申请日2003.10.24
公开(公告)日2005.04.01
IPC分类号C02F11/14; C22B3/00; C02F11/08
摘要
Abstract： A method for processing copper-containing heavy metal sludge which integrates leaching and smelting to recover selected metal values from the copper-containing heavy metal sludge and produce copper, brass or bronze and aluminum chloride solution while free of secondary pollution problem. The present invention leaches a clearer copper-containing sludge by hydrochloric acid and subsequently proceeds with activated carbon desorption and aluminum lamina displacement to produce copper powder and aluminum chloride solution; after drying and burning the mixture of acid sludge and activated carbon sludge produced, adds appropriate amount of sodium carbonate and coke and, if needed, zinc oxide or tin dioxide and smelts under high temperature to produce crude copper, brass or bronze. Abstract_Original: 一種含銅重金屬污泥的處理方法，其主要係整合濕法瀝濾與火法冶煉將含銅重金屬污泥資源化製得金屬銅、黃銅或青銅與氯化鋁溶液，且無二次污染的問題。本發明方法為將較純淨之含銅污泥藉鹽酸瀝濾、活性碳脫附及鋁片置換製得金屬銅粉及氯化鋁溶液，所產生的酸泥與活性碳泥併入其他含銅污泥，經乾燥及燒後，添加適量之碳酸鈉、焦碳及視情況需要之氧化鋅或二氧化錫，再經高溫冶煉製得粗銅、黃銅或青銅。
權利要求書
一種含銅重金屬污泥的處理方法，其係整合濕法瀝濾與火法冶煉，包括：(a)將含其他重金屬含量低於10%之銅污泥接受濕法瀝濾以獲得銅粉和氯化鋁溶液，其中該濕法瀝濾包括：(i)使該銅污泥與酸性溶液瀝濾以產生酸泥;(ii)將經瀝濾後之溶液以活性碳脫附，並產生活性碳泥;和(iii)將經脫附後之溶液以鋁片置換以獲得銅粉和氯化鋁溶液;及(b)將該酸泥及活性碳泥併入含其它重金屬含量高於10%之銅污泥中以接受火法冶煉，藉此產生粗銅、黃銅或青銅;其中該火法冶煉包括使併有酸泥和活性碳泥之該銅污泥於乾燥及寿燒之後，在冶煉助劑及還原劑的存在下，於高溫下冶煉以製得粗銅、黃銅或青銅。
如申請專利範圍第1項之方法，其中該酸性溶液為鹽酸、硫酸、硝酸或氯化銅蝕刻廢液。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(a)(i)中，以酸性溶液瀝濾時，溶液之pH保持在2以下。
如申請專利範圍第1項之方法，其中將步驟(a)之酸泥及活性碳泥併入含其它重金屬含量高於10%之銅污泥之前，先經歷水洗除酸。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟(a)(i)和(a)(ii)之間，包括用於分離獲得酸泥和濾液之過濾步驟。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟(a)(ii)和(a)(iii)之間，包括用於分離獲得活性碳泥和濾液之過濾步驟。
如申請專利範圍第1項之方法，其中於步驟(a)(iii)後，包括用於分離獲得銅粉及氯化鋁溶液之過濾步驟。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)中，乾燥是在100～130℃溫度下進行。
如申請專利範圍第8項之方法，其中在步驟(b)中，乾燥是在120～130℃溫度下進行。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)中，寿燒是在300～900℃溫度下進行。
如申請專利範圍第10項之方法，其中在步驟(b)中，寿燒是在500～800℃溫度下進行。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)中冶煉助劑為碳酸鈉、硼砂或碳酸鈣。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)中，還原劑為焦碳、活性碳、碳黑、石墨或木炭。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)之高溫冶煉時，視情況需要添加氧化鋅或二氧化錫。
如申請專利範圍第1項之方法，其中在步驟(b)中，冶煉為在1,000～1,500℃溫度下進行。
如申請專利範圍第15項之方法，其中在步驟(b)中，冶煉為在1,100～1,200℃溫度下進行。
說明書
含銅重金屬污泥的處理方法
本發明係關於一種含銅重金屬污泥的資源化處理方法，特別是指一種整合濕法瀝濾及火法冶煉將含銅重金屬污泥資源化製得金屬銅、黃銅或青銅與氯化鋁溶液，且無二次污染產生者。
一般電子業、印刷電路板業或電鍍業於管末廢水處理過程中，常會產生大量含銅、鋅、錫、鐵、鉛、鎳、鈣、、鋁、鉻等重金屬的廢棄污泥，該重金屬污泥的妥善處置與有效資源回收再利用為眾廢棄物處理業者或相關業者積極努力的目標。對於重金屬污泥的處理，除固化法外，主要有濕法瀝濾及火法冶煉。固化法雖然能妥善處置重金屬污泥，但其處置成本昂貴，且未能有效回收資源再利用。
濕法瀝濾為利用鹽酸、硫酸、含氯溶液、酸性氯化銅蝕刻廢液等將重金屬污泥中的有價值金屬化合物溶解，再以電解、萃取、置換等方法回收製得金屬或其化合物。濕法瀝濾可詳見於美國專利公告號4,151,257、4,162,294、4,242,127、4,360,380，及中華民國專利公告號202419(發明名稱為“含重金屬污泥處理之方法”)、241247(發明名稱為“以酸性蝕銅液處理污泥之方法”)、292274(發明名稱為“從廢電路板、污泥、鹼性蝕刻廢液及酸性蝕刻廢液中回收銅與產生氯化鋁之方法”)等。其中，美國專利公告號4,151,257、4,162,294、4,242,127及4,360,380等所揭示之方法較為繁雜，不利於實際工業上應用。至於中華民國專利公告號202419、241247及292274等，則未提及經酸液瀝濾後所產生酸泥或殘渣如何處置，明顯有二次污染的疑慮。
火法冶煉為添加還原劑及冶煉助劑於重金屬污泥中，經乾燥及寿燒後，於高溫下將污泥之重金屬化合物還原製得金屬。火法冶煉係描述於美國專利公告號4,033,763及中華民國專利公告號460585(發明名稱為“含金屬污泥回收再利用處理方法”)，彼等雖可有效還原重金屬污泥中之有價值金屬化合物成為金屬，達到資源化的目的，但因重金屬污泥中常含有多種金屬之化合物，尚須經進一步電解還原才能得到純金屬或再經摻配其他金屬製成合金。
中華民國專利公告號503224(發明名稱為“銅箔製程重金屬污泥資源化處理方法及其裝置”)揭露將含重金屬之污泥造粒、乾燥及寿燒後，添加其它原料，調製成建築或陶瓷用的色料。然而，因為重金屬污泥的成份複雜造成寿燒後的重金屬污泥不易被調製成色料。
由於現有技術仍無法妥善處理含重金屬之污泥，並有效回收重金屬污泥中的有價金屬以資源再利用。本案發明人憑藉多年從事廢棄物處理的經驗，積極努力進行研發，終有本發明的產生，本發明方法適合用於處理印刷電路板業、電鍍業或其他電子、金屬相關行業所產生的含銅污泥。
本發明之目的為提供一種含銅重金屬污泥的處理方法，其主要係整合濕法瀝濾與火法冶煉，將含銅重金屬污泥資源化製得金屬銅、黃銅或青銅與氯化鋁溶液，且無二次污染的問題。本發明之方法包括：
(a)將含其他重金屬含量低於10%之銅污泥接受濕法瀝濾以獲得銅粉和氯化鋁溶液，其中該濕法瀝濾包括：
(i)使該銅污泥與酸性溶液瀝濾以產生酸泥;
(ii)將經瀝濾後之溶液以活性碳脫附，並產生活性碳泥;和
(iii)將經脫附後之溶液以鋁片置換以獲得銅粉和氯化鋁溶液;及
(b)將該酸泥及活性碳泥併入含其它重金屬含量高於10%之銅污泥中以接受火法冶煉，藉此產生粗銅、黃銅或青銅;其中該火法冶煉包括使併有酸泥和活性碳泥之該銅污泥於乾燥及寿燒之後，於冶煉助劑及還原劑的存在下，於高溫下冶煉以製得粗銅、黃銅或青銅。