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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(yè)、表面處理業(yè)、線材加工業(yè)等制程所產(chǎn)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(chǎn)品，符合商用氧化銅產(chǎn)品規(guī)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(fèi)用，并創(chuàng)造高回收經(jīng)濟(jì) 價值。
背景技術(shù)：
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(jīng)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(chǎn)品單價相對較低，浸漬后殘渣無法符合TCLP標(biāo)準(zhǔn)，且過濾脫水也造成業(yè)者困擾。 相較于濕法處理，目前國內(nèi)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(fā)，達(dá)到污泥減容、減量，藉以提高有價金屬含量，經(jīng)處理后 轉(zhuǎn)往他國銅冶煉廠進(jìn)行銅回收，造成操作處理費(fèi)用相對偏高、衍生耗能與煙塵環(huán)保等問題 以及銅金屬資源無法留在國內(nèi)循環(huán)利用，甚為可惜。根據(jù)調(diào)查與統(tǒng)計推估，國內(nèi)產(chǎn)出之電路 板產(chǎn)業(yè)含銅污泥每年約31，000噸，銅箔廠污泥發(fā)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(yè)與電鍍業(yè)等金屬表面處理業(yè)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(xué)沉淀法(3) 溶膠-凝膠法與(4)微乳液法。由于氧化銅細(xì)粉能作為用途廣泛的多功能無機(jī)材料，具獨(dú) 特的電性、磁性、催化活性物質(zhì)等特性，廣泛地應(yīng)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(lǐng)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(xì)粉之再生產(chǎn)品，并符合商用碳酸銅產(chǎn) 品規(guī)格，作為電解銅原物料，取代氧化銅原物料，創(chuàng)造高回收經(jīng)濟(jì)價值。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)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(qiáng)氧化劑去除制程所產(chǎn)生高油脂有機(jī)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(huán)浸漬提高銅回收率，改善 傳統(tǒng)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(dǎo)入廢水系統(tǒng)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(chǎn)物符合氧化銅商業(yè)產(chǎn)品規(guī)格。本資材化處理技術(shù)相對于其他濕式 回收處理方式有較低操作費(fèi)用與較大的回收經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)用新型的技術(shù)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(diào)勻槽，將污泥加熱水混拌調(diào)漿，形成均勻漿體；—酸浸漬氧化反應(yīng)槽，與調(diào)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(yīng)槽PH值小于3. 0，過程中持續(xù)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(tài)與浮油層；一固液分離機(jī)，與酸浸漬氧化反應(yīng)槽連接，將酸浸漬氧化反應(yīng)槽之含銅浮油溶液 進(jìn)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(dǎo)入氨浸漬 反應(yīng)槽；一氨浸漬反應(yīng)槽，與固液分離機(jī)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(yīng)槽中溶液PH值介于9. 0 10. 0，浸漬純化過程中持續(xù)加熱攪拌，加速反應(yīng)進(jìn) 行，反應(yīng)完成后形成深藍(lán)色銅氨錯離子溶液(Cu (NH3)42+) complexes)與殘渣；一碳酸銅反應(yīng)槽，與固液分離機(jī)連接，將銅氨錯離子溶液(Cu(NH3)42+)添加液堿等 藥劑，調(diào)整溶液PH值為11. 0，反應(yīng)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(yīng)槽過濾后的高PH值濾液；一清洗槽，將碳酸銅固體產(chǎn)物經(jīng)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(chǎn)物進(jìn)行被燒與時間控制，經(jīng)由結(jié)晶相轉(zhuǎn)變，形成 高純度氧化銅細(xì)粉；一電腦監(jiān)測記錄儀系針對調(diào)勻槽、酸浸漬氧化反應(yīng)槽、氨浸漬反應(yīng)槽、碳酸銅反 應(yīng)槽與焙燒爐進(jìn)行反應(yīng)參數(shù)設(shè)定、顯示、監(jiān)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(diào)勻槽、殘渣調(diào)勻中繼槽與清洗槽皆為耐酸堿桶槽，裝置為可調(diào)速攪拌機(jī)所 構(gòu)成。上述酸浸漬氧化反應(yīng)槽、氨浸漬反應(yīng)槽與碳酸銅反應(yīng)槽皆為耐酸堿反應(yīng)槽，裝置 包含一可調(diào)速攪拌機(jī)、一可調(diào)速空氣曝氣機(jī)、一加熱控制器。上述固液分離機(jī)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(jī)或 真空過濾機(jī)或離心機(jī)。上述電腦監(jiān)測記錄儀系為一全自動電腦連線監(jiān)測儀，針對調(diào)勻槽、酸浸漬氧化反 應(yīng)槽、氨浸漬反應(yīng)槽、碳酸銅反應(yīng)槽與焙燒爐進(jìn)行反應(yīng)參數(shù)，包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、PH與 ORP等參數(shù)之設(shè)定、顯示、監(jiān)控、警示與自動記錄。

圖1為本實(shí)用新型的裝置示意圖；附圖中標(biāo)注說明10 污泥暫存槽20 調(diào)勻槽21:殘渣調(diào)勻中繼槽30:酸浸漬氧化反應(yīng)槽40 固液分離機(jī)(1)41 固液分離機(jī)(2)42 固液分離機(jī)(3)43 固液分離機(jī)(4)50 氨浸漬反應(yīng)槽60 碳酸銅反應(yīng)槽70 堿液暫存槽80 清洗槽[0028]90:焙燒爐100:電腦監(jiān)測記錄儀S:固相L:液相M:混合相 W:訊號線
具體實(shí)施方式
有關(guān)本實(shí)用新型為達(dá)上述之使用目的與功效，所采用之技術(shù)手段，茲舉出較佳可 行之實(shí)施例，并配合圖示所示，詳述如下首先，如圖1所示本實(shí)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(diào)勻槽20、殘渣調(diào)勻中繼槽21、酸浸漬氧化反應(yīng)槽30、固液分離機(jī)(1)40、固 液分離機(jī)(2)41、固液分離機(jī)(3)42、固液分離機(jī)(4)43、氨浸漬反應(yīng)槽50、碳酸銅反應(yīng)槽60、 堿液暫存槽70、清洗槽80、焙燒爐90與電腦監(jiān)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(diào)勻槽20與污泥暫存槽10連接，導(dǎo)入污泥與熱水混拌調(diào)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(nèi)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(jìn)行反應(yīng)溫度 為攝氏80度調(diào)漿程序，將污泥形成均勻漿體。酸浸漬氧化反應(yīng)槽30與調(diào)勻槽20連接，導(dǎo)入 漿體加入適當(dāng)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(dǎo)管、一攪拌器、一加熱器與一溫控器，系于槽內(nèi)利用控制閥控制漿體流量與添 加藥劑調(diào)整最適當(dāng)之PH值與ORP電位值，并進(jìn)行反應(yīng)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(tài)與浮油層。固液分離機(jī)(1)40與酸浸漬氧化 反應(yīng)槽30連接，將酸浸漬氧化反應(yīng)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(yīng)槽50與固液分離機(jī)(1)40連接，導(dǎo)入含銅溶液加入適當(dāng)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(dǎo)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(nèi)利用控制閥控制流量與添加藥劑調(diào)整 最適當(dāng)之PH值與ORP電位值，并進(jìn)行反應(yīng)溫度為攝氏80度氨浸漬程序，將形成深藍(lán)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(jī)(2)41與氨浸漬反應(yīng)槽50連接，將過濾分離成氨錯離子溶液與固相殘渣。殘渣 調(diào)勻中繼槽21與固液分離機(jī)(2)41連接，集中氨浸漬后殘渣，采取循環(huán)浸漬純化方式，導(dǎo) 入調(diào)勻槽20重復(fù)浸漬，藉以提高銅回收率，最終殘渣再進(jìn)行無害化處理。碳酸銅反應(yīng)槽60 與固液分離機(jī)(2)41連接，將氨浸漬后的銅氨錯離子溶液中添加適當(dāng)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(dǎo)管、一攪拌器、一加熱器與一溫控 器，系于槽內(nèi)利用控制閥控制流量與調(diào)整最適當(dāng)之PH值與ORP電位值，待加堿反應(yīng)后逐步 形成堿式碳酸銅溶液。固液分離機(jī)(3) 42與碳酸銅反應(yīng)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(jī)(3) 42連接，暫存高pH值堿液，并導(dǎo)入廢水系統(tǒng)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(jī)(3) 42連接，將固液分離機(jī) (3)42分離后的堿式碳酸銅沉淀物經(jīng)由重復(fù)的水洗步驟，去除氯等不純物，導(dǎo)入廢水系統(tǒng)合 并處理。固液分離機(jī)(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(jī)(4) 43連接，將過濾后的堿式碳酸銅產(chǎn)物利用焙燒溫度600°C，反應(yīng)時間3小時進(jìn)行 碳酸銅晶相轉(zhuǎn)變，形成高純度氧化銅細(xì)粉。電腦監(jiān)測記錄儀100與焙燒爐90連接，針對調(diào) 勻槽、酸浸漬氧化反應(yīng)槽、氨浸漬反應(yīng)槽、碳酸銅反應(yīng)槽與焙燒爐進(jìn)行反應(yīng)參數(shù)(包括反應(yīng) 溫度、反應(yīng)時間、PH值與ORP等)設(shè)定、顯示、監(jiān)控、警示與記錄。另外污泥暫存槽10、調(diào)勻槽20、酸浸漬氧化反應(yīng)槽30、氨浸漬反應(yīng)槽50、碳酸銅反應(yīng)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(zhì)制成之槽體。經(jīng)由以上說明可知，本創(chuàng)作確實(shí)具有如下優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)氧化劑 去除高油脂有機(jī)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(huán)浸漬提高殘渣中銅回收率，改善傳統(tǒng)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(dǎo)入廢水系統(tǒng)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(chǎn)物符合氧化銅商品規(guī)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(jīng)濟(jì)回收效益。 除了降低銅污泥的環(huán)境污染，更進(jìn)而促進(jìn)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(shí)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(shè)備大小可依據(jù)不同工廠處理規(guī)模調(diào)整使用，因此符合目前國內(nèi) 相關(guān)銅污泥發(fā)生量之行業(yè)別處理現(xiàn)況之需求，以供搭配實(shí)際處理上之需要，極具有產(chǎn)業(yè)可 利用性與推廣性。
權(quán)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(diào)勻槽；一酸浸漬氧化反應(yīng)槽，與調(diào)勻槽連接；一固液分離機(jī)，與酸浸漬氧化反應(yīng)槽連接；一氨浸漬反應(yīng)槽，與固液分離機(jī)連接；一碳酸銅反應(yīng)槽，與固液分離機(jī)連接；一堿液暫存槽；一清洗槽；一焙燒爐；一電腦監(jiān)測記錄儀。
2.如權(quán)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(quán)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(diào)勻 槽、殘渣調(diào)勻中繼槽與清洗槽皆為耐酸堿桶槽，裝置為可調(diào)速攪拌機(jī)所構(gòu)成。
4.如權(quán)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(yīng)槽、氨浸漬反應(yīng)槽與碳酸銅反應(yīng)槽皆為耐酸堿反應(yīng)槽，裝置包含一可調(diào)速攪拌機(jī)、 一可調(diào)速空氣曝氣機(jī)、一加熱控制器。
5.如權(quán)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(jī)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(jī)或真空過濾機(jī)或離心 機(jī)。
6.如權(quán)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(jiān) 測記錄儀系為一全自動電腦連線監(jiān)測儀。
專利摘要本實(shí)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(diào)勻槽、酸浸漬氧化反應(yīng)槽、固液分離機(jī)、氨浸漬反應(yīng)槽、碳酸銅反應(yīng)槽、殘渣調(diào)勻中繼槽、堿液暫存槽、清洗槽、焙燒爐與電腦監(jiān)測記錄儀所構(gòu)成；銅污泥藉由本裝置進(jìn)行資材化處理后，回收所得高純度氧化銅細(xì)粉產(chǎn)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(dǎo)入廢水系統(tǒng)合并處理，做為中和劑再使用，相對于其他處理方式，本實(shí)用新型具有低操作費(fèi)用與高回收經(jīng)濟(jì)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(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)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(yè)股份有限公司