專利名稱：銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，特別針對印刷電路 板業、表面處理業、線材加工業等制程所產生含銅為主的重金屬污泥提供資材化回收純化 處理，有效地將含銅污泥回收制成高純度氧化銅再生產品，符合商用氧化銅產品規格，作為 制程中電解銅原物料，取代碳酸銅原物料，大幅降低有害污泥處理費用，并創造高回收經濟 價值。
背景技術：
由于含銅污泥屬于人造礦物的耗竭性有限金屬資源，無法再生，且其中銅含量明 顯高于銅礦可開采0.5%品位下限，為值得回收的金屬資源。含銅污泥資源化回收方式分為 濕式與干式冶金二類，濕式方法有酸溶、堿溶將目的金屬溶出后，純化回收有價金屬，如將 含銅污泥經酸浸漬與溶媒萃取等純后處理流程后，回收制成硫酸銅溶液，但操作成本偏高 與再生產品單價相對較低，浸漬后殘渣無法符合TCLP標準，且過濾脫水也造成業者困擾。 相較于濕法處理，目前國內大都采集中回收，利用干式冶煉方式處理含銅重金屬污泥，使用 大量熱、電能將污泥中的水分蒸發，達到污泥減容、減量，藉以提高有價金屬含量，經處理后 轉往他國銅冶煉廠進行銅回收，造成操作處理費用相對偏高、衍生耗能與煙塵環保等問題 以及銅金屬資源無法留在國內循環利用，甚為可惜。根據調查與統計推估，國內產出之電路 板產業含銅污泥每年約31，000噸，銅箔廠污泥發生量每年約21，000噸，電鍍污泥的推估 量每年約為94，000噸，因此電路板業與電鍍業等金屬表面處理業之每年污泥推估量約為 146，000噸。一般而言，制備氧化銅粉末的常用合成方法為(1)水熱法(2)化學沉淀法(3) 溶膠-凝膠法與(4)微乳液法。由于氧化銅細粉能作為用途廣泛的多功能無機材料，具獨 特的電性、磁性、催化活性物質等特性，廣泛地應用于磁性儲存材料、氣體感測器、太陽能電 池、催化劑載體以及電極活性材料等重要領域。本資材化處理目的，將含銅污泥利用酸浸漬 與選擇性氨浸漬二階段回收并制成高純度的氧化銅細粉之再生產品，并符合商用碳酸銅產 品規格，作為電解銅原物料，取代氧化銅原物料，創造高回收經濟價值。
發明內容本實用新型的發明目的，其主要系在提供對銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝 置，且處理過程中添加硫酸與強氧化劑去除制程所產生高油脂有機物，利用選擇性氨浸漬 程序，回收純化堿式碳酸銅溶液，過程中將氨浸漬后殘渣采用循環浸漬提高銅回收率，改善 傳統氨浸漬偏低的銅回收率，并利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸漬藥劑添加量。然而生 成碳酸銅的堿液導入廢水系統合并處理，大幅減低堿添加量，最后再利用去氯水反覆水洗 方式去除氯等不純物，產物符合氧化銅商業產品規格。本資材化處理技術相對于其他濕式 回收處理方式有較低操作費用與較大的回收經濟效益。本實用新型的技術方案是一種銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，包括 有[0005]一污泥暫存槽，供存放含銅污泥餅；一調勻槽，將污泥加熱水混拌調漿，形成均勻漿體；—酸浸漬氧化反應槽，與調勻槽連接，系漿體加入適量之硫酸與雙氧水等藥劑，維持反應槽PH值小于3. 0，過程中持續加熱、曝氣與攪拌，使得污泥中重金屬氫氧化物浸漬溶 出為金屬離子態與浮油層；一固液分離機，與酸浸漬氧化反應槽連接，將酸浸漬氧化反應槽之含銅浮油溶液 進行固液分離，去除浮油，形成高濃度含銅溶液及廢油渣，高濃度含銅溶液直接導入氨浸漬 反應槽；一氨浸漬反應槽，與固液分離機連接，高濃度含銅溶液適量添加氨水與碳酸銨等 藥劑，維持反應槽中溶液PH值介于9. 0 10. 0，浸漬純化過程中持續加熱攪拌，加速反應進 行，反應完成后形成深藍色銅氨錯離子溶液(Cu (NH3)42+) complexes)與殘渣；一碳酸銅反應槽，與固液分離機連接，將銅氨錯離子溶液(Cu(NH3)42+)添加液堿等 藥劑，調整溶液PH值為11. 0，反應逐漸形成堿式碳酸銅溶液；一堿液暫存槽，供存放來自碳酸銅反應槽過濾后的高PH值濾液；一清洗槽，將碳酸銅固體產物經反覆水洗過濾后，降低溶液中含氯量等不純物；一焙燒爐系將水洗后的碳酸銅產物進行被燒與時間控制，經由結晶相轉變，形成 高純度氧化銅細粉；一電腦監測記錄儀系針對調勻槽、酸浸漬氧化反應槽、氨浸漬反應槽、碳酸銅反 應槽與焙燒爐進行反應參數設定、顯示、監測與記錄。上述污泥暫存槽與堿液暫存槽系為耐酸堿之儲存槽。上述調勻槽、殘渣調勻中繼槽與清洗槽皆為耐酸堿桶槽，裝置為可調速攪拌機所 構成。上述酸浸漬氧化反應槽、氨浸漬反應槽與碳酸銅反應槽皆為耐酸堿反應槽，裝置 包含一可調速攪拌機、一可調速空氣曝氣機、一加熱控制器。上述固液分離機可為帶濾式、離心式、螺桿式、圓胴真空過濾式或板框式壓濾機或 真空過濾機或離心機。上述電腦監測記錄儀系為一全自動電腦連線監測儀，針對調勻槽、酸浸漬氧化反 應槽、氨浸漬反應槽、碳酸銅反應槽與焙燒爐進行反應參數，包括反應溫度、反應時間、PH與 ORP等參數之設定、顯示、監控、警示與自動記錄。
圖1為本實用新型的裝置示意圖；附圖中標注說明10 污泥暫存槽20 調勻槽21:殘渣調勻中繼槽30:酸浸漬氧化反應槽40 固液分離機(1)41 固液分離機(2)42 固液分離機(3)43 固液分離機(4)50 氨浸漬反應槽60 碳酸銅反應槽70 堿液暫存槽80 清洗槽[0028]90:焙燒爐100:電腦監測記錄儀S:固相L:液相M:混合相 W:訊號線
具體實施方式
有關本實用新型為達上述之使用目的與功效，所采用之技術手段，茲舉出較佳可 行之實施例，并配合圖示所示，詳述如下首先，如圖1所示本實施例之銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，主要系由 污泥暫存槽10、調勻槽20、殘渣調勻中繼槽21、酸浸漬氧化反應槽30、固液分離機(1)40、固 液分離機(2)41、固液分離機(3)42、固液分離機(4)43、氨浸漬反應槽50、碳酸銅反應槽60、 堿液暫存槽70、清洗槽80、焙燒爐90與電腦監測記錄儀100所組成。其中污泥暫存槽10， 供暫存含銅污泥之用，調勻槽20與污泥暫存槽10連接，導入污泥與熱水混拌調漿，槽體包 含一幫浦、一控制閥、一流量計、一攪拌器、一加熱器與一溫控器，系于槽內利用控 制閥與流 量計添加定量之熱水(依熱水濕基含銅污泥之最佳操作比例5 1)操作并進行反應溫度 為攝氏80度調漿程序，將污泥形成均勻漿體。酸浸漬氧化反應槽30與調勻槽20連接，導入 漿體加入適當硫酸與雙氧水等藥劑，槽體包含一幫浦、一控制閥、一流量計、一 PH計、一 ORP 計、一曝氣導管、一攪拌器、一加熱器與一溫控器，系于槽內利用控制閥控制漿體流量與添 加藥劑調整最適當之PH值與ORP電位值，并進行反應溫度為攝氏80度酸浸漬氧化程序，將 污泥中重金屬氫氧化物浸漬溶出為金屬離子態與浮油層。固液分離機(1)40與酸浸漬氧化 反應槽30連接，將酸浸漬氧化反應后過濾去除浮油，形成液相的含銅溶液及與固相的廢油 渣。氨浸漬反應槽50與固液分離機(1)40連接，導入含銅溶液加入適當氨水與碳酸銨等藥 齊U，槽體包含一幫浦、一控制閥、一流量計、一 PH計、一 ORP計、一曝氣導管、一攪拌器、一蒸 氨器、一冷凝回收管、一加熱器與一溫控器，系于槽內利用控制閥控制流量與添加藥劑調整 最適當之PH值與ORP電位值，并進行反應溫度為攝氏80度氨浸漬程序，將形成深藍色銅氨 錯離子溶液(Cu (NH3)42+) complexes)，并利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸漬藥劑添加量。 固液分離機(2)41與氨浸漬反應槽50連接，將過濾分離成氨錯離子溶液與固相殘渣。殘渣 調勻中繼槽21與固液分離機(2)41連接，集中氨浸漬后殘渣，采取循環浸漬純化方式，導 入調勻槽20重復浸漬，藉以提高銅回收率，最終殘渣再進行無害化處理。碳酸銅反應槽60 與固液分離機(2)41連接，將氨浸漬后的銅氨錯離子溶液中添加適當液堿藥劑，槽體包含 一幫浦、一控制閥、一流量計、一 PH計、一 ORP計、一曝氣導管、一攪拌器、一加熱器與一溫控 器，系于槽內利用控制閥控制流量與調整最適當之PH值與ORP電位值，待加堿反應后逐步 形成堿式碳酸銅溶液。固液分離機(3) 42與碳酸銅反應槽60連接，將過濾分離堿式碳酸銅 與堿液。堿液暫存槽70與固液分離機(3) 42連接，暫存高pH值堿液，并導入廢水系統合并 處理，大幅減低液堿中和藥劑之添加量。清洗槽80與固液分離機(3) 42連接，將固液分離機 (3)42分離后的堿式碳酸銅沉淀物經由重復的水洗步驟，去除氯等不純物，導入廢水系統合 并處理。固液分離機(4) 43與清洗槽80連接，過濾分離含氯等不純物。焙燒爐90與固液 分離機(4) 43連接，將過濾后的堿式碳酸銅產物利用焙燒溫度600°C，反應時間3小時進行 碳酸銅晶相轉變，形成高純度氧化銅細粉。電腦監測記錄儀100與焙燒爐90連接，針對調 勻槽、酸浸漬氧化反應槽、氨浸漬反應槽、碳酸銅反應槽與焙燒爐進行反應參數(包括反應 溫度、反應時間、PH值與ORP等)設定、顯示、監控、警示與記錄。另外污泥暫存槽10、調勻槽20、酸浸漬氧化反應槽30、氨浸漬反應槽50、碳酸銅反應槽60、堿液暫存槽70與清洗槽 80皆是利用耐沖擊與耐酸堿材質制成之槽體。經由以上說明可知，本創作確實具有如下優點1.本裝置利用酸浸漬氧化程序，將金屬氫氧化物溶為金屬離子，并添加強氧化劑 去除高油脂有機物。2.本裝置利用選擇性氨浸漬程序，回收純化堿式碳酸銅。3.本裝置利用循環浸漬提高殘渣中銅回收率，改善傳統氨浸漬偏低的銅回收率。4.本裝置利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸漬藥劑添加量。5.本裝置生成碳酸銅的堿液導入廢水系統合并處理，大幅減低中和藥劑_液堿添加量。6.本裝置反覆水洗方式除氯等不純物，產物符合氧化銅商品規格。7.本裝置相對于其他處理方式，具有低投資成本、低處理成本、高經濟回收效益。 除了降低銅污泥的環境污染，更進而促進含銅為主重金屬污泥的資材化，并減緩天然資源 耗竭的速度，故為一新穎且具有實用性的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置。8.本裝置之處理設備大小可依據不同工廠處理規模調整使用，因此符合目前國內 相關銅污泥發生量之行業別處理現況之需求，以供搭配實際處理上之需要，極具有產業可 利用性與推廣性。
權利要求一種銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是包括有一種污泥暫存槽；一種調勻槽；一酸浸漬氧化反應槽，與調勻槽連接；一固液分離機，與酸浸漬氧化反應槽連接；一氨浸漬反應槽，與固液分離機連接；一碳酸銅反應槽，與固液分離機連接；一堿液暫存槽；一清洗槽；一焙燒爐；一電腦監測記錄儀。
2.如權利要求1所述的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是其中污泥暫 存槽與堿液暫存槽系為耐酸堿之儲存槽。
3.如權利要求1所述的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是其中調勻 槽、殘渣調勻中繼槽與清洗槽皆為耐酸堿桶槽，裝置為可調速攪拌機所構成。
4.如權利要求1所述的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是其中酸浸漬 氧化反應槽、氨浸漬反應槽與碳酸銅反應槽皆為耐酸堿反應槽，裝置包含一可調速攪拌機、 一可調速空氣曝氣機、一加熱控制器。
5.如權利要求1所述的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是所述固液 分離機可為帶濾式、離心式、螺桿式、圓胴真空過濾式或板框式壓濾機或真空過濾機或離心 機。
6.如權利要求1所述的銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其特征是所述電腦監 測記錄儀系為一全自動電腦連線監測儀。
專利摘要本實用新型系在提供一種銅污泥資材化回收高純度氧化銅之裝置，其系由污泥暫存槽、調勻槽、酸浸漬氧化反應槽、固液分離機、氨浸漬反應槽、碳酸銅反應槽、殘渣調勻中繼槽、堿液暫存槽、清洗槽、焙燒爐與電腦監測記錄儀所構成；銅污泥藉由本裝置進行資材化處理后，回收所得高純度氧化銅細粉產物之銅含量與不純物皆符合商用氧化銅要求，作為后段電解銅原料，且利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸漬藥劑添加量以及過濾后堿液可回收導入廢水系統合并處理，做為中和劑再使用，相對于其他處理方式，本實用新型具有低操作費用與高回收經濟效益。
文檔編號C22B3/08GK201587966SQ200920163079
公開日2010年9月22日 申請日期2009年8月12日 優先權日2009年8月12日
發明者劉顯模, 劉顯欽, 吳俊毅, 楊志豪, 郭志陽, 陳偉圣 申請人:東又悅企業股份有限公司