专利名称：铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，特别针对印刷电路 板业、表面处理业、线材加工业等制程所产生含铜为主的重金属污泥提供资材化回收纯化 处理，有效地将含铜污泥回收制成高纯度氧化铜再生产品，符合商用氧化铜产品规格，作为 制程中电解铜原物料，取代碳酸铜原物料，大幅降低有害污泥处理费用，并创造高回收经济 价值。
背景技术：
由于含铜污泥属于人造矿物的耗竭性有限金属资源，无法再生，且其中铜含量明 显高于铜矿可开采0.5%品位下限，为值得回收的金属资源。含铜污泥资源化回收方式分为 湿式与干式冶金二类，湿式方法有酸溶、碱溶将目的金属溶出后，纯化回收有价金属，如将 含铜污泥经酸浸渍与溶媒萃取等纯后处理流程后，回收制成硫酸铜溶液，但操作成本偏高 与再生产品单价相对较低，浸渍后残渣无法符合TCLP标准，且过滤脱水也造成业者困扰。 相较于湿法处理，目前国内大都采集中回收，利用干式冶炼方式处理含铜重金属污泥，使用 大量热、电能将污泥中的水分蒸发，达到污泥减容、减量，藉以提高有价金属含量，经处理后 转往他国铜冶炼厂进行铜回收，造成操作处理费用相对偏高、衍生耗能与烟尘环保等问题 以及铜金属资源无法留在国内循环利用，甚为可惜。根据调查与统计推估，国内产出之电路 板产业含铜污泥每年约31，000吨，铜箔厂污泥发生量每年约21，000吨，电镀污泥的推估 量每年约为94，000吨，因此电路板业与电镀业等金属表面处理业之每年污泥推估量约为 146，000吨。一般而言，制备氧化铜粉末的常用合成方法为(1)水热法(2)化学沉淀法(3) 溶胶-凝胶法与(4)微乳液法。由于氧化铜细粉能作为用途广泛的多功能无机材料，具独 特的电性、磁性、催化活性物质等特性，广泛地应用于磁性储存材料、气体感测器、太阳能电 池、催化剂载体以及电极活性材料等重要领域。本资材化处理目的，将含铜污泥利用酸浸渍 与选择性氨浸渍二阶段回收并制成高纯度的氧化铜细粉之再生产品，并符合商用碳酸铜产 品规格，作为电解铜原物料，取代氧化铜原物料，创造高回收经济价值。
发明内容本实用新型的发明目的，其主要系在提供对铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装 置，且处理过程中添加硫酸与强氧化剂去除制程所产生高油脂有机物，利用选择性氨浸渍 程序，回收纯化碱式碳酸铜溶液，过程中将氨浸渍后残渣采用循环浸渍提高铜回收率，改善 传统氨浸渍偏低的铜回收率，并利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸渍药剂添加量。然而生 成碳酸铜的碱液导入废水系统合并处理，大幅减低碱添加量，最后再利用去氯水反覆水洗 方式去除氯等不纯物，产物符合氧化铜商业产品规格。本资材化处理技术相对于其他湿式 回收处理方式有较低操作费用与较大的回收经济效益。本实用新型的技术方案是一种铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，包括 有[0005]一污泥暂存槽，供存放含铜污泥饼；一调勻槽，将污泥加热水混拌调浆，形成均勻浆体；—酸浸渍氧化反应槽，与调勻槽连接，系浆体加入适量之硫酸与双氧水等药剂，维持反应槽PH值小于3. 0，过程中持续加热、曝气与搅拌，使得污泥中重金属氢氧化物浸渍溶 出为金属离子态与浮油层；一固液分离机，与酸浸渍氧化反应槽连接，将酸浸渍氧化反应槽之含铜浮油溶液 进行固液分离，去除浮油，形成高浓度含铜溶液及废油渣，高浓度含铜溶液直接导入氨浸渍 反应槽；一氨浸渍反应槽，与固液分离机连接，高浓度含铜溶液适量添加氨水与碳酸铵等 药剂，维持反应槽中溶液PH值介于9. 0 10. 0，浸渍纯化过程中持续加热搅拌，加速反应进 行，反应完成后形成深蓝色铜氨错离子溶液(Cu (NH3)42+) complexes)与残渣；一碳酸铜反应槽，与固液分离机连接，将铜氨错离子溶液(Cu(NH3)42+)添加液碱等 药剂，调整溶液PH值为11. 0，反应逐渐形成碱式碳酸铜溶液；一碱液暂存槽，供存放来自碳酸铜反应槽过滤后的高PH值滤液；一清洗槽，将碳酸铜固体产物经反覆水洗过滤后，降低溶液中含氯量等不纯物；一焙烧炉系将水洗后的碳酸铜产物进行被烧与时间控制，经由结晶相转变，形成 高纯度氧化铜细粉；一电脑监测记录仪系针对调勻槽、酸浸渍氧化反应槽、氨浸渍反应槽、碳酸铜反 应槽与焙烧炉进行反应参数设定、显示、监测与记录。上述污泥暂存槽与碱液暂存槽系为耐酸碱之储存槽。上述调勻槽、残渣调勻中继槽与清洗槽皆为耐酸碱桶槽，装置为可调速搅拌机所 构成。上述酸浸渍氧化反应槽、氨浸渍反应槽与碳酸铜反应槽皆为耐酸碱反应槽，装置 包含一可调速搅拌机、一可调速空气曝气机、一加热控制器。上述固液分离机可为带滤式、离心式、螺杆式、圆胴真空过滤式或板框式压滤机或 真空过滤机或离心机。上述电脑监测记录仪系为一全自动电脑连线监测仪，针对调勻槽、酸浸渍氧化反 应槽、氨浸渍反应槽、碳酸铜反应槽与焙烧炉进行反应参数，包括反应温度、反应时间、PH与 ORP等参数之设定、显示、监控、警示与自动记录。
图1为本实用新型的装置示意图；附图中标注说明10 污泥暂存槽20 调勻槽21:残渣调勻中继槽30:酸浸渍氧化反应槽40 固液分离机(1)41 固液分离机(2)42 固液分离机(3)43 固液分离机(4)50 氨浸渍反应槽60 碳酸铜反应槽70 碱液暂存槽80 清洗槽[0028]90:焙烧炉100:电脑监测记录仪S:固相L:液相M:混合相 W:讯号线
具体实施方式
有关本实用新型为达上述之使用目的与功效，所采用之技术手段，兹举出较佳可 行之实施例，并配合图示所示，详述如下首先，如图1所示本实施例之铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，主要系由 污泥暂存槽10、调勻槽20、残渣调勻中继槽21、酸浸渍氧化反应槽30、固液分离机(1)40、固 液分离机(2)41、固液分离机(3)42、固液分离机(4)43、氨浸渍反应槽50、碳酸铜反应槽60、 碱液暂存槽70、清洗槽80、焙烧炉90与电脑监测记录仪100所组成。其中污泥暂存槽10， 供暂存含铜污泥之用，调勻槽20与污泥暂存槽10连接，导入污泥与热水混拌调浆，槽体包 含一帮浦、一控制阀、一流量计、一搅拌器、一加热器与一温控器，系于槽内利用控 制阀与流 量计添加定量之热水(依热水湿基含铜污泥之最佳操作比例5 1)操作并进行反应温度 为摄氏80度调浆程序，将污泥形成均勻浆体。酸浸渍氧化反应槽30与调勻槽20连接，导入 浆体加入适当硫酸与双氧水等药剂，槽体包含一帮浦、一控制阀、一流量计、一 PH计、一 ORP 计、一曝气导管、一搅拌器、一加热器与一温控器，系于槽内利用控制阀控制浆体流量与添 加药剂调整最适当之PH值与ORP电位值，并进行反应温度为摄氏80度酸浸渍氧化程序，将 污泥中重金属氢氧化物浸渍溶出为金属离子态与浮油层。固液分离机(1)40与酸浸渍氧化 反应槽30连接，将酸浸渍氧化反应后过滤去除浮油，形成液相的含铜溶液及与固相的废油 渣。氨浸渍反应槽50与固液分离机(1)40连接，导入含铜溶液加入适当氨水与碳酸铵等药 齐U，槽体包含一帮浦、一控制阀、一流量计、一 PH计、一 ORP计、一曝气导管、一搅拌器、一蒸 氨器、一冷凝回收管、一加热器与一温控器，系于槽内利用控制阀控制流量与添加药剂调整 最适当之PH值与ORP电位值，并进行反应温度为摄氏80度氨浸渍程序，将形成深蓝色铜氨 错离子溶液(Cu (NH3)42+) complexes)，并利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸渍药剂添加量。 固液分离机(2)41与氨浸渍反应槽50连接，将过滤分离成氨错离子溶液与固相残渣。残渣 调勻中继槽21与固液分离机(2)41连接，集中氨浸渍后残渣，采取循环浸渍纯化方式，导 入调勻槽20重复浸渍，藉以提高铜回收率，最终残渣再进行无害化处理。碳酸铜反应槽60 与固液分离机(2)41连接，将氨浸渍后的铜氨错离子溶液中添加适当液碱药剂，槽体包含 一帮浦、一控制阀、一流量计、一 PH计、一 ORP计、一曝气导管、一搅拌器、一加热器与一温控 器，系于槽内利用控制阀控制流量与调整最适当之PH值与ORP电位值，待加碱反应后逐步 形成碱式碳酸铜溶液。固液分离机(3) 42与碳酸铜反应槽60连接，将过滤分离碱式碳酸铜 与碱液。碱液暂存槽70与固液分离机(3) 42连接，暂存高pH值碱液，并导入废水系统合并 处理，大幅减低液碱中和药剂之添加量。清洗槽80与固液分离机(3) 42连接，将固液分离机 (3)42分离后的碱式碳酸铜沉淀物经由重复的水洗步骤，去除氯等不纯物，导入废水系统合 并处理。固液分离机(4) 43与清洗槽80连接，过滤分离含氯等不纯物。焙烧炉90与固液 分离机(4) 43连接，将过滤后的碱式碳酸铜产物利用焙烧温度600°C，反应时间3小时进行 碳酸铜晶相转变，形成高纯度氧化铜细粉。电脑监测记录仪100与焙烧炉90连接，针对调 勻槽、酸浸渍氧化反应槽、氨浸渍反应槽、碳酸铜反应槽与焙烧炉进行反应参数(包括反应 温度、反应时间、PH值与ORP等)设定、显示、监控、警示与记录。另外污泥暂存槽10、调勻槽20、酸浸渍氧化反应槽30、氨浸渍反应槽50、碳酸铜反应槽60、碱液暂存槽70与清洗槽 80皆是利用耐冲击与耐酸碱材质制成之槽体。经由以上说明可知，本创作确实具有如下优点1.本装置利用酸浸渍氧化程序，将金属氢氧化物溶为金属离子，并添加强氧化剂 去除高油脂有机物。2.本装置利用选择性氨浸渍程序，回收纯化碱式碳酸铜。3.本装置利用循环浸渍提高残渣中铜回收率，改善传统氨浸渍偏低的铜回收率。4.本装置利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸渍药剂添加量。5.本装置生成碳酸铜的碱液导入废水系统合并处理，大幅减低中和药剂_液碱添加量。6.本装置反覆水洗方式除氯等不纯物，产物符合氧化铜商品规格。7.本装置相对于其他处理方式，具有低投资成本、低处理成本、高经济回收效益。 除了降低铜污泥的环境污染，更进而促进含铜为主重金属污泥的资材化，并减缓天然资源 耗竭的速度，故为一新颖且具有实用性的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置。8.本装置之处理设备大小可依据不同工厂处理规模调整使用，因此符合目前国内 相关铜污泥发生量之行业别处理现况之需求，以供搭配实际处理上之需要，极具有产业可 利用性与推广性。
权利要求一种铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是包括有一种污泥暂存槽；一种调匀槽；一酸浸渍氧化反应槽，与调匀槽连接；一固液分离机，与酸浸渍氧化反应槽连接；一氨浸渍反应槽，与固液分离机连接；一碳酸铜反应槽，与固液分离机连接；一碱液暂存槽；一清洗槽；一焙烧炉；一电脑监测记录仪。
2.如权利要求1所述的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是其中污泥暂 存槽与碱液暂存槽系为耐酸碱之储存槽。
3.如权利要求1所述的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是其中调勻 槽、残渣调勻中继槽与清洗槽皆为耐酸碱桶槽，装置为可调速搅拌机所构成。
4.如权利要求1所述的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是其中酸浸渍 氧化反应槽、氨浸渍反应槽与碳酸铜反应槽皆为耐酸碱反应槽，装置包含一可调速搅拌机、 一可调速空气曝气机、一加热控制器。
5.如权利要求1所述的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是所述固液 分离机可为带滤式、离心式、螺杆式、圆胴真空过滤式或板框式压滤机或真空过滤机或离心 机。
6.如权利要求1所述的铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其特征是所述电脑监 测记录仪系为一全自动电脑连线监测仪。
专利摘要本实用新型系在提供一种铜污泥资材化回收高纯度氧化铜之装置，其系由污泥暂存槽、调匀槽、酸浸渍氧化反应槽、固液分离机、氨浸渍反应槽、碳酸铜反应槽、残渣调匀中继槽、碱液暂存槽、清洗槽、焙烧炉与电脑监测记录仪所构成；铜污泥藉由本装置进行资材化处理后，回收所得高纯度氧化铜细粉产物之铜含量与不纯物皆符合商用氧化铜要求，作为后段电解铜原料，且利用蒸氨程序，回收氨水，降低氨浸渍药剂添加量以及过滤后碱液可回收导入废水系统合并处理，做为中和剂再使用，相对于其他处理方式，本实用新型具有低操作费用与高回收经济效益。
文档编号C22B3/08GK201587966SQ200920163079
公开日2010年9月22日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者刘显模, 刘显钦, 吴俊毅, 杨志豪, 郭志阳, 陈伟圣 申请人:东又悦企业股份有限公司