专利名称：铜回收处理方法
技术领域：
本发明及类，特别涉及一种铜回收处理方法，尤指一种可整合于电路板制造厂的废水处理系统的铜回收处理方法。
背景技术：
众所周知，电路板制造厂使用大量的金属铜；在制造电路板及导线架过程，蚀刻及显影等步骤会洗出部分的铜金属；换言之，电路板等铜制程工厂的废水或废液中会有大量有价值的铜，含铜废水、含铜污泥或废液中的铜必须被转换成氧化铜或氢氧化铜，方有高利用价值，然而，目前尚未有回收处理技术可将含铜废水、含铜污泥或含铜废液的铜有效转化成氧化铜或氢氧化铜而同时又无污泥产出的问题。故以经济观点而言，亟需发展出一种可将含铜废水、废液及含铜污泥的铜直接转化成氧化铜或氢氧化铜的技术，以提高废弃物回收再利用的价值，同时在工厂的废水处理端就地解决污泥产出问题，避免污泥委外处理所需的成本；随着科技的发展及普及化，电子产品的相关元件，尤其是电路板的产值已超过数千亿元件，因为其制程使用大量的化学药剂及金属材料，使得所产生的废液及废弃物除了含有多种有机废弃物外，更含有大量的铜、铅及镍等重金属离子，此等大量重金属若未能妥善处理，并将造成严重的环境污染且可能危及人体健康；以印刷电路板制造而言，在生产操作过程中会间歇或连续排放出各类无机或有机的高浓度废弃槽液及低浓度清洗废水；电路板厂内部分高浓度废弃槽液偏属强酸或强碱，且废液中含有高浓度的重金属成分等；目前关于处理含铜废水或废液的方法，不外乎将取自电路板制造厂排放的原废水或废液加以脱水及中和酸碱值以达法定排放标准，换言之，废弃物并无法完全消除，充其量不过是降低废弃物对于环境的冲击；另一方面对工厂而言，处理废水或废液必须委外代为处理，增加工厂的营运成本；随着废弃物不断地累积增加，如何解决废弃物产生或是完全再利用废弃物，使我们有限的生活环境品质不再受到废弃物的威胁，方为环境保护的上策；再者，由于目前金属原物料价格高涨，若能将含这些高经济价值的金属化合物回收，也可同时提高制造厂的获利能力；目前业界多针对各制程废水或废弃物进行回收再利用的研究，如含氧化铜的废液可利用与碱性溶液混合，析出氧化铜；从含氯化铜蚀刻废液中回收氧化铜，蚀刻废液与酸碱值大于等于11的碱性水溶液在50℃的温度下混合，溶解于混合溶液中的铜离子经沉降后转化成为氧化铜；选自硫酸、硝酸及盐酸等或多种强酸及高/过氧化物(强氧化剂)与含高分子凝集剂的含铜污泥混合，以进行裂解反应，以释出含高分子凝集剂的含铜污泥混合，以进行裂解反应，以释出含高分子凝集剂及金属金属氯氧化物的混合液，调整混合液的酸碱值至酸性，取出高分子凝集剂，再将剩余的液体调成碱性后，分离出氧化铜；另外，关于利用强酸及强氧化剂从含铜污泥回收铜的方法，也已揭露在美国专利第6027543号、美国专利第4670052号及英国专利第2118536号；该等技术因为强氧化剂的氧化作用会产生大量的具氧化能力的气体，因此需要增设涤气塔收集这些气体，以避免危害厂区的人员并可进一步回收利用。
虽然已经有上述技术回收处理特定废液、废水或废弃物，但是上述技术或方法多仅处理单一制程的废弃液或废弃物，铜蚀刻废液、氯化铜液或含铜污泥，仍未能完全解决其他制程的污染；此外，上述技术仍旧会产出另外的废液、废水或废弃物，而致无法避免委外处理费用的支出；上述技术中，尚有利用氧化铜为处理药剂，然而当今金属原物料的价格持续飙涨，因此利用氯化铜为处理药剂的铜回收方法面临到成本逐步垫高的窘境，如何寻求替代方案而又能达到高效益的铜回收方法是业界目前迫切需要解决的问题；另外，印刷电路板制造厂各制程废液或废弃物中最大量者应属用酸性含铜清洗废液，但因为其含铜量非常低，仅约200ppm，故从未被视为铜回收处理的对象，然而其产出量庞大且酸碱值极低约0.7以上，若能将其妥善处理，甚至对于铜回收处理有帮助，则大幅降低制造厂废水处理的困扰；因此，亟需要一种解决至少一种制程废液或废弃物回收问题且可达到实质降低废弃物处理成本的铜回收处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜回收处理方法，解决了现有印刷电路板制造厂各制程废液或废弃物中酸性含铜废液、含铜污泥及含铜清洗液等对环境的污染及铜等贵金属的回收等问题。
本发明的技术方案包括一污泥浆制备步骤，一反应步骤及视需要一压滤步骤；在污泥浆制备步骤中，污泥浆制备的成分包括a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液，c)酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物，d)酸性含铜清洗水废液，其中将成分a)、b)及c)混合，或将成分a)与d)混合，形成一污泥浆；所得的污泥浆的酸碱值控制在2～6.99。
在反应步骤中，加入碱性氢氧化物，使其与该污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液；碱性氢氧化物与污泥浆的比例为1～2.5∶5。
在反应步骤之后，还包括一压滤步骤，将上述溶液压滤，得到一固体及一过滤液；所得的固体为氧化铜；反应至少1小时；反应完成所得的反应产生溶液的酸碱值控制在8.5～9.5。
反应中所用碱性氢氧化物包含NaOH、KOH等碱性溶液，及其固体；反应所用碱性氢氧化物的浓度为20～90％以上；反应步骤的酸碱值为9～13。
将该过滤液循环回到电路板制造厂的废水处理系统，用以调整原有废水处理系统废水的碱性；污泥浆制备步骤还包括使用自来水及/或压滤水；反应步骤中还包括将氯化铜液加入污泥浆与液碱一起进行反应；压滤水回流至反应步骤及/或回流至污泥浆制备步骤；成分a)与成分b)c)重量比例为一重量份数以下的含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，二重量份数以上的酸性蚀刻含铜废液，及一重量份数以下的酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物；将一重量份数的含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥及至少一重量份数的酸性含铜清洗水废液搅拌均匀，形成一污泥浆；还包括将含SPS酸性废液加入反应步骤；污泥饼包括干燥污泥。
本发明的另一目的在于提供一种铜回收处理系统，其至少包括一污泥浆制备单元，其中将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液及c)酸性含铜微蚀液和剥持架酸性含铜微蚀液混合物加入混合，或将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥及d)酸性含铜清洗水废液混合，形成一污泥浆；一反应单元，与该污泥浆制备单元连接，其中加入碱性氢氧化物，使其与污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液；该系统还包括一连接反应单元的压滤单元。
本发明的优点在于不需要藉由强氧化剂的氧化反应，仅需先将污泥饼变成可搅拌的含铜污泥浆，即可直接进行形成氧化铜的反应，因此不但不需要承担强氧化剂购买的成本，也不需要担心具氧化能力气体可能危急人体健康及环境安全而衍生气体收集或回收等问题；处理过程不会产生大量烟雾，腐蚀性低纯强酸很多，因此相比于常用的处理技术，本发明的重金属回收方法可明显提高操作安全性。
图1至图3为本发明铜回收处理系统的示意图。
具体实施例方式以电路板制程为例，其制程单元包括表面处理，蚀刻阻剂转移，蚀刻阻剂转移后蚀刻，去蚀刻阻剂，黑/棕氧化，钻孔，除胶渣，镀通孔，抗镀阻剂转移，线路镀铜，镀锡铅，去抗镀阻剂及蚀刻，剥除锡铅，印防焊绿漆，镀镍镀金及喷锡等，其中可能产生含铜废液的制程单元包括蚀刻(电路板内外层)、镀通孔及线路镀铜；电路板内外层蚀刻制程使用的槽液成分包括氯化铁、氯化铜、氯化铵和氨水，因此该制程产生的废液包括氯化铁、氯化铜及氯化铵等废液；镀通孔包括整孔/调整，微蚀，活化，加速化及化学铜沉积，其中微蚀制程使用硫酸/双氧水，过硫酸钠或过硫酸铵；化学铜沉积制程使用的铜酮液包括铜盐(硫酸铜)，EDTA或酒石酸盐螯合剂及氢氧化钠酸碱值控制剂等。
印刷电路板制造厂通常本身具有一废水处理厂，用以处理来自各制程的废液及废水，其中废液及废水包含多种重金属，例如铜、锡、铅及金等；收集来自各制程的废液的混合废液的酸碱值约为2～3，添加如氯化铁等物质将混合废液的酸碱值调高至碱性，即pH7～9，再加入高分子凝集剂形成浓缩污泥，再行压滤后，所得的固体为含水量约70％以上的污泥饼，而压滤也是为可直接排放的排放水。
本发明系统中将处理废液来源包括经过浓缩的含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥，含铜量≥1％，电路板内外层蚀刻制程产生的酸性蚀刻含铜废液，含铜量≥8％，微蚀制程产生的微蚀酸性含铜微蚀液，含铜量≥0.1％，含铜固态废弃物、高浓度强酸废液、浓缩污泥、污泥饼及酸性含铜清洗水废液。
含铜浓缩污泥是产生于目前电路板制造厂将化学铜制程的废水先通入一酸化槽调整酸碱值至2～3，加入氯化铁或多价氯化铝搅拌均匀，再导入浸碱槽，使其酸碱值调整至酸碱值8～10后形成氢气化物悬浮液，再将聚合物加入，以加速悬浮液颗粒沉淀；沉淀在浸碱槽底部的沉淀物抽送至浓缩槽进行浓缩，最后经过板压机压制成含水量约70％、含铜量约7％的含铜浓缩污泥；再将上层液经酸碱值调整槽调整至酸碱值6～9后再行放流。
酸性蚀刻含铜废液主要含有氯化铜，过氧化氢及氯化氢，酸碱值小于0.5；酸性含铜微蚀液主要含有过氧化氢及硫酸，酸碱值小于1.5；剥挂架酸性含铜微蚀液主要包含过氧化氢及硝酸铜，酸碱值小于1.3；所说的高浓度强酸废液指印刷电路板所有制程中使用高浓度强酸溶液而产生但尚未与其他废液稀释的高浓度强酸废液，例如包括酸性微蚀制程及剥挂架制程等产生的高浓度强酸废液，其中强酸包括硝酸，硫酸及盐酸，强酸废液也包括含铜物质；所说的含铜固态废弃物指来自裁板制程的废边料、层压制程的废铜箔、成型制程的废成型边料及废整边属及品检测试的废板等固体含铜废弃物；所说的液碱是指浓度约45％以上的强碱，例如氢氧化钠及氢氧化钾等强碱液体；同理，固碱为例如氢氧化钠及氢氧化钾等强碱固体；上述液碱可由固碱溶于水或溶液后而得；所说的浓缩污泥是指印刷电路板废水槽的混合废液在碱性条件下加入高分子凝集剂所得，其含铜量约1～3％；所说的污泥浆是指藉由污泥饼与酸性含铜清洗水废液搅拌混合而形成，其中污泥浆的浓度只要达到使搅拌叶片可搅动并可经泵抽送至反应槽的粘稠度即可；浓缩污泥也可在此步骤中加入，以提高污泥浆的铜含量及达到消化浓缩污泥量的目的；所说的污泥饼是指浓缩污泥经压滤后所得的固体，其含水量至少70％，含铜量约7％，酸碱值约为7.5～9；同理，干燥污泥为浓缩污泥进一步去水后所得的固体，含水量约10％，然而其含铜量可增加一倍；所说的酸性含铜清洗水废液是指含铜量约200ppm，酸碱值0.7以上，来自印刷电路板蚀刻制程中清洗蚀刻液的大量清洗水废液。
以铜的加收处理为例根据本发明的另一目的提供一种铜回收处理方法，至少包括一污泥浆制备步骤、一反应步骤及视需要一压滤步骤；在污泥浆制备步骤中，污泥浆制备的成分包括a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液，c)酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物，d)酸性含铜清洗水废液，其中将成分a)、b)及c)混合，或将成分a)与d)混合，形面一污泥浆。
本发明在实际使用时，污泥浆制备步骤中将适量，较佳以一重量份数的污泥饼及至少一重量份数的酸性含铜清洗水废液搅拌均匀，形成污泥浆；或者是将一重量份数的干燥污泥磨成粉末，再加入至少一重量份数的酸性含铜清洗水废液搅拌均匀，形成污泥浆；所得的污泥浆的酸碱值控制在2～6.99。
含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥中的聚合物会被酸性蚀刻含铜废液及酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液的混合物中所含的强酸分解成悬浮微粒；其中，污泥浆制备步骤还包括使用自来水及/或压滤水；污泥饼包括干燥污泥粉末；在反应步骤里，液碱的重量占其他反应物总重量的至少17％；此反应为生热反应，温度达到至少70℃，反应期间的酸碱值应为12以上，即可反应生成含氧化铜反应产物；在反应步骤中，加入碱性氢氧化物，使其与污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液；碱性氢氧化物与污泥浆的比例为1～2.5∶5；反应时间至少1小时；反应步骤中还包括将氯化铜液加入污泥浆与液碱一起进行反应；成分a)与成分b)c)重量比为一重量份数以下的含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，二重量份数以上的酸性蚀刻含铜废液，及一重量份数以下的酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物；
将一重量份数的含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥及至少一重量份数的酸性含铜清洗水废液搅拌均匀，形成一污泥浆；含SPS酸性废液、硝酸、硫酸，液碱及污泥浆置入进行反应；该情况里，将含SPS酸性废液、硝酸及硫酸共0.5以上的重量份数加入反应步骤，其中液碱的重量占含SPS酸性废液、硝酸、硫酸及污泥浆总重量的至少17％；含SPS酸性废液中的SPS是指聚苯乙烯(Syndiotactic PolyStyrene)，其熔点高达270℃，具有优良耐热性、化学性和电气性能；该SPS酸性废液与用于本发明的硝酸与硫酸废液的组成不同，含有例如界面活性剂等；其中所说的硝酸及硫酸可以是市售的工业用硝酸及硫酸，或者是印刷电路板所有制程中使用酸性溶液进行微蚀制程，例如黑/棕氧化、镀通孔、全板镀铜、线路镀铜及镀锡铅所产生的酸性废液或上述的高浓度强酸废液；酸性微蚀废液的酸碱值约为0.3以上，主要含有硫酸、硝酸等物质，含铜量约200ppm以上；较佳采用上述的高浓度强酸废液，因为不但可以消耗印刷电路板制造厂内所产生的废液，而且高浓度强酸废液在本发明的处理过程不会产生大量烟雾，腐蚀性低于纯强酸很多，因此可明显提高操作安全性。
依碱性氢氧化物，含氢氧化钠、氢氧化钾、液碱及其固态碱等与污泥浆的比例等于1～2.5∶5，将碱性氢氧化物，含氢氧化钠、氢氧化钾、液碱及其固态碱等与取自污泥浆储存槽内的污泥浆放入结晶反应槽C，自然反应温度约上升至80℃左右，搅拌使其反应至少1小时左右，较佳大约2小时；其中，液碱可为电路板制造厂本身制程使用的碱性氢氧化物，含氢氧化钠、氢氧化钾、液碱及其固态碱等，例如NaOH、KOH等碱性溶液；碱性氢氧化物，含氢氧化钠、氢氧化钾、液碱及其固态碱等的浓度为20～90％以上，较佳为20～50％；反应过程中，较佳控制其酸碱值9～13，藉由酸碱值监测器或感测器监控，一旦发现酸碱值接近9时，即立刻适量加入取自原料储存槽内的原料，以维持酸碱值9～13的反应条件；
反应完成所得的反应产生溶液的酸碱值控制在8.5～9.5；加入污泥浆时会使反应物的酸碱值降低，为使反应物的酸碱值维持在12以上，可适时调高液碱的使用量；反应完成所得的含氧化铜反应产物的酸碱值应控制在8.5～9.5，可利用酸性含铜清洗水废液将反应完成后过高的酸碱值降至所要的酸碱值范围内；在反应步骤之后，还包括一压滤步骤，将上述溶液压滤，得到一固体及一过滤液；所得的固体为氧化铜；上述的反应产物进行压滤去水，得到一含氧化铜固体，其含水量约50～70％，其含铜量占含氧化铜固体重量约10％以上；应了解，压滤后所得含氧化铜饼除含有该任何形式的氧化铜外，尚有其他金属杂质，本实施例内所称铜占氧化铜固态物的重量比是指氧化铜内的铜占该固态物的重量百分比；将该过滤液循环回到电路板制造厂的废水处理系统，用以调整原有废水处理系统废水的碱性；压滤水回流至反应步骤及/或回流至污泥浆制备步骤。
本发明的另一目的，提供一种铜回收处理系统，至少包括一污泥浆制备单元，其中将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液及c)酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物加入混合，或将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥及d)酸性含铜清洗水废液混合，形成一污泥浆；一反应单元，与该污泥浆制备单元连接，其中加入碱性氢氧化物，使其与污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液；本发明的铜回收处理系统还包括一连接该反应单元的压滤单元；本发明的铜回收处理系统至少包括依序连接的一污泥浆制备单元，一反应单元及一压滤单元，及视需要连接一压滤单元的干燥单元及一连接污泥浆制备单元的研磨单元；连接污泥浆制备单元、反应单元及压滤单元连接所用的管路，其材质须为耐强酸强碱，其管径视处理吨数而定，只要不会容易阻塞管路即可，而其长度则视现场各制程废液/废弃物出口的远近及各单元位置配置的关系而定。
如图1所示，为根据本发明的一具体实施例，一种铜回收处理系统的示意图；本发明的铜回收处理系统包括一污泥浆制备单元A，一反应单元B及一压滤单元C；酸性蚀刻含铜废液、含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥、及酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液的混合物分别经由一酸性蚀刻含铜废液2、一含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥管1，及一酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液的混合物管3加入污泥浆制备单元A；上述酸性蚀刻含铜废液、含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥、及酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液的混合物搅拌直到粘稠状的含铜污泥饼及/或含铜浓缩污泥分解成可被搅动的污泥浆；还可另设置一包括一污泥浆储存槽连接污泥浆制备单元A，用以储存所得的污泥浆备用；污泥浆制备单元A还可另设置一输入用以调节单元内容物酸碱值的液体管路，如水/压滤液管；污泥浆经一污泥浆管4导入反应单元B；除污泥浆管4以外，反应单元至少包括一液碱管5及一反应产物管7；还包括一氯化铜废液管6；也可以视需要输入用以调节反应物浓度及/或酸碱值的液体管路，如水/压滤管；压滤单元C的排放端可包括一固体管线P及一过滤液管线L，其中过滤液管线L连接于电路板制造厂的废水处理系统、污泥浆制备单元A或反应单元B，用以调整单元内容物的浓度及/或酸碱值。
根据本发明的另一目的，铜回收处理系统包括一污泥饼与酸性含铜清洗水废液置入污泥浆制备单元里混合形成一污泥浆；污泥浆制备单元至少包括一设有搅拌器的搅拌槽，还可视需要包括一连接搅拌槽的污泥浆储槽，用以储存搅拌器里形成的污泥浆；含SPS酸性废液、硝酸、硫酸、液碱及污泥浆可分别经其对应的管路，各自导入反应单元，也可适当地先行混合再导入；例如含SPS酸性废液，硝酸及硫酸可能来自高浓度强酸废液，因此可迳将高浓度强酸废液经一对应管路导入，在反应单元内与液碱及污泥浆进行反应；或者是，另设一些储槽，分别用以储存含SPS酸性废液，强酸与液碱，以稳定输入反应单元内的流量；也可另设置一含氧化铜反应产物储存槽，用以储存反应单元产出的含氧化铜反应产物溶液；含氧化铜反应溶液从反应单元经反应溶液管导入压滤单元进行压滤，得到一含氧化铜饼及一压滤水；压滤单元可另连接一千燥单元，用以干燥上述含氧化铜饼；由于反应单元内添加大量的液碱，为降低槽内的酸碱值，可增设一酸性含铜清洗水废液管，将上述浆化步骤所用的酸性含铜清洗水废液输入反应槽以控制反应槽内的酸碱值；如附图2所示，为根据本发明的另一具体实施例，一种铜回收处理系统的示意图；其包括一污泥浆制备单元A、一反应单元B及一压滤单元C；污泥浆制备单元A包括一污泥饼输送带10，一酸性含铜清洗水废液管20及一污泥浆输送管30；污泥浆制备单元A包括一搅拌槽及一污泥浆储存槽，其中搅拌槽连接污泥饼输送带10及酸性含铜清洗水废液管20，而污泥浆储槽连接污泥浆输送管30，并且在搅拌器与污泥浆储槽设有一连接管连接彼此；当制备污泥浆时，为使污泥饼顺利被搅拌，可先将酸性含铜清洗水废液管20打开，将酸性含铜清洗水废液先输入搅拌器，再打开污泥饼输送带10，将污泥饼输入搅拌器；酸性含铜清洗水废液也可为压滤单元C产出的压滤水；污泥浆输送管30另一端连接反应单元B；反应槽除接有污泥浆输送管30外，还接有一液碱输入管40，一含SPS酸性废液输入管50，一硝酸输入管60，一硫酸输入管70及一含氧化铜反应产物输出管90；反应单元B至少包括一反应槽，其中反应槽内较佳设有一搅拌器，以利反应均匀；反应单元B还可包括一连接反应槽的含氧化铜反应产物储槽；在反应单元B包括反应槽与含氧化铜反应产物储槽的情况里，反应槽连接污泥浆输送管30，液碱输入管40，含SPS酸性废液输入管50，硝酸输入管60及硫酸输入管70，含氧化铜反应产物储槽连接含氧化铜反应产物输出管90，反应槽与含氧化铜反应产物储槽之间有一管线连接彼此；视需要可增设一水管及/或过滤液管连接反应槽B，以适时地调整反应槽内的反应物浓度及/或酸碱值；污泥浆经污泥浆输送管30，液碱经液碱输入管40，含SPS酸性废液经含SPS酸性废液输入管50，硝酸经硝酸输入管60，硫酸经硫酸输入管70置入反应槽，经一段预定反应时间后，形成液态的含氧化铜反应产物；由于反应过程会释出反应热，使整个反应单元B的温度达70℃以上，因此可将含氧化铜反应产物送入含氧化铜反应产物储槽，静置冷却后，再经由含氧化铜反应产物输出管90送至压滤单元C；压滤单元C可为常用的利用压力进行固液分离的装置，例如板压机等；操作的压力至少6公斤以上；压滤单元C包括一含氧化铜固体输出端100及一压滤水输出管110；含氧化铜反应产物经压滤后得到一含氧化铜固体及一压滤水；含氧化铜固体经含氧化铜固体输出端100取出；压滤水经压滤水输出管110可回流至反应单元B作为调整反应槽内浓度之用，或是回流至废水处理厂酸碱值调整池替代部分液碱使用。
如附图3所示，为根据本发明又一具体实施例，一种铜回收处理系统的结构示意图；其包括一污泥浆制备单元A、一反应单元B及一压滤单元C；污泥浆制备单元A包括一污泥饼输送带10，一酸性含铜清洗水废液管20及一污泥浆输送管30；污泥浆制备单元A包括一搅拌槽及一污泥浆储槽，其中搅拌槽连接污泥饼输送带10及酸性含铜清洗水废液管20，而污泥浆储槽连接污泥浆输送管30，并且在搅拌器与污泥浆储槽设有一连接管连接彼此；污泥浆输送管30另一端连接反应单元B；反应槽除接有污泥浆输送管30外，还接有一液碱输入管40，一混合物输入管80及一含氧化铜反应产物输出管90；污泥浆制备单元A可以视需要输入用以调节单元内容物的浓度及/或酸碱值的液体管路，如水/压滤液管；反应单元B至少包括一反应槽，其中反应槽内较佳设有一搅拌器，以利反应均匀；反应单元B还包括一连接反应槽的含氧化铜反应产物储槽；在反应单元B包括反应槽与含氧化铜反应产物储槽的情况里，反应槽连接污泥浆输送管30，液碱输入管40，混合物输入管80，而含氧化铜反应产物储槽则连接含氧化铜反应产物输出管90，反应槽与含氧化铜反应产物储槽之间有一管线连接彼此；视需要可增设一水管/过滤液管连接反应槽B，以适时地调整反应槽内的反应物浓度及/或酸碱值；污泥浆经污泥浆输送管30，液碱经液碱输入管40，含SPS酸性废液、硝酸及硫酸经混合物输入管80置入反应槽，经一段预定反应时间后，形成液态的含氧化铜反应产物；由于反应过程会释出反应热，使整个反应单元B的温达70℃以上，因此可将含氧化铜反应产物送入含氧化铜反应产物储槽，静置冷却后，再经由含氧化铜反应产物输出管90送至压滤单元C；压滤单元C可为常用的利用压力进行固液分离的装置，例如板压机等；操作的压力至少6公斤以上；压滤单元C包括一含氧化铜固体输出端100及一压滤水输出管110；含氧化铜反应产物经压滤后得到一含氧化铜固体及一压滤水；含氧化铜固体经含氧化铜固体输出端100取出；压滤水经压滤水输出管110可回流至反应单元B作为调整反应槽内浓度之用，或是回流至废水处理厂酸碱值调整池替代部分液碱使用；
所说的输入管、输出管，输送管或输送带是指输送液态或固态物质的管路或管线或其他输送装置；上述所有管线或输送管分别经由各自的控制单元，例如控制阀或控制器等，以手动或自动化方式将对应物质输送对应单元里，以控制各单元内所要的酸碱值及配比等。
实施例1将1000公斤的酸性含铜清洗水废液与1000公斤含铜浓缩污泥置入一污泥浆制备单元A，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆。
将650公斤液碱，600公斤含SPS酸性废液、硝酸与硫酸混合物，及上述所得的含铜污泥浆加入在一反应单元里；反应完成后，将含氧化铜反应产物送至压滤单元进行压滤及干燥后，得到约480公斤氧化铜固态物及约2755公斤的压滤水，其中氧化铜占该氧化铜固态物的重量百分比为约20％。
实施例2将1200公斤的酸性含铜清洗水废液，500公斤含铜污泥饼及500公斤含铜干燥污泥经研磨后的粉末置入一污泥浆制备单元A，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将800公斤液碱，1000公斤含SPS酸性废液、硝酸与硫酸混合物，及上述所得的含铜污泥浆加入在一反应单元里；反应完成后，将含氧化铜反应产物送至压滤单元进行压滤及干燥后，得到约375公斤氧化铜固态物及约3220公斤的压滤水，其中氧化铜占该氧化铜固态物的重量百分比为约40％。
实施例3将400克含铜量10％的酸性蚀刻含铜废液，100克含铜量7％的含铜浓缩污泥，及100克含铜量2％的酸性含铜微蚀液和100克硝酸铜的混合物搅拌混合之后，加入245克45％氢氧化钠反应大约2小时，将反应溶液经过压滤，得到约780克过滤液及约158克含氧化铜固态物，其中含氧化铜固态物的含铜量为32％，含水量为55％；过滤液包括NaCl、Na2SO4、NaNO3和H2O。
实施例4将4000公斤的酸性微蚀废液与1000公斤含铜污泥饼加入一搅拌槽，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将600公斤液碱，1000公斤氯化铜液与5000公斤所得的含铜污泥浆加入在一容量为15吨的反应槽里，进行反应后，将反应产物送至压滤单元，得到约384公斤氧化铜固态物及约6100公斤的压滤水，其中铜占该氧化铜固态物的重量百分比为40％。
实施例5将4000公斤的自来水及压滤水混合液与1000公斤含铜污泥饼加入一搅拌槽，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将600公斤液碱，1000公斤氯化铜液与5000公斤所得的含铜污泥浆加入一容量为15吨的反应槽里，进行反应后，将反应产物送至压滤单元，得到约540公斤氧化铜固态物及约6020公斤的压滤水，其中铜占该氧化铜固态物的重量百分比为26％。
实施例6将3500公斤的酸性微蚀废液、500公斤压滤水与1000公斤含铜污泥饼加入一搅拌槽，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将600公斤液碱，1000公斤氯化铜液与5000公斤所得的含铜污泥浆加入在一容量为15吨的反应槽里，进行反应后，将反应产物送至压滤单元，得到约476公斤氧化铜固态物及约6080公斤的压滤水，其中铜占该氧化铜固态物的重量百分比为32％。
实施例7将1000公斤的酸性含铜清洗水废液与1000公斤含铜污泥饼置入一污泥浆制备单元A，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将650公斤液碱，600公斤含SPS酸性废液、硝酸与硫酸混合物，及上述所得的含铜污泥浆加入在一反应单元里；反应完成后，将含氧化铜反应产物送至压滤单元进行压滤及干燥后，得到约480公斤氧化铜固态物及约2755公斤的压滤水，其中氧化铜占该氧化铜固态物的重量百分比为约20％。
实施例8将1200公斤的酸性含铜清洗水废液，500公斤含铜污泥饼及500公斤含铜干燥污泥经研磨后的粉末置入一污泥浆制备单元A，搅拌均匀，形成一含铜污泥浆；将800公斤液碱，1000公斤含SPS酸性废液、硝酸与硫酸混合物，及上述所得的含铜污泥浆加入在一反应单元里；反应完成后，将含氧化铜反应产物送至压滤单元进行压滤及干燥后，得到约375公斤氧化铜固态物及约3220公斤的压滤水，其中氧化铜占该氧化铜固态物的重量百分比为约40％。
由上可知，本发明的铜回收处理系统，不但不产出污泥，而且所有用以处理铜回收的药剂都是取自制造厂本身所用的药剂，例如液碱、制造厂本身产出的废酸或是资源再利用所产生的化合物；因此利用本发明的铜回收处理系统处理含铜废水或废液，不但无添购药剂的成本，而且处理后所得到的化合物，例如氧化铜可成为获利产品，充分提高资源再利用的价值；更重要的是制造厂直接将本发明的铜回收处理系统整合于该厂内的废水排出端，即可在厂内同时处理四种废水或废液，相对于目前制造厂付费委外处理的作法而言，不但大幅降低厂商的废弃物处理成本，而且同时又可增加营运获利，还有利于人体健康和环境安全。
权利要求
1.一种铜回收处理方法，其特征在于该方法包括三个步骤，一是污泥浆制备步骤；二是反应步骤；三是压滤步骤；其中在污泥浆制备步骤中，污泥浆制备的成份包括a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液，c)酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物，d)酸性含铜清洗水废液，上述a)、b)、c)、d)四种废液可以将成份a)、b)及c)混合；或将成份a)与d)混合，形成一污泥浆，所得的污泥浆的酸碱值控制在2～6.99；在反应步骤中，加入碱性氢氧化物，使其与该污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液，其中碱性氢氧化物与污泥浆的制备比例为1～2.5∶5，酸碱值9～13，反应时间为1小时；在反应步骤之后，是压滤步骤，压滤步骤是将反应步骤得到的反应产物溶液压滤，得到一固体及一过滤液，所得固体为氧化铜。
2.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的反应中所用碱性氢氧化物包含NaOH、KOH碱性溶液及其固体。
3.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的反应步骤所用碱性氢氧化物的浓度为20～90％。
4.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的污泥浆制备步骤中包括使用自来水。
5.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的反应步骤中包括将氯化铜液加入污泥浆与液碱一起进行反应。
6.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的压滤步骤中的压滤水回流至反应步骤，或回流至污泥制备步骤。
7.根据权利要求1所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的压滤步骤中的压滤水回流至污泥制备步骤。
8.根据权利要求7所述的铜回收处理方法，其特征在于所说的SPS酸性废液、硝酸及硫酸加入反应步骤中的重量份数为0.5。
9.根据权利要求7所述的铜回收处理方法，其特征在于液碱的重量占含SPS酸性废液、硝酸、硫酸及污泥浆总重量的至少17％。
10.一种铜回收处理系统，至少包括一污泥浆制备单元，其中将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，b)酸性蚀刻含铜废液及c)酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物加入混合，或将a)含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥及d)酸性含铜清洗水废液混合，形成一污泥浆；一反应单元，与该污泥浆制备单元连接，其中加入碱性氢氧化物，使其与该污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液。
11.根据权利要求10所述的铜回收处理系统，其特征在于该系统包括一连接反应单元的压滤单元。
全文摘要
本发明涉及一种铜回收处理方法，属于化工类。该方法包括三个步骤，一是污泥浆制备步骤；二是反应步骤；三是压滤步骤；其中在污泥浆制备步骤中，污泥浆制备的成份包括含铜污泥饼及/或一含铜浓缩污泥，酸性蚀刻含铜废液，酸性含铜微蚀液和剥挂架酸性含铜微蚀液混合物，酸性含铜清洗水废液；在反应步骤中，加入碱性氢氧化物，使其与该污泥浆进行反应，得到一反应产物溶液；在反应步骤之后，是压滤步骤，压滤步骤是将反应步骤得到的反应产物溶液压滤，得到一固体及一过滤液，所得固体为氧化铜。不但降低废弃物处理成本，明显提高操作安全性，而且有利于环境保护，实用性强。
文档编号C22B3/00GK1932050SQ20061001721
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者黄慎宗, 张大江 申请人:黄慎宗