費(fèi)。
電鍍污泥綜合利用就屬于循環(huán)型經(jīng)濟(jì)體系。但由于電鍍是表面處理作業(yè)，相對(duì)而言，電鍍污泥產(chǎn)生量與其鍍件和原輔材料投入產(chǎn)出比很小，因此在企業(yè)層面和產(chǎn)業(yè)園區(qū)層面上就不容易實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。但是，由于其沒(méi)有規(guī)模效益，所以更便于在電鍍業(yè)較發(fā)達(dá)的大中城市或區(qū)域?qū)崿F(xiàn)城市或區(qū)域?qū)用嫔系拇笱h(huán)。
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