涉重危废中有价金属的生物浸提回收及脱毒残渣的建材化利用

冶炼尾渣、电镀废渣、酸洗废渣、焚烧飞灰和废催化剂等涉重危废既含有有毒/剧毒金属如铅、铬、镉、汞和砷,又含有高价/稀贵金属如金、银、钯、铂、铑、铟、镓、锗、钴、镍、铜等,堪称“二次资源”。目前,这些危险废物的主流处置工艺是固化填埋 (图1)。高达2000-5000元/吨的处置费用给产废企业带来沉重的经济负担,而安全填埋的环境风险并未彻底消除,同时又造成金属资源的不可逆损失。

图1  危险废物固化填埋工艺流程

从涉重危废中回收有价金属不但可以减低甚至消除有毒金属的环境风险,而且可以彻底解决有价/稀贵金属的流失和金属安全问题。当前,从固废/危废中浸提回收有价金属的主要工艺是湿法冶金 (图2)。这种以高浓度强酸为工作介质的湿法工艺虽然技术成熟、工艺灵活、浸提效率高;但设备材质要求严、操作难度大、安全风险高,因而受到严格限制。

图2  强酸湿法冶金装备和工艺

致力于绿色、安全、经济、高效的固废微生物资源化处理技术研究,成功开发了用于不同危险固废中有价金属回收的生物湿法专用反应器和整套工艺 (图3)。在专用反应器中通过专利技术实现了微生物的高浓度生长,生物量较之常规反应器提高了 5-10倍,因此淋滤效率提高了5-10倍,淋滤时间由原来的7-10天缩短至1-2天。用该专用反应器可以高效去除焚烧飞灰中有毒金属,使飞灰脱毒并成为可用于建材和路基的一般固废。用该专用反应器还可浸提电镀、酸洗和冶炼废渣中有价和稀贵金属并通过淋滤液的多次再生循环富集浓缩目标金属,为后续回收创造条件;同时脱毒残渣用于混凝土和砖瓦板等建材生产。

图3  生物沥浸和再生循环专用反应器

二、技术原理

三、技术特点

(1) 微生物的直接作用以及代谢活性物质的间接机制溶释固危废中剧毒和有价金属,体现绿色性。

(2)常温常压条件下实现金属的溶释,以廉价废糖蜜、硫磺、黄铁矿等为能源底物,体现安全性。

 固相生物催化再生实现沥液的多次循环(≈25)和溶释金属的高浓度富集浓缩,体现经济性。

(3) 回收有价金属、建材化利用脱毒废渣,实现危废全方位循环和彻底无害化处理,体现循环性。

四、技术应用

危废排放企业,危废回收企业,危废处置企业、建材生产企业。

五、技术指标

有价金属的平均回收率大于90%;

剧毒金属的平均去除率大于95%;

脱毒残渣浸出实验达标无需再固化或转化为一般固废可作为建材原料。

六、技术前景

目前,危险废物的处理处置有大约5000亿的市场规模。由于国家环保执法力度的加大和生态文明建设的需要,未来几年市场规模将会急剧增加。不少环保板块的上市公司已着手布局危险废物的处理业务。电镀废渣、焚烧飞灰和冶炼废渣的年产量都在千万吨级,废旧电池在百万吨级,废催化剂在几十万吨级。因此,危废的资源化处理将具有极大的市场前景和需求。

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