專利名稱：含銅廢液的回收處理方法
技術領域：
本發明涉及一種含銅廢液的回收處理方法，尤其涉及一種制造電腦PC板或清洗液所產生的酸性或堿性含銅廢液的回收處理制備硫酸銅的方法。經處理后的含銅廢液，其中所含有的有害物降低到可排放標準，制得的硫酸銅產品品質高，對環境不產生污染。
目前廣泛采用的含銅廢液的回收處理方法其工藝流程如圖4所示，首先，直接將酸性含銅廢液以及堿性含銅廢液同時加到同一中和槽中并加以攪拌，攪拌的同時產生氫氧化銅沉淀。反應后經過濾，將濾餅人工取出而濾液則直接排放。人工取出的濾餅再放置到另一中和槽中，加入50%(重量)的硫酸，與濾餅中的氫氧化銅發生中和反應產生硫酸銅結晶，反應后將其送入到一離心脫水機內脫水，脫水后的固體硫酸銅再經曝曬后成為處理后的成品，而含硫酸銅的液體則直接排放到環境中，含銅廢液的這種回收處理的處理過程中所產生的廢水同樣也嚴重污染生態環境，稱之為二次污染，另一方面，回收的硫酸銅產品質量低劣。綜合起來存在下述幾個不足之處a.該方法是將酸性以及堿性含銅廢液直接混合注入中和槽中攪拌，由于兩者濃度很高，因此彼此混合時反應速度很快，因而使體系溫度瞬間升高，因而所產生固態沉淀的顆粒極細，使在篩濾排放濾液時容易因過濾不周而造成其隨濾液排放損失，更進一步造成了河川水質污染，而由于濾餅的流失則又同時使硫酸銅成品的產率降低;其次，則由于酸、堿的瞬間中和，而容易有酸性氣體同時溢出，因而造成空氣污染，嚴重威脅生態環境。
b.在實施酸、堿性含銅廢液的中和時，由于未控制其pH值，以致于濾液Cu+2離子的濃度始終維持在300-10000ppm的高濃度，而該含量已大大超出人體所能承受的規定限度而且目前對濾液的處理方式是采取直接排放的方式，對于河川以及環境產生很大的污染。
c.在第一次中和攪拌完畢后，該方法需以人工將固態濾餅取出再置于另一中和結晶槽中，然而，在取出的同時，由于容易使其上未清除干凈的殘留濾液隨之被取出而造成濾餅在中和結晶槽中結晶時的不純物含量增高，影響硫酸銅成品的品質。
d.在該方法中濾餅進入第二次中和結晶槽中時，需持續加入含量50%(重量)硫酸中和，不僅容易造成中和系統的總體容積不斷增加，以致于必需不斷排放而增加污染，此外，也嚴重降低了結晶的生成率，而維持在約50%以下。
e.在第二次中和結晶時，無加溫以及冷卻程序，乃采取直接注入中和的方式，使硫酸以及濾餅在中和靜置一晚后再取出結晶，其結晶顆粒大小不均且差別甚大，形成的結晶成品品質有缺陷，而結晶顆粒中更由于容易混有諸如氫氫化銅以及有機物等污染物，而使硫酸銅成品的純度及品質顯著降低，再者，由于其在容槽中的處理時間為16-24小時，使其生產效能降低而單位產量減少。
f.在第二次中和結晶完成時，該習用方法將液態硫酸銅液直接排放河川，由于其中銅離子含量大于100000ppm，除造成了對環境的嚴重污染外，且亦使可用成品的主要成份流失而造成生成率偏低。
g.最后，由于該習用方法成品制作完成時是將固態硫酸銅直接以曝曬晾干方式進行，然而，此一方式卻容易因硫酸銅體積較大而發生晾干不均的情形，以及，在硫酸銅內容易夾雜灰塵使其品質降低，而曝曬所需的空間亦同時形成了其實施上的缺點。
綜前所述，含銅廢液的回收再處理成為可用品的常規作業方法，不僅在制作成品品質上令人置疑外，最嚴重的是其所造成的公害污染更深遠的影響并威脅著人類生存空間，其在實用性上仍屬于一種只重生產而忽略生存的落后設計，終非一為人們所能接受及使用的方法。
本發明的主要目的是為克服現有技術的不足之處而發明的一種含銅廢液回收處理方法，采用本發明的方法，回收得到的硫酸銅成品的純度及品質高，處理后的廢水不污染環境。解決前述技術缺點的具體方法逐項逐條列于以下1.按照本發明的方法，酸性含銅廢液在注入中和槽中之前，適當加以稀釋，如此可使中和槽中沉淀的顆粒增大，過濾時可防止其隨濾液排出，以避免造成污染以及降低產率。
2.按照本發明的方法，控制中和槽中的pH值并使過濾后的濾液經由特殊設計的離子交換樹脂塔，可使濾液中含銅離子量維持在最低而不影響人體，使排放的濾液可直接排放于河川而不造成二次污染。
3.按照本發明的方法，利用離心分離機將濾餅以及濾液分離，再將濾餅以去離子水(Deionized H2O)清洗，防止殘留濾液夾雜不純物質而影響成品純度。
4.按照本發明的方法，中和結晶槽中母液以及硫酸的添加均自成一可自動反饋的封閉系統(closed system)，可確實防止中和槽溶液總容積的增大而使系統控制不良以及形成二次污染的情形，而且排出量少則亦使成品的生成率增高。
5.按照本發明的方法，在中和結晶槽中利用有效的控制槽內物質溫度，而使中和槽中硫酸銅結晶無論在純度或結晶顆粒粒度均維持在高品質狀態，同時由于溫度的控制也使每一單位容槽的結晶反應需時僅在40分鐘左右，較習用技術節省20-30倍的時間。
6.按照本發明的方法，在結晶程序完成時，中和槽中所剩余的液態硫酸銅，在封閉系統的設計原則下可重覆使用而作為結晶時的母液使用，而達到解決排放污染以及起到增加硫酸銅的產率的功效。
7.按照本發明的方法，在最后成品干燥程序采用篩濾機以及脫水機將硫酸銅結晶體快速干燥，而可確保成品不為灰塵污染以及保持產品完全純凈。
下面結合附圖對本發明進行詳細描述。
附圖簡要說明
圖1為本發明含銅廢液回收處理設備示意圖。
圖2為本發明含銅廢液回收處理作業流程圖。
圖3為本發明離子交換樹脂塔中的流程圖。
圖4為習用技術的作業流程圖。
首先，請參看圖2所示，本發明所提供的含銅廢液回收再處理方法，主要是將酸性以及堿性含銅廢液予以回收并加以中和處理而制成可再使用的固態硫酸銅成品。
本發明的含銅廢液回收處理方法包括首先將水溫在40-70℃的熱水加入酸性含銅廢液中攪拌稀釋，使熱水與酸性含銅廢液的體積比維持在4∶1至15∶1之間，然后將該稀釋后的酸性含銅廢液注入第一中和槽中，另再將適量的堿性含銅廢液再注入中和槽中，使中和槽內液溫維持在50-80℃之間，并在中和槽中利用攪拌機以600-1200轉/分的攪拌速度激烈攪拌，攪拌時間為20-40分鐘。本發明由于先將酸性含銅廢液作適當的稀釋，因而中和后中和槽內固體沉淀顆粒-氫氧化銅(Cu(OH)2)的顆粒較大，便于過濾;另外，堿性含銅廢液的加入需依混合濃度而定，以維持中和槽內混合液的pH值在5-9接近中性酸堿程度。由于對于混合液酸堿值的控制而可使其內所含的銅離子(Cu+2)濃度降低，而經中和攪拌后的混合液再經打入一離心分離機中，利用其以每分鐘1800轉的轉速而分別析出固態濾餅以及液態濾液，此時濾液中含銅離子(Cu+2)量則可維持在0.3ppm以下;然后，在離心分離機分離出的濾餅則可以去離子水(D.I.H2O)加以清洗，以去除濾餅表面所吸附的雜質或離子以及其他鹽類，并防止殘留的濾液在下一結晶過程中產生不純結晶物，而清洗濾餅后的去離水內含銅離子量在0.1ppm以下，pH值7-8;此時濾液可直接排放而無產生污染之虞。
在濾餅進入第二次中和結晶槽之前，先以預熱至55-70℃的高溫飽和硫酸銅(CuSO4)溶液打入中和結晶槽中，以增加槽內氫氧化銅生成硫酸銅結晶的反應速度，然后將含量為98%或33%(重量)的硫酸(H2SO4)加入該溶液中。硫酸的添加量依中和槽內的處理量而定。本發明采用兩種不同濃度的硫酸，分別在處理量為滿槽或半槽的處理量時添加。通過控制硫酸的添加量而控制中和槽內的結晶反應速度;其次，添加硫酸時需以300轉/分的攪拌轉速加以攪拌，而由于硫酸的加入亦使槽內的液溫增高至65-85℃，此時，再以螺旋輸送機緩緩將離心分離機內的濾餅送入中和結晶槽內，并將槽內的攪拌速度降至30-60轉/分，濾餅在完全送入中和槽中后繼續攪拌5分鐘，再以冷水加入槽中使槽內液溫緩降至常溫狀態，這一過程必需在20分鐘內完成，而在冷卻的過程中則維持攪拌機的轉速在30-60轉/分之間。
在當液溫降至常溫后，將中和槽內濾液與硫酸銅結晶的混合液送入一振動篩過濾設備中，經其過濾所得的濾液即為飽和硫酸銅液，將其直接送回硫酸銅液的貯存槽內加熱，以供作下一次中和結晶時的母液使用，而由于處理過程中，母液容積會隨處理期間加長而逐漸累積增多，因此，必需在每隔一段時間抽出過多的母液，并使其與10%-45%(重量)的氫氧化鈉(NaOH)溶液中和，使其酸堿值維持在8-9之間而產生氫氧化銅(Cu(OH)2)的沉淀，將該沉淀送回離心分離機中分離，其中濾液則再經離子交換樹脂塔的篩濾而可直接排放。本發明完全采用封閉(closed system)的作業方式，使多余的母液或過濾所得的硫酸銅液均可再回收使用;經振動篩過濾設備過濾后所得的硫酸銅結晶，其結晶純度提高至大于98%(重量)以上的高純度，且其顆粒粒徑維持在0.3-0.8mm大而均勻的顆粒，為一高品質高純度的結晶顆粒，其次，再將該結晶顆粒送入一脫水機內脫水，即可成為一硫酸銅的半成品，然后，再經由包裝完成后入庫貯存而完成其全部作業程序。
再請參看圖1所示，為本發明所采用的作業流程的設備簡圖，按照作業順序及流程，所述的設備包括酸性含銅廢液槽(1)、堿性含銅廢液槽(2)、稀釋槽(3)、耐酸槽(4)、中和槽(5)、膜動泵(6)、離心分離機(7)、螺旋輸送機(8)、中和結晶槽(9)、耐酸泵(10)、飽合硫酸銅液槽(11)、振動篩濾機(12)、耐酸泵(13)、硫酸槽(14)、半成品槽(15)、脫水機(16)、半成品槽(17)、沉降槽(18)、冰水機(19)。
最后，請參看圖3所示，為本發明經特殊設計的離子交換樹脂塔(20)，其中，由離心分離機(7)(如圖1)中所排出的濾液先經由一過濾機(21)粗濾，再使經粗濾后的濾液進入離子交換樹脂塔(20)，此時并同時送入飽和氯化鈉(NaCl)溶液至離子交換樹脂塔(20)中，而使濾液中的銅離子與氯化鈉(NaCl)中的鈉離子(Na)產生交換作用并分解而降低排放濾液內的銅離子(Cu+2)的濃度在無害標準以下而可直接排放于河川中不造成污染。
綜合以上所述，本發明因在兩中和槽中利用精確的控溫、控速以及控制pH值方式，進而可控制其排放濾液內有害物質的濃度。本發明在利用上述諸項控制技術而獲得的實質功效與習知技術無此設計在實際的實驗數據上作一比較，即可發明現兩者之間存在明顯的差異，而更能顯現出本發明的進步性，茲將比較數據列表如下
從上述比較不難發現本發明確在工效增進上較之習用技術更具有進步價值，而能防止含銅廢液回收處理時所產生的二次污染而造成二次公害，在環保意識日漸受重視的今日，無論是上游原料產商或是下游業者均需有此共同的信念，方可確保人類的生存安全，而本發明正提供了解決此一問題的方法，具有實質性的功效增進。對于熟悉此類工藝的技術人員而言，根據上述說明可能對該具體方法作甚多的變更及修改而并不脫離本發明的實質范疇。
權利要求
1.一種含銅廢液回收處理方法，主要包括在酸性含銅廢液與堿性含銅廢液中和之前，先將酸性含銅廢液與熱水混合稀釋，然后再注入中和槽中與堿性含銅廢液中和，并控制堿性含銅廢液緩緩加入中和槽內以控制槽內液溫維持在一定溫度，而且控制中和槽內攪拌速度，另外，在堿性含銅廢液加入中和槽時，控制其中和的pH值；在中和完畢的混合液冷卻后再行打入一離心分離機中并使其維持一定轉速運轉，分離后所產生的濾液使其經由一特殊設計的離子交換樹脂塔后而直接排放，分離出來的濾餅則以去離子水予以清洗，清洗后的清洗水直接排放；其次，將已預熱至適當溫度的飽和硫酸銅溶液先注入第二中和結晶槽內，再將不同濃度的硫酸加入中和結晶槽中，以一定攪拌速度加以攪拌，此時再緩緩加入離心分離機內的濾餅，同時將中和結晶槽攪拌速度降低，然后則用冰水機將冷水打入中和結晶槽內使其降溫至常溫狀態，降至常溫后則將中和結晶槽內已結晶的硫酸銅與濾液的混合物同時送入一振動篩濾機內篩濾，所得的濾液可再送入硫酸銅貯存槽中而作為中和母液使用，而硫酸銅貯存槽中所增加的母液則于一定時間后抽出與一定濃度的氫氧化鈉中和，中和后產生的沉淀物回送至離心分離機內，而濾液則直接排放；另前述經振動篩濾機篩濾所得的結晶硫酸銅則送入脫水機中脫水，獲得高純度干燥的硫酸銅半成品，經包裝后即成為成品。
2.根據權利要求1的含銅廢液回收處理方法，其特征在于所述的熱水與酸性含銅廢液的體積比在4∶1至15∶1之間。
3.根據權利要求1的含銅廢液回收處理方法，其特征在于在第一個酸、堿中和槽中，在將堿性含銅廢液加入中和槽的過程中需維持槽內液溫在50-80℃之間，而中和槽內的攪拌速度則維持在600-1200轉/分之間。
4.根據權利要求3的含銅廢液回收處理方法，其特征在于堿性含銅廢液在加入中和槽的過程中需控制槽內混合液的pH值在5-9之間。
5.根據權利要求1的含銅廢液回收處理方法，其特征在于保持離心分離機的轉速為1800轉/分使濾液內的銅離子濃度在0.1-300ppm之間，而經離子交換樹脂塔過濾后，濾液中銅離子濃度在0.3ppm以下。
6.根據權利要求1的含銅廢液回收處理方法，其特征在于經離心分離機所分離出的濾餅在經由去離子水加以清洗后，清洗液中的銅離子濃度可維持在0.1ppm以下，pH值則在6-8之間。
7.根據權利要求1的含銅廢液回收處理方法，其特征在于在第二個中和結晶槽內，注入的硫酸銅溶液預熱到55-70℃，而再添加的硫酸，其濃度則分別為98%(重量)或33%(重量)。
8.根據權利要求1含銅廢液回收處理方法，其特征在于在將離心分離機內的濾餅送入中和結晶槽時，中和結晶槽內攪拌速度則下降至30-60轉/分，而在中和完畢后則再繼續維持此轉速運轉。
9.根據權利要求1含銅廢液回收處理方法，其特征在于含銅廢液在經第二個中和結晶槽處理后再經振動篩濾機所產生的濾液回收再處理成為母液以及過多的母液再處理排放與回收，均自成一封閉系統，可避免不必要的排放及節省原料用量。
10.根據權利要求1含銅廢液回收處理方法，其特征在于，過多的硫酸銅母液在抽出后與10-45%的氫氧化鈉中和，使其濾液pH值維持在8-9之間，且使產生的氫氧化銅沉淀物送回到離心分離機內重新加工，而濾液則直接排放。
11.根據權利要求1含銅廢液回收處理方法，其特征在于，離子交換樹脂塔是利用一泵將離心分離機所排放的濾液先抽送經過一離心過濾機作一粗過濾，再將其送入離子交換樹脂塔，而在送入的同時則再打入飽和的氯化鈉溶液，而使其中的鈉離子與濾液中的銅離子產生交換，大大降低濾液中銅離子的濃度而直接排放。
全文摘要
本發明涉及一種含銅廢液回收處理方法，主要是將使用后的酸、堿性含銅廢液經由第一次中和、離心過濾再次中和結晶以及篩濾與脫水等作業程序而制得具有較高品質硫酸銅的一種方法。
文檔編號C02F1/66GK1062333SQ90109908
公開日1992年7月1日 申請日期1990年12月14日 優先權日1990年12月14日
發明者陳忠詰 申請人:華通電腦股份有限公司