电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的排放物,其中含有大量的铬、镉、镍、锌等有毒重金属,成分十分复杂。在我国《国家危险废物名录》(环发[1998]89号)所列出的47类危险废物中,电镀污泥占了其中的7大类,是一种典型的危险废物。目前,由于我国电镀行业存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题,大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋,甚至随意堆放,对环境造成了严重污染[1]。因此,如何采取有效的技术处理处置电镀污泥,并实现其稳定化、无害化和资源化,一直都是国内外的研究重点。
本文综述了国内外电镀污泥处理技术的研究进展。
1 电镀污泥的固化/稳定化技术
目前,电镀污泥的固化/稳定化研究主要集中在固化块体稳定化过程的机理和微观机制等方面。Roy等[2]以普通硅酸盐水泥作为固化剂,系统地研究了含铜电镀污泥与干扰物质硝酸铜的加入对水泥水化产物长期变化行为的影响,发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产物的结晶性、孔隙度、重金属的形态及pH等微量化学和微结构特征都有重要的影响,如固化体的pH随硝酸铜添加量的增加而呈明显的下降趋势,孔隙度则随硝酸铜添加量的增加而增大。Asavapisit等[3]研究了水泥、水泥和粉煤灰固化系统对电镀污泥的固化作用,分析了固化体的抗压强度、淋滤特性及微结构等的变化特性,发现电镀污泥能明显降低两系统最终固化块体的抗压强度,原因是覆盖在胶凝材料表面上的电镀污泥抑制了固化系统的水化作用,但粉煤灰的加入不仅能使这种抑制作用最小化,而且还能降低固化体中铬的浸出率,原因可能是粉煤灰部分取代高碱度的水泥后,使混合系统的碱度降到了有利于重金属氢氧化物稳定化的水平。Sophia等[4]认为,单一水泥处理电镀污泥的抗压强度优于水泥和粉煤灰混合系统,但只要水泥与粉煤灰的配比适宜,同样能满足对铬的固化需要。而固化过程中粉煤灰的使用对铜的长期稳定性并无益处[5]。
添加剂的使用能改善电镀污泥的固化效果[6]。在电镀污泥的固化处置中,根据有害物质的性质,加入适当的添加剂,可提高固化效果,降低有害物质的溶出率,节约水泥用量,增加固化块强度。在以水泥为固化剂的固化法中使用的添加剂种类繁多,作用也不同,常见的有活性氧化铝、硅酸钠、硫酸钙、碳酸钠、活性谷壳灰等[6]。
2 电镀污泥的热化学处理技术
热化学处理技术(如焚烧、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分解,使其中的某些剧毒成分毒性降低,实现快速、显著地减容,并对废物的有用成分加以利用。近年来,利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视[7～9]。
目前,有关电镀污泥热化学处理技术的研究,以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出。Espinosa等[10]对电镀污泥在炉内焚烧过程的热特性及其中重金属的迁移规律进行了研究,发现焚烧能有效富集电镀污泥中的铬,灰渣中铬的残留率高达99%以上,而在焚烧过程中,绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形态散失,因此减容减重效果非常明显,减重可达34%。Barros等[11]利用水泥回转窑对混合焚烧电镀污泥过程进行了研究,分析了添加氯化物(KCl,NaCl等)对电镀污泥中Cr2O3和NiO迁移规律的影响,认为氯化物对Cr2O3和NiO在焚烧灰渣中的残留情况几乎没有任何影响,焚烧过程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚烧残渣中。刘刚等[12]利用管式炉模拟焚烧炉研究电镀污泥的热处置特性时,分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的迁移特性,认为焚烧温度在700℃以下时,污泥中的水分、有机质和挥发分就能被很好地去除,且高温能有效抑制污泥中重金属的浸出,但这种抑制对各种重金属的影响各不相同,如镍是不挥发性重金属,在焚烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上,而锌、铅、铜的析出率则随焚烧温度的升高而有不同程度的增大。
在离子电弧、微波等其他热化学处理研究方面,Ramachandran等[13]用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理,并对处理后的残渣及处理过程中产生的粉末进行了研究,认为此法在实现铜、铬等有价金属回收的同时可将残渣转化成稳定的惰性熔渣。Gan等[14]通过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化实验,发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的固化效果显著,原因可能是在高温干燥与电磁波的共同作用下,有利于重金属离子同双极聚合分子之间发生强烈的相互作用而结合在一起,而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。
此外,热化学处理有利于降低电镀污泥中铬的毒性。Ku等[15]研究了高温热处理电镀污泥过程中铬的毒性价态变化,认为高温热处理能将铬(Ⅵ)转化成铬(Ⅲ),且温度越高转化效果越明显;在经高温处理的电镀污泥中,主要以铬(Ⅲ)为主。Cheng等[16]将电镀污泥与黏土的混合物分别在900℃和1100℃的电炉中热养护4h后,对其中铬的价态进行了分析,发现在经900℃热养护处理的混合物中,铬(Ⅵ)占有绝对优势,而经1100℃热养护处理的混合物中,铬则主要以铬(Ⅲ)存在。
3 电镀污泥中有价金属的回收技术
31 酸浸法和氨浸法
酸浸法是固体废物浸出法中应用最广泛的一种方法[17],具体采用何种酸进行浸取需根据固体废物的性质而定。对电镀、铸造、冶炼等工业废物的处理而言,硫酸是一种最有效的浸取试剂[17],因其具有价格便宜、挥发性小、不易分解等特点而被广泛使用[18]。Silva等[19]以磷酸二异辛酯为萃取剂,对电镀污泥进行了硫酸浸取回收镍、锌的研究实验。Vegli惏等[20]的研究显示,硫酸对铜、镍的浸出率可达95%～100%,而在电解法回收过程中,二者的回收率也高达94%～99%。
也可用其他酸性提取剂(如酸性硫脲)来浸取电镀污泥中的重金属[21]。Paula等[22]利用廉价工业盐酸浸取电镀污泥中的铬,浸取时将5mL工业盐酸(纯度为258%,质量浓度为113g/mL)添加到大约1g预制好的试样中,然后在150r/min的摇床上震荡30min,铬的浸出率高达976%。
氨浸法提取金属的技术虽然有一定的历史[23],但与酸浸法相比,采用氨浸法处理电镀污泥的研究报道相对较少,且以国内研究报道居多。氨浸法一般采用氨水溶液作浸取剂,原因是氨水具有碱度适中、使用方便、可回收使用等优点[23]。采用氨络合分组浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶回收工艺,可从电镀污泥中回收绝大部分有价金属,铜、锌、镍、铬、铁的总回收率分别大于93%,91%,88%,98%,99%[24]。针对适于从氨浸液体系中分离铜的萃取剂难以选择的问题,祝万鹏等[25]开发了一种名为N510的萃取剂,该萃取剂在煤油-H2SO4体系中能有效地回收电镀污泥氨浸液中的Cu2+,回收率高达99%。王浩东等[26]对氨浸法回收电镀污泥中镍的研究表明,含镍污泥经氧化焙烧后得焙砂,用NH3质量分数7%、CO2质量分数5%～7%的氨水对焙砂进行充氧搅拌浸出,得到含Ni(NH3)4CO3的溶液,然后对此溶液进行蒸发处理,使Ni(NH3)4CO3转化为NiCO3·3Ni(OH)2,再于800℃锻烧即可得商品氧化镍粉。
酸浸或氨浸处理电镀污泥时,有价金属的总回收率及同其他杂质分离的难易程度,主要受浸取过程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的选择性控制[23]。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好,但对杂质的选择性较低,特别是对铬、铁等杂质的选择性较差;而氨浸法则对铬、铁等杂质具有较高的选择性,但对铜、锌、镍等的浸出率较低[8]。
32 生物浸取法
生物浸取法的主要原理是,利用化能自养型嗜酸性硫杆菌的生物产酸作用,将难溶性的重金属从固相溶出而进入液相成为可溶性的金属离子,再采用适当的方法从浸取液中加以回收,作用机理比较复杂,包括微生物的生长代谢、吸附,以及转化等[27]。就目前能收集到的文献来看,利用生物浸取法来处理电镀污泥的研究报道还比较少[28],原因是电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用大大限制了该技术在这一领域的应用[29]。因此,如何降低电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用,以及如何培养出适应性强、治废效率高的菌种,仍然是生物浸取法所面临的一大难题[30],但也是解决该技术在该领域应用的关键。
33 熔炼法和焙烧浸取法
熔炼法处理电镀污泥主要以回收其中的铜、镍为目的[31]。熔炼法以煤炭、焦炭为燃料和还原物质,辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥时,炉温在1300℃以上,熔出的铜称为冰铜;熔炼以镍为主的污泥时,炉温在1455℃以上,熔出的镍称为粗镍。冰铜和粗镍可直接用电解法进行分离回收。炉渣一般作建材原料。
焙烧浸取法的原理是先利用高温焙烧预处理污泥中的杂质,然后用酸、水等介质提取焙烧产物中的有价金属[7,8]。用黄铁矿废料作酸化原料,将其与电镀污泥混合后进行焙烧,然后在室温下用去离子水对焙烧产物进行浸取分离,锌、镍、铜的回收率分别为60%,43%,50%[8]。
4 电镀污泥的材料化技术
电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料或其他材料的过程。Ract[32]开展了以电镀污泥部分取代水泥原料生产水泥的实验,认为即使是含铬电镀污泥在原料中的加入量高达2%(干基质量分数)的情况下,水泥烧结过程也能正常进行,而且烧结产物中铬的残留率高达999%。Magalh es等[33]分析了影响电镀污泥与黏土混合物烧制陶瓷的因素,认为电镀污泥的物化性质、预制电镀污泥与黏土混合物时的搅拌时间,是决定陶瓷质量优劣的主导因素,如原始电镀污泥中重金属的种类(如铝、锌、镍等)和含量明显地决定着电镀污泥及其与黏土混合物的淋滤特性,而预制电镀污泥与黏土混合物时,剧烈或长时间的搅拌作用则有利于混合物的均匀化和烧结反应的进行。此外,将电镀污泥与海滩淤泥混合可烧制出达标的陶粒[34]。
5 结语
电镀污泥的处理一直是国内外的研究重点,虽然有关人员在该领域已经开展了很多研究并取得了一定成果,但仍存在许多急需解决的问题,如传统的以水泥为主的固化技术、以回收有价金属为目的的浸取法存在对环境二次污染的风险等,要解决这些问题必须采取新的研究途径。近年来,利用热化学处理技术实现对电镀污泥的预处理或安全处置为未来电镀污泥的处理提供了更广阔的发展空间和前景。新近的研究显示,热化学处理技术在电镀污泥的减量化、资源化及无害化方面都有明显的优势,因此,必将成为未来电镀污泥处理领域的一个重要研究方向。
然而,由于热化学处理技术在电镀污泥处理方面的应用与研究还比较少,许多问题还需进一步探索,如对热化学处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性、重金属在灰渣中的残留特性、热化学处理过程中重金属的析出特性及蒸发特性等都需要
焦炉烟气脱硫脱硝的必要性：
1、生态环境质量改善的要求：焦化行业是煤化工产业的重要组成部分，是钢铁行业中最重要的上游产业之一，也是重点污染行业。根据环境统计数据，2015年焦化行业主要污染物二氧化硫、氮氧化物排放量分别为3647万t/a和2458万t/a，占全国工业二氧化硫、氮氧化物排放总量的比例分别为21％和17％。而焦炉加热产生的焦炉烟气中的二氧化硫和氮氧化物，是焦化生产中二氧化硫和氮氧化物的重要来源。由于长期的粗放发展，对生态环境质量产生严重影响，由其转变而来的PM25占空气中PM25总量的40%~50%，同时它们也是形成酸雨的主要物质，会导致一系列环境问题。因此控制二氧化硫和氮氧化物的生成，减少二氧化疏和氮氧化物的排放，己是摆在焦化行业面前的重大任务。
2、排放标准的要求：《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171－2012）中对焦炉烟囱各污染物的排放浓度限值提出了严格的要求：S02≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3，执行特别排放限值的地区要求S02≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3，根据目前国内焦炉烟气中S02和NOx的排放浓度，必须采取脱硫脱硝末端治理后才能满足GB16171排放标准要求。
焦炉烟气中S02 和NOx 的主要来源
1、焦炉加热用燃料中的H2S和有机硫经燃烧后生成的S02；
2、炭化室荒煤气窜漏进入燃烧室经燃烧后生成的S02；
焦炉加热室燃料燃烧过程中产生的热力型NOx，当采用焦炉煤气加热时，热力型NOx占全部NOx的95％以上；当采用高炉煤气加热时，生成的NOx则全部是热力型NOx。
焦炉烟气的特点
由备煤车间来的洗精煤，由运煤通廊运入煤塔，由煤塔漏嘴经装煤车按序装入炭化室，在950-1050度的温度下高温干馏成焦炭。焦炉加热用回炉煤气由外管送至焦炉各燃烧室，在燃烧室内与经过蓄热室预热的空气混合燃烧，燃烧后的废气经跨越孔、立火道、斜道，在蓄热室与格子砖换热后经分烟道、总烟道，最后从烟囱排出。
焦炉因其生产工艺的特殊性，烟囱排放的热烟气中含二氧化硫、氮氧化物、粉尘，氮氧化物含量较高，烟气需进行脱硫脱硝除尘处理后方可满足排放要求。烟气中NOx主要是在煤气高温燃烧条件下产生的，焦炉煤气含50%以上的氢气，燃烧速度快，火焰温度高达1700-1900度，煤气中氮气与氧气在1300度左右会发生激烈的氧化反应，生成NOx。
总体来说，焦炉烟气具有以下特点：
1、焦炉烟气温度范围基本为180-300度，温度波动范围较大；
2、焦炉烟气成分复杂，NOx含量偏高，浓度一般为350mg/Nm3-1200mg/Nm3；
3、焦炉烟气中含有S02，在180度至230度温度区间内，S02易与氨反应转化为硫酸铵，造成管道堵塞和设备腐蚀；
4、焦炉烟囱必须始终处于热备状态。也就是说，烟气经脱硫脱硝后，最后排放温度还得保证在130度左右。
焦炉烟气脱硫技术现状：
烟气中的SO2是弱酸性物质，与适当的碱性物质反应可脱除烟气中SO2。按照吸收剂的形态，目前脱硫工艺一般可分为干法（半干法）和湿法。
干法脱硫：主要是采用粉末状脱硫剂和催化脱硫剂，干法脱硫的优势是不产生废水；
半干法脱硫：主要是采用碳酸钠或石灰溶液作为脱硫剂，优势是不产生废水，但会产生大量固废脱硫渣，不太容易处理；
湿法脱硫：主要采用是氨法脱硫，氨法脱硫的优势是脱硫率高，且不产生废水、废气、废渣，没有二次污染。
焦化厂一般可以采用氨法脱硫技术。氨法脱硫不但可以脱除烟气中的SO2，生产出的硫酸铵和硫酸氢铵化肥产品还可以进入焦化厂回收车间硫铵系统加以处理利用生成硫铵产品。同时该系统利用一定浓度的氨水作为脱硫剂，可以使用回收车间剩余氨水，减少回收车间蒸氨系统负荷，一举三得。氨法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高。
明晟SDS 纳基干法脱硫 ：工艺简洁，一次性投资少，运行成本低，占地面积小，操作维护简单，脱硝系统催化剂采用模块化，便于催化剂更换。
明晟氨法脱硫 ：吸收充分，采用两级净化系统，可以有效防止氨逃逸和气溶胶的产生，后硫铵系统采用稠厚器与旋流器多种方式组合，提高硫酸铵的结晶度，增加硫酸铵产出率，提高循环溶液的循环质量，保证长周期运行。 氨法回收技术将收回的二氧化硫、氮氧化物等悉数转化为化肥，不产生任何废液、废渣和废气，没有二次污染，是一项真正意义上的将污染物悉数资源化、契合循环经济需求的脱硫技术。
电镀污泥处理和回收技术
电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的排放物, 其中含有大量的铬、镉、镍、锌等有毒重金属, 成分十分复杂。在我国《国家危险废物名录》(环发[1998]89号) 所列出的47类危险废物中, 电镀污泥占了其中的7大类, 是一种典型的危险废物。目前, 由于我国电镀行业存在厂点多、规模小、装备水平低及污染治理水平低等诸多问题, 大部分电镀污泥仍只是进行简单的土地填埋, 甚至随意堆放, 对环境造成了严重污染。因此, 如何采取有效的技术处理处置电镀污泥, 并实现其稳定化、无害化和资源化, 一直都是国内外的研究重点。
1、电镀污泥的固化/稳定化技术
目前, 电镀污泥的固化/稳定化研究主要集中在固化块体稳定化过程的机理和微观机制等方面。Roy 等以普通硅酸盐水泥作为固化剂, 系统地研究了含铜电镀污泥与干扰物质硝酸铜的加入对水泥水化产物长期变化行为的影响, 发现硝酸铜与含铜电镀污泥对水泥水化产物的结晶性、孔隙度、重金属的形态及pH 等微量化学和微结构特征都有重要的影响, 如固化体的pH 随硝酸铜添加量的增加而呈明显的下降趋势, 孔隙度则随硝酸铜添加量的增加而增大。Asavapisit 等[3]研究了水泥、水泥和粉煤灰固化系统对电镀污泥的固化作用, 分析了固化体的抗压强度、淋滤特性及微结构等的变化特性, 发现电镀污泥能明显降低两系统最终固化块体的抗压强度, 原因是覆盖在胶凝材料表面上的电镀污泥抑制了固化系统的水化作用, 但粉煤灰的加入不仅能使这种抑制作用最小化, 而且还能降低固化体中铬的浸出率, 原因可能是粉煤灰部分取代高碱度的水泥后, 使混合系统的碱度降到了有利于重金属氢氧化物稳定化的水平。
Sophia 等认为, 单一水泥处理电镀污泥的抗压强度优于水泥和粉煤灰混合系统, 但只要水泥与粉煤灰的配比适宜, 同样能满足对铬的固化需要。而固化过程中粉煤灰的使用对铜的长期稳定性并无益处。
添加剂的使用能改善电镀污泥的固化效果。在电镀污泥的固化处置中, 根据有害物质的性质, 加入适当的添加剂, 可提高固化效果, 降低有害物质的溶出率, 节约水泥用量, 增加固化块强度。在以水泥为固化剂的固化法中使用的添加剂种类繁多, 作用也不同, 常见的有活性氧化铝、硅酸钠、硫酸钙、碳酸钠、活性谷壳灰等。
2、电镀污泥的热化学处理技术
热化学处理技术(如焚烧、离子电弧及微波等) 是在高温条件下对废物进行分解, 使其中的某些剧毒成分毒性降低, 实现快速、显著地减容, 并对废物的有用成分加以利用。近年来, 利用热化学处理技术实现对危险废物电镀污泥的预处理或安全处置正引起人们的重视。
目前, 有关电镀污泥热化学处理技术的研究, 以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出。Espinosa 等对电镀污泥在炉内焚烧过程的热特性及其中重金属的迁移规律进行了研究, 发现焚烧能有效富集电镀污泥中的铬, 灰渣中铬的残留率高达99%以上, 而在焚烧过程中, 绝大部分污泥组分以CO2,H2O,SO2等形态散失, 因此减容减重效果非常明显, 减重可达34%。Barros 等利用水泥回转窑对混合焚烧电镀污泥过程进行了研究, 分析了添加氯化物(KCl,NaCl等) 对电镀污泥中Cr2O3和NiO 迁移规律的影响, 认为氯化物对Cr2O3和NiO 在焚烧灰渣中的残留情况几乎没有任何影响, 焚烧过程中Cr2O3和NiO 都能被有效地固化在焚烧残渣中。刘刚等利用管式炉模拟焚烧炉研究电镀污泥的热处置特性时, 分析了铬、锌、铅、铜等多种重金属的迁移特性, 认为焚烧温度在700℃以下时, 污泥中的水分、有机质和挥发分就能被很好地去除, 且高温能有效抑制污泥中重金属的浸出, 但这种抑制对各种重金属的影响各不相同, 如镍是不挥发性重金属, 在焚烧灰渣中的残留率为100%,铬在灰渣中的残留率也高达97%以上, 而锌、铅、铜的析出率则随焚烧温度的升高而有不同程度的增大。
在离子电弧、微波等其他热化学处理研究方面,Ramachandran 等用直流等离子电弧在不同气氛下对电镀污泥进行处理, 并对处理后的残渣及处理过程中产生的粉末进行了研究, 认为此法在实现铜、铬等有价金属回收的同时可将残渣转化成稳定的惰性熔渣。Gan 等通过微波辐射对电镀污泥进行了解毒和重金属固化实验, 发现微波辐射处理对电镀污泥中重金属离子的
固化效果显著, 原因可能是在高温干燥与电磁波的共同作用下, 有利于重金属离子同双极聚合分子之间发生强烈的相互作用而结合在一起, 而经微波处理的电镀污泥具有粒度细、比表面积高、易结团等特性。
此外, 热化学处理有利于降低电镀污泥中铬的毒性。Ku 等研究了高温热处理电镀污泥过程中铬的毒性价态变化, 认为高温热处理能将铬(Ⅵ) 转化成铬(Ⅲ), 且温度越高转化效果越明显; 在经高温处理的电镀污泥中, 主要以铬(Ⅲ) 为主。Cheng 等[16]将电镀污泥与黏土的混合物分别在900℃和1100℃的电炉中热养护4h 后, 对其中铬的价态进行了分析, 发现在经900℃热养护处理的混合物中, 铬(Ⅵ) 占有绝对优势, 而经1100℃热养护处理的混合物中, 铬则主要以铬(Ⅲ) 存在。
3、电镀污泥中有价金属的回收技术
31 酸浸法和氨浸法
酸浸法是固体废物浸出法中应用最广泛的一种方法, 具体采用何种酸进行浸取需根据固体废物的性质而定。对电镀、铸造、冶炼等工业废物的处理而言, 硫酸是一种最有效的浸取试剂, 因其具有价格便宜、挥发性小、不易分解等特点而被广泛使用。Silva 等以磷酸二异辛酯为萃取剂, 对电镀污泥进行了硫酸浸取回收镍、锌的研究实验。Vegli 惏等的研究显示, 硫酸对铜、镍的浸出率可达95%～100%,而在电解法回收过程中, 二者的回收率也高达94%～99%。
也可用其他酸性提取剂(如酸性硫脲) 来浸取电镀污泥中的重金属。Paula 等利用廉价工业盐酸浸取电镀污泥中的铬, 浸取时将5mL 工业盐酸(纯度为258%,质量浓度为113g/mL)添加到大约1g 预制好的试样中, 然后在150r/min的摇床上震荡30min, 铬的浸出率高达976%。
氨浸法提取金属的技术虽然有一定的历史, 但与酸浸法相比, 采用氨浸法处理电镀污泥的研究报道相对较少, 且以国内研究报道居多。氨浸法一般采用氨水溶液作浸取剂, 原因是氨水具有碱度适中、使用方便、可回收使用等优点。采用氨络合分组浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶回收工艺, 可从电镀污泥中回收绝大部分有价金属, 铜、锌、镍、铬、铁的总回收率分别大于93%,91%,88%,98%,99%。针对适于从氨浸液体系中分离铜的萃取剂难以选择的问题, 祝万鹏等开发了一种名为N510的萃取剂, 该萃取剂在煤油-H2SO4体系中能有效地回收电镀污泥氨浸液中的Cu2+,回收率高达99%。王浩东等[26]对氨浸法回收电镀污泥中镍的研究表明, 含镍污泥经氧化焙烧后得焙砂, 用NH3质量分数7%、CO2质量分数5%～7%的氨水对焙砂进行充氧搅拌浸出, 得到含Ni(NH3)4CO3的溶液, 然后对此溶液进行蒸发处理, 使Ni(NH3)4CO3转化为NiCO3·3Ni(OH)2,再于800℃锻烧即可得商品氧化镍粉。
酸浸或氨浸处理电镀污泥时, 有价金属的总回收率及同其他杂质分离的难易程度, 主要受浸取过程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的选择性控制。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好, 但对杂质的选择性较低, 特别是对铬、铁等杂质的选择性较差; 而氨浸法则对铬、铁等杂质具有较高的选择性, 但对铜、锌、镍等的浸出率较低。
32 生物浸取法
生物浸取法的主要原理是, 利用化能自养型嗜酸性硫杆菌的生物产酸作用, 将难溶性的重金属从固相溶出而进入液相成为可溶性的金属离子, 再采用适当的方法从浸取液中加以回收, 作用机理比较复杂, 包括微生物的生长代谢、吸附, 以及转化等。就目前能收集到的文献来看, 利用生物浸取法来处理电镀污泥的研究报道还比较少, 原因是电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用大大限制了该技术在这一领域的应用。因此, 如何降低电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用, 以及如何培养出适应性强、治废效率高的菌种, 仍然是生物浸取法所面临的一大难题[30],但也是解决该技术在该领域应用的关键。
33 熔炼法和焙烧浸取法
熔炼法处理电镀污泥主要以回收其中的铜、镍为目的。熔炼法以煤炭、焦炭为燃料和还原物质, 辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥时, 炉温在1300℃以上, 熔出的铜称为冰铜; 熔炼以镍为主的污泥时, 炉温在1455℃以上, 熔出的镍称为粗镍。冰铜和粗镍可直接用电解法进行分离回收。炉渣一般作建材原料。
焙烧浸取法的原理是先利用高温焙烧预处理污泥中的杂质, 然后用酸、水等介质提取焙烧产物中的有价金属。用黄铁矿废料作酸化原料, 将其与电镀污泥混合后进行焙烧, 然后在室温下用去离子水对焙烧产物进行浸取分离, 锌、镍、铜的回收率分别为60%,43%,50%。
4、电镀污泥的材料化技术
电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料或其他材料的过程。Ract 开展了以电镀污泥部分取代水泥原料生产水泥的实验, 认为即使是含铬电镀污泥在原料中的加入量高达2%(干基质量分数) 的情况下, 水泥烧结过程也能正常进行, 而且烧结产物中铬的残留率高达999%。Magalh es等分析了影响电镀污泥与黏土混合物烧制陶瓷的因素, 认为电镀污泥的物化性质、预制电镀污泥与黏土混合物时的搅拌时间, 是决定陶瓷质量优劣的主导因素, 如原始电镀污泥中重金属的种类(如铝、锌、镍等) 和含量明显地决定着电镀污泥及其与黏土混合物的淋滤特性, 而预制电镀污泥与黏土混合物时, 剧烈或长时间的搅拌作用则有利于混合物的均匀化和烧结反应的进行。此外, 将电镀污泥与海滩淤泥混合可烧制出达标的陶粒。
5、结语
电镀污泥的处理一直是国内外的研究重点, 虽然有关人员在该领域已经开展了很多研究并取得了一定成果, 但仍存在许多急需解决的问题, 如传统的以水泥为主的固化技术、以回收有价金属为目的的浸取法存在对环境二次污染的风险等, 要解决这些问题必须采取新的研究途径。近年来, 利用热化学处理技术实现对电镀污泥的预处理或安全处置为未来电镀污泥的处理提供了更广阔的发展空间和前景。新近的研究显示, 热化学处理技术在电镀污泥的减量化、资源化及无害化方面都有明显的优势, 因此, 必将成为未来电镀污泥处理领域的一个重要研究方向。
然而, 由于热化学处理技术在电镀污泥处理方面的应用与研究还比较少, 许多问题还需进一步探索, 如对热化学处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性、重金属在灰渣中的残留特性、热化学处理过程中重金属的析出特性及蒸发特性等都需要深入研究。
一 磁性材料的基本特性
1 磁性材料的磁化曲线
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。
2 软磁材料的常用磁性能参数
饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。
矩形比：Br∕Bs
矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ 降低，
磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：
总功率耗散（mW）/表面积（cm2）
3 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
二、软磁材料的发展及种类
1 软磁材料的发展
软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
2 常用软磁磁芯的种类
铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按（主要成分、磁性特点、结构特点）制品形态分类：
(1) 粉芯类： 磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯（High Flux）、坡莫合金粉芯（MPP）、铁氧体磁芯
(2) 带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金
三 常用软磁磁芯的特点及应用
(一) 粉芯类
1 磁粉芯
磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为05～5 微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为： μe = DL/4N2S × 109
其中：D 为磁芯平均直径（cm），L为电感量（享），N 为绕线匝数，S为磁芯有效截面积（cm2）。
(1) 铁粉芯
常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在14T左右；磁导率范围从22～100；初始磁导率μi随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。
铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化
铁粉芯初始磁导率随频率的变化
(2) 坡莫合金粉芯
坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯（MPP）及高磁通量粉芯（High Flux）。
MPP 是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。主要特点是：饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14～550；在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300kHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在AC电路中常用, 粉芯中价格最贵。
高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉构成。主要特点是：饱和磁感应强度值在15000Gs 左右；磁导率范围从14～160；在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在DC 电路中常用，高DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。
(3) 铁硅铝粉芯（Kool Mμ Cores）
铁硅铝粉芯由9%Al、5%Si, 85%Fe粉构成。主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%，可在8kHz以上频率下使用；饱和磁感在105T 左右；导磁率从26～125；磁致伸缩系数接近0，在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；具有最佳的性能价格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。
2 软磁铁氧体（Ferrites）
软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，为1～10 欧姆-米，一般在100kHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102～104 欧姆-米，在100kHz～10 兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。磁芯形状种类丰富，有E、I、U、EC、ETD形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圆形等。在应用上很方便。由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定，在150kHz以下基本保持不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。分为三类基本材料：电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
电信用铁氧体的磁导率从750～2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每10年下降3%～4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMI上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为4000～5000Gs。另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。
(二) 带绕铁芯
1 硅钢片铁芯
硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在45%以下）形成的铁硅系合金称为硅钢。该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000Gs；由于它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和使用量最大的材料。也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ，适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为02~035毫米；在400Hz下使用时，常选01毫米厚度为宜。厚度越薄，价格越高。
2 坡莫合金
坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在30~90%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2‰奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1μm的超薄带及各种使用形态。常用的合金有1J50、1J79、1J85等。1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2~3倍。做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作100W以下小型较高频率变压器。1J79 具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85 的初始磁导率可达十万105以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。
3 非晶及纳米晶软磁合金（Amorphous and Nanocrystalline alloys）
硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的。非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。
我国自从70年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，经过“六五”、“七五”、“八五”期间的重大科技攻关项目的完成，共取得科研成果134项，国家发明奖2项，获专利16项，已有近百个合金品种。钢铁研究总院现具有4条非晶合金带材生产线、一条非晶合金元器件铁芯生产线。生产各种定型的铁基、铁镍基、钴基和纳米晶带材及铁芯，适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近2000万元。“九五”正在建立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。
目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为：
初始磁导率 μo = 14 × 104
钴基非晶最大磁导率 μm= 220 × 104
钴基非晶矫顽力 Hc = 0001 Oe
钴基非晶矩形比 Br/Bs = 0995
钴基非晶饱和磁化强度 4πMs = 18300Gs
铁基非晶电阻率 ρ= 270μΩ/cm
常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其国家牌号及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金1J79 及铁氧体的相应性能。这几类材料各有不同的特点，在不同的方面得到应用。
牌号基本成分和特征：
1K101 Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金
1K102 Fe-Si-B-C 系快淬软磁铁基合金
1K103 Fe-Si-B-Ni 系快淬软磁铁基合金
1K104 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬软磁铁基合金
1K105 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬软磁铁基合金
1K106 高频低损耗Fe-Si-B 系快淬软磁铁基合金
1K107 高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬软磁铁基纳米晶合金
1K201 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金
1K202 高剩磁比快淬软磁钴基合金
1K203 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金
1K204 高频低损耗快淬软磁钴基合金
1K205 高起始磁导率快淬软磁钴基合金
1K206 淬态高磁导率软磁钴基合金
1K501 Fe-Ni-P-B 系快淬软磁铁镍基合金
1K502 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬软磁铁镍基合金
400Hz: 硅钢铁芯 非晶铁芯
功率(W) 45 45
铁芯损耗(W) 24 13
激磁功率(VA) 61 13
总重量(g) 295 276
（1）铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（154T），铁基非晶合金与硅钢的损耗比较
磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。铁基非晶合金的带材厚度为003mm左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯, 适合于10kHz 以下频率使
2）铁镍基、钴基非晶合金(Fe-Ni based-amorphous alloy)
铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所构成，它具有中等饱和磁感应强度〔08T〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的矩形回线。价格比1J79便宜30－50％。铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；代替1J79，广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁镍基非晶合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近200吨左右空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金（ 1K503） 获得国家发明专利和美国专利权。
(4) 铁基纳米晶合金（Nanocrystalline alloy）
铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10－20 nm的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感(12T)、高初始磁导率(8×104)、低Hc(032A/M), 高磁感下的高频损耗低（P05T／20kHz＝30W/kg），电阻率为80μΩ/cm，比坡莫合金(50-60μΩ/cm)高, 经纵向或横向磁场处理，可得到高Br(09)或低Br 值(1000Gs)。是目前市场上综合性能最好的材料；适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz。广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电保护开关、共模电感铁芯。
（三）常用软磁磁芯的特点比较
1 磁粉芯、铁氧体的特点比较：
MPP 磁芯：使用安匝数< 200，50Hz~1kHz， μe ：125 ~ 500 ； 1 ~ 10kHz； μe ：125 ~ 200； > 100kHz：μe： 10 ~ 125
HF 磁芯：使用安匝数< 500，能使用在较大的电源上，在较大的磁场下不易被饱和，能保证电感的最小直流漂移，μe ：20 ~ 125
铁粉芯：使用安匝数>800, 能在高的磁化场下不被饱和, 能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。在200kHz以内频率特性稳定；但高频损耗大，适合于10kHz以下使用。
FeSiAlF磁芯：代替铁粉芯使用，使用频率可大于8kHz。DC偏压能力介于MPP与HF之间。
铁氧体：饱和磁密低(5000Gs)，DC偏压能力最小
3 硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较：
硅钢和FeSiAl 材料具有高的饱和磁感应值Bs，但其有效磁导率值低，特别是在高频范围内；
坡莫合金具有高初始磁导率、低矫顽力和损耗，磁性能稳定，但Bs 不够高，频率大于20kHz时，损耗和有效磁导率不理想，价格较贵，加工和热处理复杂；
钴基非晶合金具有高的磁导率、低Hc、在宽的频率范围内有低损耗，接近于零的饱和磁致伸缩系数,对应力不敏感，但是Bs 值低，价格昂贵；
铁基非晶合金具有高Bs值、价格不高，但有效磁导率值较低。
纳米晶合金的磁导率、Hc值接近晶态高坡莫合金及钴基非晶，且饱和磁感Bs与中镍坡莫合金相当，热处理工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽然纳米晶合金的Bs值低于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定性。纳米晶合金与铁氧体相比，在低于50kHz时，在具有更低损耗的基础上具有高2至3倍的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。
四、几种常用磁性器件中磁芯的选用及设计
开关电源中使用的磁性器件较多，其中常用的软磁器件有：作为开关电源核心器件的主变压器（高频功率变压器）、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。不同的器件对材料的性能要求各不相同，如表所示为各种不同器件对磁性材料的性能要求。
（一）、高频功率变压器
变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。变压器的设计公式如下：
P=KfNBSI×10-6T=hcPc＋hWPW
其中，P为电功率；K为与波形有关的系数；f为频率；N为匝数；S为铁芯面积；B为工作磁感；I为电流；T为温升；Pc为铁损；PW为铜损；hc和hW为由实验确定的系数。
由以上公式可以看出：高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。但B值的增加受到材料的Bs值的限制。而频率f可以提高几个数量级，从而有可能使体积重量显著减小。而低的铁芯损耗可以降低温升，温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。一般来说，开关电源对材料的主要要求是：尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性，有些用途要求较高的矩形比，对应力等不敏感、稳定性好，价格低。单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限，对材料磁性的要求有别于前述主变压器。它实际上是一只单端脉冲变压器，因而要求具有大的B＝Bm－Br，即磁感Bm和剩磁Br之差要大； 同时要求高的脉冲磁导率。特别是对于单端反激式开关主变压器，或称储能变压器，要考虑储能要求。
线圈储能的多少取决于两个因素： 一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L， 另一个是工作磁场Hm或工作电流I，储能W＝1/2LI2。这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率，常为宽恒导磁材料。对于工作在±Bm之间的变压器来说，要求其磁滞回线的面积，特别是在高频下的回线面积要小，同时为降低空载损耗、减小励磁电流，应有高磁导率，最合适的为封闭式环形铁芯，其磁滞回线见图所示，这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。
通常，金属晶态材料要降低高频下的铁损是不容易的，而对于非晶合金来说，它们由于不存在磁晶各向异性、金属夹杂物和晶界等，此外它不存在长程有序的原子排列，其电阻率比一般的晶态合金高2－3倍，加之快冷方法一次形成厚度15-30微米的非晶薄带，特别适用于高频功率输出变压器。已广泛应用于逆变弧焊电源、单端脉冲变压器、高频加热电源、不停电电源、功率变压器、通讯电源、开关电源变压器和高能加速器等铁芯，在频率20－50kHz、功率50kW以下，是变压器最佳磁芯材料。
近年来发展起来的新型逆变弧焊电源单端脉冲变压器，具有高频大功率的特点，因此要求变压器铁芯材料具有低的高频损耗、高的饱和磁感Bs和低的Br以获得大的工作磁感B，使焊机体积和重量减小。常用的用于高频弧焊电源的铁芯材料为铁氧体，虽然由于其电阻率高而具有低的高频损耗， 但其温度稳定性较差，工作磁感较低，变压器体积和重量较大，已不能满足新型弧焊机的要求。采用纳米晶环形铁芯后，由于其具有高的Bs 值(Bs＞12T)，高的ΔB 值(ΔB＞07T)，很高的脉冲磁导率和低的损耗，频率可达100kHz 可使铁芯的体积和重量大为减小。近年来逆变焊机已应用纳米晶铁芯达几万只，用户反映用纳米晶变压器铁芯再配以非晶高频电感制成的焊机，不仅体积小、重量轻、便于携带，而且电弧稳定、飞溅小、动态特性好、效率高及可靠性高。这种环形纳米晶铁芯还可用于中高频加热电源、脉冲变压器、不停电电源、功率变压器、开关电源变压器和高能加速器等装置中。可根据开关电源的频率选用磁芯材料。
环形纳米晶铁芯具有很多优点，但它也有绕线困难的不利因素。为了在匝数较多时绕线方便，可选用高频大功率C 型非晶纳米晶铁芯。采用低应力粘结剂固化及新的切割工艺制成的非晶纳米晶合金C 型铁芯的性能明显优于硅钢C 型铁芯。目前这种铁芯已批量用于逆变焊机和切割机等。逆变焊机主变压器铁芯和电抗器铁芯系列有： 120A、160A、200A、250A、315A、400A、500A、630A 系列。
（二）、脉冲变压器铁芯
脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。当一系列脉冲持续时间为td (μs)、脉冲幅值电压
为Um (V)的单极性脉冲电压加到匝数为N 的脉冲变压器绕组上时，在每一个脉冲结束时，铁芯中的磁感应强度增量ΔB (T)为： ΔB = Um td / NSc × 10-2 其中Sc为铁芯的有效截面积（cm2）。即磁感应强度增量ΔB 与脉冲电压的面积（伏秒乘积）成正比。对输出单向脉冲时，ΔB=Bm-Br , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时，ΔB = Bm + Br 。在脉冲状态下，由动态脉冲磁滞回线的ΔB 与相应的ΔHp 之比为脉冲磁导率μp。理想的脉冲波形是指矩形脉冲波，由于电路的参数影响，实际的脉冲波形与矩形脉冲有所差异，经常会发生畸变。比如脉冲前沿的上升时间tr 与脉冲变压器的漏电感Ls、绕组和结构零件导致的分布电容Cs 成比例，脉冲顶降λ 与励磁电感Lm成反比，另外涡流损耗因素也会影响输出的脉冲波形。
脉冲变压器的漏电感 Ls = 4βπN21 lm / h
脉冲变压器的初级励磁电感 Lm = 4μπp Sc N2 / l ×10-9
涡流损耗 Pe = Um d2td lF / 12 N21 Scρ
β为与绕组结构型式有关的系数，lm为绕组线圈的平均匝长，h 为绕组线圈的宽度，N1为初级绕组匝数，l为铁芯的平均磁路长度，Sc为铁芯的截面积，μp为铁芯的脉冲磁导率，ρ 为铁芯材料的电阻率，d为铁芯材料的厚度，F为脉冲重复频率。
从以上公式可以看出，在给定的匝数和铁芯截面积时，脉冲宽度愈大，要求铁芯材料的磁感应强度的变化量ΔB 也越大；在脉冲宽度给定时，提高铁芯材料的磁感应强度变化量ΔB，可以大大减少脉冲变压器铁芯的截面积和磁化绕组的匝数，即可缩小脉冲变压器的体积。要减小脉冲波形前沿的失真，应尽量减小脉冲变压器的漏电感和分布电容，为此需使脉冲变压器的绕组匝数尽可能的少，这就要求使用具有较高脉冲磁导率的材料。为减小顶降，要尽可能的提高初级励磁电感量Lm，这就要求铁芯材料具有较高的脉冲磁导率μp。为减小涡流损耗，应选用电阻率高、厚度尽量薄的软磁带材作为铁芯材料，尤其是对重复频率高、脉冲宽度大的脉冲变压器更是如此。
脉冲变压器对铁芯材料的要求为：
① 高饱和磁感应强度Bs 值；
② 高的脉冲磁导率，能用较小的铁芯尺寸获得足够大的励磁电感；
③ 大功率单极性脉冲变压器要求铁芯具有大的磁感应强度增量ΔB,使用低剩磁感应材料；当采用附加直流偏磁时，要求铁芯具有高矩形比，小矫顽力Hc。
④ 小功率脉冲变压器要求铁芯的起始脉冲磁导率高；
⑤ 损耗小。
铁氧体磁芯的电阻率高、频率范围宽、成本低，在小功率脉冲变压器中应用较多，但其ΔB
和μp 均较低，温度稳定性差，一般用于对顶降和后沿要求不高的场合。
(三) 电感器磁芯
铁芯电感器是一种基本元件，在电路中电感器对于电流的变化具有阻抗的作用, 在电子设备中应用极为广泛。对电感器的主要要求有以下几点：
① 在一定温度下长期工作时，电感器的电感量随时间的变化率应保持最小；
② 在给定工作温度变化范围内，电感量的温度系数应保持在容许限度之内；
③ 电感器的电损耗和磁损耗低；
④ 非线性歧变小；
⑤ 价格低，体积小。
电感元件与电感量L、品质因素Q、铁芯重量W、绕线的直流电阻R 有着密切的关系。
电感L 抗拒交流电流的能力用感抗值ZL来表示： ZL ＝ 2πfL , 频率f 越高，感抗值ZL 越大/ca> 这也是我参考别人的
电子行业中在印制线路板过程中每个环节不单有大量的废水产生，这一工业的主要污染物是重金属镍，电子工业的废水特征是排放量大、含有腐蚀成分、成分多样化，而重金属元素对人体健康以及自然界中的鱼种、浮游生物有着巨大的危害，严重时可以造成粮食作物减产或禽畜的死亡。
本文简单介绍一下电子工业的电路板废水处理工艺：
对于含镍废水需进行破氰处理，然后在经过破氰处理的含镍废水通过水泵流入调节池中。
往含镍废水中加入熟石灰主要是为了调节ph值至9~ 10，这时加入氧化剂(去除残
留氢氰根)，经过沉淀处理后就会得到第一滤液和滤渣。
将第一滤液的ph值调节至7 ~ 8加入金属捕捉剂强碱、絮凝剂以及助凝剂，充分反应后会形成污泥和第二滤液。
将第二滤液的ph值调节至中性，调节后的滤液流入生化系统的水解酸化池，向水解酸化池中引入经过二级处理的综合污水，在进水结束后持续搅拌0
5小时。
在缺氧搅拌的过程中将难降解的大分子有机物质转化为相对易降解的小分子有机物质，形成第三滤液。
最后按环境规定必须做严格处理，满足排放标准即可排放。
由于不用的工厂生产的电子设备不同，工业污水的成分不同，大部分含有硫酸镍、氯化镍和硝酸镍等污染物，成份差异较大，因此不同的类型的工业废水制定环境处理方案是不一样。
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