專利名稱：廢銅箔的回收方法
技術領域：
本發明是有關于一種廢銅箔的回收方法，尤指一種利用化學置換反應，以含銅離子的溶液回收電鍍至少一種重金屬的廢銅箔的方法。
目前一般銅箔廠回收廢銅箔有二種方法。
1、方法之一是委外熱融處理后，回收再使用。
委外將廢銅箔投入熱融槽中，待其融化及分離其中所含的重金屬后，再予以重新鑄型、加工而回收再利用。其主要缺陷在于由于重金屬的分離程序所需消耗的費用昂貴，在整體的程序上無經濟價值，下面列出此處理方法所需消耗的經費核算假設某工廠目前廢銅箔委外處理量平均為145噸/月，處理費用為8.54千元/噸，則每月委外處理費平均約1238千元/月。
2、方法之二是將廢銅箔直接投入原料溶解槽，回收再使用。其主要缺陷在于由于廢銅箔含重金屬，如直接投入原料溶解槽，會造成其它重金屬析出，當這些析出的重金屬濃度超過一定濃度(如6g/l)以上時，系統的溶解度會下降，造成原料溶解槽內硫酸銅大量的結晶，而影響制程的穩度及產品品質，故需將原料溶解槽鍍液抽換掉，再重新造液。
下面列出重新造液所需消耗的經費核算假設某工廠目前共有四條生產線Line-Line4，則重新造液所需費用估算如下一、各線鍍液總量(液位100％＝222m3)Line1[222m3×42％(溶解槽)1+[41m3(過濾器)]+[9m3(中間槽)]+[10m3(機臺)×6]+[4m3(管路)＝208m3/Line；Line2[222m3×42％(溶解槽)]+[41m3(過濾器)]+[9m3(中間槽)]+[10m3(機臺)×6]+[4m3(管路)]＝208m3/Line；Line3[222m3×49％(溶解槽)]+[41m3(過濾器)]+[9m3(中間槽)]+[10m3(機臺)×6]+[4m3(管路)]＝223m3/Line；Line4[222m3×52％(溶解槽)]+[21m3(過濾器)]+[9m3(中間槽)]+[10m3(機臺)×4]+[4m3(管路)]＝189m3/Line；總鍍液量Line+Line2+Line3+Line4＝828m3。
以每月145噸廢銅箔估算，約造成1.75g/l濃度的提升(145噸×I％×1000公斤/噸/828m3)，以一卡車20m3估算，約需12車次才能將濃度稀釋至合理標準值。
二、鍍液抽掉所需造液的銅及硫酸費用1、銅(單價61元/kg)20m3車次×12車次×I,0001/m3×103g/1×1kg/1,000g×61元/kg＝1,508千元；2、硫酸(單價1.64元/kg)20m3車次×12車次×I,0001/m3×103g/1×1kg/1,000g×1.64元/kg＝40.5千元；
銅及硫酸花費1,508+40.5＝1,548千元/月。
由以上可知，廢銅箔每月直接投入生箔溶解槽，可節省委外處理費用1,238千元/月<方法之一>，但重新造液所需的銅線及硫酸費卻高達1,548千元/月<方法之二>；故廢銅箔直接投入溶解槽不符合經濟效益。
由上可知，傳統的廢銅箔回收方法，在實際使用上，顯然具有不便與缺失存在，必須加以改善。
本發明的主要目的是提供一種廢銅箔的回收方法，其是將銅箔在投入生箔溶解槽回收之前，先予以進行一化學置換反應處理，達到降低銅箔直接予以熱融處理所需耗費的昂貴費用的目的。
本發明的另一目的是提供一種廢銅箔的回收方法，其是將廢銅箔與硫酸銅溶液反應后所產生的廢液作二次回收并再利用，達到解決環保問題的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種廢銅箔的回收方法，其特征是它包括如下步驟將廢銅箔投入含硫酸銅溶液的桶槽，使廢銅箔上的重金屬與硫酸銅溶液中的銅離子產生置換反應，以除去重金屬；廢銅箔在與桶槽中的硫酸銅溶液反應之后，經水洗系統將殘留于其上的含重金屬的硫酸銅溶液洗凈；經水洗后的廢銅箔，即可回收。
該廢銅箔為寬幅大于600mm的大寬幅銅箔。該桶槽中的硫酸銅溶液，是由溶液供給系統提供。該水洗系統所產生的廢液，是經濃縮系統將廢液分離成濃縮液和水洗水，該濃縮系統為蒸發罐裝置、滲透膜裝置、蒸餾塔裝置或驟沸塔裝置。該濃縮液持續補回溶液桶槽中。該水洗水與清洗銅箔的水持續回收至水洗系統。該廢銅箔經水洗后，先經滾輪裁切機予以裁切成所需的大小，再進行回收。
另一種廢銅箔的回收方法，其特征是它包括如下步驟將廢銅箔置入耐酸籃子中，以天車吊入含硫酸銅溶液的桶槽，使廢銅箔上的重金屬與硫酸銅溶液中的銅離子產生置換反應，以除去重金屬；待廢銅箔瀝于殘留其上的硫酸銅溶液后，再予以回收。
該廢銅箔為寬幅小于600mm的小寬幅銅箔。該桶槽中的硫酸銅溶液，是由溶液供給系統提供。
本發明的主要優點是1、利用氧化還原的原理，在廢銅箔投入生箔溶解槽回收之前，先將其與硫酸銅溶液反應，利用氧化電位差的置換原理，將廢銅箔以硫酸銅溶液與電鍍一種或一種以上氧化電位較銅高的重金屬，通過氧化作用，自銅箔移出至硫酸銅溶液內；此時硫酸銅溶液中的銅離子亦同時移向原廢銅箔之上，廢銅箔在與硫酸銅溶液反應后，再將夾帶溶液薄膜的反應后的銅箔經過水洗系統，以洗凈殘留于其上的含重金屬溶液，并可予以裁切成所需大小而得以回收。
2、該水洗系統所產生的廢液，可經一密閉循環清洗的濃縮系統，將廢液分離成濃縮液和水洗水，其中的濃縮液可持續補回溶液桶槽中，水洗水與清洗銅箔的水可持續補充至水洗系統，并回收多余優質水以供制程使用，故可維持水質，不會有廢水問題發生。
下面結合較佳實施例和附圖進一步說明。


圖1是本發明的回收大寬幅銅箔的流程示意圖。
圖2是本發明的回收小寬幅銅箔的流程示意圖。
首先，如圖1所示，將大寬幅銅箔10以傳動馬達或帶動馬達發送，經由一含有硫酸銅溶液的桶槽21，其溶液的含銅離于濃度必須在5ppm以上，大寬幅銅箔10上的重金屬離子與桶槽21中的硫酸銅溶液反應，通過氧化還原作用，游離至硫酸銅溶液中，同時位于原硫酸銅溶液中的銅離于亦游離依附至大寬幅銅箔10表面上，至此，大寬幅銅箔10上大多數為純銅。
(b)與硫酸銅溶液反應后的大寬幅銅箔10繼續經一水洗系統30，予以洗凈其表面殘留的含銅離子及重金屬離子溶夜；洗凈后的廢液31再經管路32到達密閉循環清洗的濃縮系統40；而大寬幅銅箔10可經滾輪裁切機50，裁成適當大小之后，再予以回收或儲存。
(c)小寬幅銅箔11的回收方法，如圖2所示，先將其置入一底部可開啟的耐酸籃子60中，以天車70吊入桶槽22，進行與前述相同的氧化還原換反應；由于小寬幅銅箔11上殘留的硫酸銅溶液及重金屬溶液僅為少量，為經濟效益考慮不予回收，僅待小寬幅銅箔11自行瀝干殘留其上的硫酸銅溶液后，再予以回收。
水洗系統30是一用以洗凈大寬幅銅箔10上所殘留硫酸銅液的裝置，由于大寬幅銅箔10上所殘留硫酸銅溶液含有經置換反應之后所產生的重金屬離于，故在進行回收步驟之前，必須利用純水予以洗凈，避免造成回收制程上的品質不良。
濃縮系統40是蒸發罐裝置、滲透膜裝置、蒸餾塔裝置或驟沸塔裝置，可將存在同一液相中的各不同成分的溶液，通過沸點、蒸氣壓及分子量大小等物理性質不同，以分餾及離心等方式予以個別分離；故廢液31經此濃縮系統40分離之后，分離成濃縮液41及水洗水42兩部分；經濃縮后的水洗水42的成分，己接近純水的品質，故可再回收至原水洗系統30，所洗出的含銅離子及部分重金屬離子溶液，然而溶液中的重金屬離子濃度未達一定標準之前，其溶液尚有與大寬幅銅箔10反應的能力，不致使大寬幅銅箔10無法釋出其上的重金屬離于，待重金屬離子到達一定濃度之后，再予以排出作廢水處理，另由溶液供給系統20補充新的硫酸銅溶液，故尚可回收至桶槽21或22中。
上述的溶液供給系統20是一大型溶解槽，在收集工廠內可供此回收方法所利用的硫酸銅溶液后，經由該溶液供給系統20將溶液分別送至桶槽21、22，以利回收工作的運作。
本發明的反應原理于實驗室測試結果如下取1000毫升廢液與廢銅箔化學置換反應，至反應終了(以內眼判斷外觀顏色)，其實驗結果如表1。
表1

反應式為，反應速率為5秒。
本發明的廢銅箔的回收方法與傳統的方法比較，可得知由于鋅離于析出與銅離子置換后質量并無明顯損耗，且銅離子濃度反應前為13.41g/l，若以反應時間5秒為基準，則當銅離于濃度為1.22g/l為反應臨界值，故每月所需廢液為116m3/月。
<估算一>假設廢銅箔鋅離子含量為1％
145噸/月×1000kg/噸×10009/kg×1％[(13.41-1.22)g/1×65.38/63.55]×m3/10001＝116m3/月(每月所需廢液)，此廢液全部導入廢水場制成污泥(約9.67噸/月，污泥委外處理費用77.4千元/月)，所需主/助凝劑費用約為12.2千元/月。
<估算二>
1、鋅污泥費用[(13400)ppm/1000g/kg×4.6Ikg鋅污泥/kgZn+6.5kg/0.3]×m3/10001×116m3/月×8千元/m3＝77.4千元/月；2、主凝劑費用116m3/月×6kg/m3水×5元/kg＝3.5千元/月。
3、助凝劑費用116m3/月×0.5kg/m3水×150元/kg＝8.7千元/月。
合計鋅污泥及主/助凝劑費用89.6千元/月。
本工程投資設備假設6,000千元，則每月折舊費為72千元/月(6,000千元/7年/12月)，修護費為7千元/月(6,000千元×1.4％/12月)；故每月可節省1,069千元/月；年效益12,832千元/月，回收年限為5.6個月。
由上可知，本發明的廢銅箔的回收方法，可大幅減低重金屬處理所需消耗的費用；通過本發明的廢銅箔的回收方法，至少具有以下的優點1、節省直接予以熱融處理所需耗費的昂貴費用。
2、程序中所使用的硫酸銅溶液，可由廠區內其它廠房的廢液排出口直接導入，不需另行準備或購買，可充分達到資源回收的成效。
3、程序中的水洗系統產生的廢液，亦可經濃縮步驟予以分離成兩項可供重復利用的再生資源，故過程中亦不需另外添加水洗系統的用水。
綜上所述，本發明確可達到預期的使用目的，克服傳統方法的缺點，具有新穎性及創造性。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡運用本發明說明書及圖式內容所為的修改或變化，均同理皆包含于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種廢銅箔的回收方法，其特征是它包括如下步驟將廢銅箔投入含硫酸銅溶液的桶槽，使廢銅箔上的重金屬與硫酸銅溶液中的銅離子產生置換反應，以除去重金屬；廢銅箔在與桶槽中的硫酸銅溶液反應之后，經水洗系統將殘留于其上的含重金屬的硫酸銅溶液洗凈；經水洗后的廢銅箔，即可回收。
2.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該廢銅箔為寬隔大于600mm的大寬幅銅箔。
3.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該桶槽中的硫酸銅溶液，是由溶液供給系統提供。
4.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該水洗系統所產生的廢液，是經濃縮系統將廢液分離成濃縮液和水洗水，該濃縮系統為蒸發罐裝置、滲透膜裝置、蒸餾塔裝置或驟沸塔裝置。
5.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該濃縮液持續補回溶液桶槽中。
6.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該水洗水與清洗銅箔的水持續回收至水洗系統。
7.根據權利要求1所述的廢銅箔的回收方法其特征是該廢銅箔經水洗后，先經滾輪裁切機予以裁切成所需的大小，再進行回收。
8.一種廢銅箔的回收方法，其特征是它包括如下步驟將廢銅箔置入耐酸籃子中，以天車吊入含硫酸銅溶液的桶槽，使廢銅箔上的重金屬與硫酸銅溶液中的銅離子產生置換反應，以除去重金屬；待廢銅箔瀝于殘留其上的硫酸銅溶液后，再予以回收。
9.根據權利要求8所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該廢銅箔為寬幅小于600mm的小寬幅銅箔。
10.根據權利要求8所述的廢銅箔的回收方法，其特征是該桶槽中的硫酸銅溶液，是由溶液供給系統提供。
全文摘要
一種廢銅箔的回收方法，其是利用化學置換反應，以硫酸銅溶液與電鍍至少一種氧化電位較銅高的重金屬銅箔進行氧化還原置換反應；將銅箔送至裝有硫酸銅溶液的桶槽進行化學置換反應，并將夾帶溶液薄膜的反應后的銅箔，經由水洗系統的清洗，進行回收；或將銅箔裁切成所需的大小后，再進行回收銅箔。具有降低銅箔回收費用和減少環境污染的功效。
文檔編號C22B15/00GK1414124SQ0113680
公開日2003年4月30日 申請日期2001年10月23日 優先權日2001年10月23日
發明者呂明傳, 陳祝毅, 陳威端 申請人:金居開發銅箔股份有限公司