CN104178630A - 含铜金属污泥的处理方法 - Google Patents

Abstract

一种含铜金属污泥的处理方法，包括以下步骤。进行酸溶步骤，将含铜金属污泥溶于硫酸溶液中，形成包括含铜酸化污泥的第一混合物。进行铜提纯步骤，将含氯化铁溶液加入第一混合物中，使含氯化铁溶液与第一混合物中的含铜酸化污泥反应以形成第二混合物。进行铜萃取步骤，将第二混合物与树脂材料混合，以反应形成包括含铜离子螯合物的第三混合物。进行铜再生步骤，在第三混合物中加入硫酸溶液，以使得第三混合物中的铜离子螯合物与硫酸反应形成硫酸铜溶液。进行电解步骤，对硫酸铜溶液进行电解以形成含铜物质。

Description

含铜金属污泥的处理方法

技术领域

本发明是有关于一种金属污泥的处理方法，且特别是有关于一种含铜金属污泥的处理方法。

背景技术

一般来说，含铜金属污泥的处理方法大都采用高温以将含铜金属污泥氧化，之后，再将含氧化铜污泥输出至铜炼厂。然而，此方法在过程中会释放出废气而造成空气污染，且此方法所需要使用的能量较多且花费的成本较高。因此，如何有效率地以低成本及低空气污染的方式将含铜金属污泥中的铜金属释出为目前的重要课题。

发明内容

本发明提供一种含铜金属污泥的处理方法，可提升含铜金属污泥中的铜金属的回收效率，亦可减少有害污泥的体积、减少含铜金属污泥的处理成本并降低对环境的污染。

本发明提供一种含铜金属污泥的处理方法，包括以下步骤。进行酸溶步骤，将含铜金属污泥溶于硫酸溶液中，形成包括含铜酸化污泥的第一混合物。进行铜提纯步骤，将含氯化铁溶液加入第一混合物中，使含氯化铁溶液与第一混合物中的含铜酸化污泥反应以形成第二混合物。进行铜萃取步骤，将第二混合物与树脂材料混合，以反应形成包括含铜离子螯合物的第三混合物。进行铜再生步骤，在第三混合物中加入硫酸溶液，以使得第三混合物中的铜离子螯合物与硫酸反应形成硫酸铜溶液。进行电解步骤，对硫酸铜溶液进行电解以形成含铜物质。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，含氯化铁溶液例如是含铜氯化铁废液。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，含铜氯化铁废液可包括铜离子及氯化铁。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，在第二混合物中，硫酸铜废液与含铜氯化铁废液的体积比约为10:1至1:1。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，在酸溶步骤之后及铜提纯步骤之前可更包括进行压滤步骤，以将第一混合物的含污泥悬浮物滤出。

依照本发明的一实施例所述，上述的含铜金属污泥的处理方法更包括在压滤步骤之后，对被滤出的含污泥悬浮物进行脱水步骤以形成含硫酸废液及固体废弃物。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，树脂材料包括液态胺羧基螯合树脂。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，进行铜萃取步骤的反应可包括：

其中Resin代表树脂。

依照本发明的一实施例所述，上述的含铜金属污泥的处理方法可更包括在进行铜再生步骤后，进行树脂材料回收步骤，将铜再生步骤后所剩余的树脂材料再次使用于铜萃取步骤中。

依照本发明的一实施例所述，在上述的含铜金属污泥的处理方法中，在进行电解步骤后，进行硫酸溶液回收步骤以再次使用在电解步骤后所剩余的硫酸溶液。

基于上述，在本发明的含铜金属污泥的处理方法中，由于在进行铜提纯步骤时加入含有铜离子的含氯化铁溶液，有助于铜的沉降，并且可增加混合物中的铜离子的浓度，以在进行铜萃取步骤时能形成更多的铜离子螯合物，进而使得在进行铜再生步骤可形成更高浓度的硫酸铜溶液，故可以在进行电解步骤时更有效率地形成含铜物质。因此，本发明的含铜金属污泥的处理方法可达到更高的铜金属回收效率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例所绘示的含铜金属污泥的处理方法的流程图。

符号说明

S10、S20、S25、S30、S40、S50、S55、S60、S65：步骤

具体实施方式

图1是根据本发明的一实施例所绘示的含铜金属污泥的处理方法的流程图。请参照图1，在一实施例中，首先在例如是酸化槽中进行将含铜金属污泥的酸溶步骤S10。在酸溶步骤S10中，将含铜金属污泥溶于硫酸溶液中以形成包括含铜酸化污泥的第一混合物。含铜金属污泥例如是在工业上经过制造过程后所产生的污泥，且含铜金属污泥中的物质包括铜、铁、镍以及铝等金属物质及其它杂质。因此，含铜金属污泥与硫酸溶液中的硫酸根反应后可能会形成硫酸铜化合物、硫酸铁化合物、硫酸镍化合物以及硫酸铝化合物。硫酸溶液例如是含有重量百分比浓度为20%的硫酸的溶液。在本发明的含铜金属污泥的处理方法中，所加入的硫酸溶液与含铜金属污泥的重量比约为2:1。进行酸溶步骤S10可使硫酸溶液与含铜金属污泥中的铜金属进行反应而形成硫酸铜，其反应式如下：

2H₂SO₄+Cu→CuSO₄+SO₂+2H₂O。

在后续的工艺中，硫酸铜可溶解于混合物中形成铜离子，进而提高在后续电解步骤S60中形成含铜物质时的效率。

在一实施例中，除了含铜酸化污泥之外，上述第一混合物可能更包括含污泥悬浮物，且含污泥悬浮物可包括膜渣以及硫酸钙的固体沉淀物。因此，在酸溶步骤S10之后，可选择性地在例如是在过滤槽中进行压滤步骤S20，以将第一混合物中的含污泥悬浮物滤出，进而增加第一混合物中硫酸铜的浓度并且减少第一混合物的体积，以达成污泥减容的效果。在一实施例中，用于压滤步骤S20的滤网的网目例如是5μm。此外，在一实施例中，更可在进行压滤步骤S20之后，在例如是脱水槽中进行脱水步骤S30，以将被滤出的含污泥悬浮物脱水而形成含硫酸废液及固体废弃物，其中含硫酸废液可经适当处理后重复使用以节省硫酸的使用成本。进行脱水步骤S30的方法例如是板压脱水法或离心脱水法。

接着，在例如是提纯槽中进行图1中的铜提纯步骤S30。在铜提纯步骤S30中，将含氯化铁溶液加入第一混合物中，使含氯化铁溶液与第一混合物中的含铜酸化污泥反应以形成第二混合物。在一实施例中，在第二混合物中，硫酸铜废液与含铜氯化铁废液的体积比为10:1至1:1。含氯化铁溶液例如是含铜氯化铁废液，此含铜氯化铁废液中可包含氯化铁以及铜离子。氯化铁有助于第二混合物中铜的沉降；而含铜氯化铁废液中的铜离子可增加混合物中的铜离子浓度。更具体地说，第二混合物（包括第一混合物与含铜氯化铁废液）中的铜离子可与铁金属产生氧化还原反应以产生亚铁离子（Fe²⁺）及铜金属，其反应式如下：

Cu²⁺+Fe→Cu+Fe²⁺

上述反应中的亚铁离子可与第二混合物中的金属离子产生金属铁氧磁体，其通式例如是MFe₂O₄，其中M代表任一适合的金属。

而上述反应中所产生的铜金属可与第二混合物中的硫酸反应，而生成硫酸铜，其反应式如下：

2H₂SO₄+Cu→CuSO₄+SO₂+2H₂O

接着，硫酸铜可再次溶解于水中形成铜离子，并其反应式如下：

CuSO₄→Cu²⁺+SO₄ ^2-。

接着，在例如是萃取槽中进行图1中的铜萃取步骤S40。在铜萃取步骤S40中，将第二混合物与树脂材料混合，以反应形成第三混合物，且第三混合物包括含铜离子螯合物。在一实施例中，树脂材料可包括液态胺羧基螯合树脂。液态胺羧基螯合树脂例如是包括(-NCH₂COOH₂)基团及钠离子的树脂。举例而言，在铜萃取步骤S40中，将第二混合物与树脂材料以3:2的体积比混合，使第二混合物中的铜离子取代树脂材料中的钠离子而形成铜离子螯合物，其反应式如下：

其中Resin代表树脂。

在本发明中，进行铜萃取步骤S40可将混合物中的铜离子与树脂材料螯合，并由此过滤混合物中其它不必要的杂质（例如在上述含铜金属污泥中的铁、镍以及铝等金属物质及其离子）。此外，上述的含氯化铁溶液可形成氯化亚铁废液。氯化亚铁废液为废水常用的助凝剂，因此经铜萃取步骤S40后，氯化亚铁废液可回收，再使用在废水处理中。

接着，在例如是置换槽中进行图1中的铜再生步骤S50。进行铜再生步骤S50可将与树脂材料结合的铜离子溶出以进行后续的工艺。在铜再生步骤S50中，在第三混合物中加入硫酸溶液，以使得第三混合物中的铜离子螯合物与硫酸反应形成硫酸铜溶液。在一实施例中，在铜再生步骤S50中所使用的硫酸溶液的重量百分比浓度20%，且加入的硫酸溶液与第三混合物的体积比是3:2。此外，在铜再生步骤S50中，第三混合物中的铜离子螯合物与硫酸之间的反应例如是以下的离子置换反应：

其中Resin代表树脂。

由于在前述的铜萃取步骤S40中已将不必要的杂质过滤出来，因此在铜再生步骤S50中所形成的硫酸铜溶液的铜离子的浓度大于前述第一混合物、第二混合物及第三混合物中的铜离子的浓度。此外，为了后续工艺方便，更可将上述第三混合物静置于金属还原储存槽中，以待后续工艺的进行。

在一实施例中，在铜再生步骤S50后，可选择性进行图1中的树脂材料回收步骤S55，以将铜再生步骤S50后所剩余的树脂材料再次使用于铜萃取步骤S50中。由此可重复使用树脂材料以降低使用树脂材料的成本。

接着，在例如是电解槽中进行图1中的电解步骤S60。在本发明中，进行电解步骤S60可将硫酸铜溶液中的铜离子还原为铜金属。更详细地说，在电解步骤S60中，对硫酸铜溶液进行电解以形成含铜物质。电解步骤S60例如是在电解槽中以硫酸铜溶液为电解液，使用例如是碳棒或其它的适合的材料作为阳极，且使用铜管或其它适合的材料作为阴极，并且通入直流电以对电解液进行电解，以在阴极上进行还原反应以形成含铜物质，其半反应式如下：

Cu²⁺+2e^-→Cu

在一实施例中，含铜物质包括电解铜管或粗铜。

在一实施例中，在电解步骤S60之后，可选择性地进行图1中的硫酸溶液回收步骤S65以再次使用在电解步骤S60后所剩余的硫酸溶液。举例而言，如图1所示，经回收的硫酸溶液可再次使用于混合步骤S10或铜再生步骤S50中，然而本发明并不以此为限。进行硫酸溶液回收步骤S65可降低本发明在使用硫酸溶液上的成本。

基于上述实施例可知，本发明的含铜金属污泥的处理方法是在铜提纯步骤中将含氯化铁溶液加入混合物中，以使得含氯化铁溶液中的氯离子与混合物中的铜金属反应而形成铜离子，进而提高混合物中的铜离子的浓度，提升电解步骤时形成含铜物质的效率。

综上所述，本发明的含铜金属污泥的处理方法通过在铜提纯步骤中将含氯化铁溶液加入于混合物中，以增加混合物中的铜离子的浓度量，并进一步提高在电解步骤中形成含铜物质的效率。此外，在本发明中所使用的硫酸溶液及树脂材料皆可以重复使用以降低含铜金属污泥的处理成本，并进一步地减少在处理含铜金属污泥过程中由废料所产生的污染。又，因为本发明对含铜金属污泥进行压滤、铜提纯、铜萃取、铜再生及电解等步骤，因此可有效地降低含铜金属污泥的体积，进而达成污泥减容的效果。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求的范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种含铜金属污泥的处理方法，包括：

进行酸溶步骤，将含铜金属污泥溶于硫酸溶液中，形成第一混合物，所述第一混合物包括含铜酸化污泥；

进行铜提纯步骤，将含氯化铁溶液加入所述第一混合物中，使所述含氯化铁溶液与所述第一混合物中的所述含铜酸化污泥反应，形成第二混合物；

进行铜萃取步骤，将所述第二混合物与树脂材料混合，以反应形成第三混合物，所述第三混合物包括含铜离子螯合物；

进行铜再生步骤，在所述第三混合物中加入硫酸溶液，以使得所述第三混合物中的所述铜离子螯合物与硫酸反应形成硫酸铜溶液；以及

进行电解步骤，对所述硫酸铜溶液进行电解，以形成含铜物质。

2.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，其中所述含氯化铁溶液为含铜氯化铁废液。

3.如权利要求2所述的含铜金属污泥的处理方法，其中所述含铜氯化铁废液包含铜离子及氯化铁。

4.如权利要求3所述的含铜金属污泥的处理方法，其中在所述第二混合物中，硫酸铜废液与所述含铜氯化铁废液的体积比为10:1至1:1。

5.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，其中在所述酸溶步骤之后及所述铜提纯步骤之前更包括进行压滤步骤，以将所述第一混合物的含污泥悬浮物滤出。

6.如权利要求5所述的含铜金属污泥的处理方法，更包括在进行所述压滤步骤之后，对被滤出的所述含污泥悬浮物进行脱水步骤，以形成含硫酸废液及固体废弃物。

7.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，其中所述树脂材料包括液态胺羧基螯合树脂。

8.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，其中进行所述铜萃取步骤的反应包括：

其中Resin代表树脂。

9.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，更包括在进行所述铜再生步骤后，进行树脂材料回收步骤，将所述铜再生步骤后所剩余的所述树脂材料再次使用于所述铜萃取步骤中。

10.如权利要求1所述的含铜金属污泥的处理方法，其中在进行所述电解步骤后，进行硫酸溶液回收步骤以再次使用在所述电解步骤后所剩余的硫酸溶液。