稀貴金屬溼法冶金資源化技術

 

刊登日期:2017/11/5
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台灣目前為全世界重要之高科技元件與產品之生產國,如面板業、太陽能光電業、印刷電路板業、照明光電業與化學工業等產業,故台灣每年需進口為數不少的稀貴金屬來供上述產業使用,由此可知稀貴金屬原料,對台灣經濟發展具有重要貢獻。然而目前台灣並未生產上述任何稀貴金屬,因此如何從含稀貴金屬廢棄物中資源回收,以達成稀貴金屬廢棄物減量與資源再生之雙重目的,實為重要課題。

常見稀貴金屬資源化技術包括火法冶金及溼法冶金(Hydrometallurgical)二大類,火法冶金法主要係利用高溫高熱將稀貴金屬予以融熔或氣化,來達成稀貴金屬之回收(Recovery);而溼法冶金法主要係利用液態溶劑將稀貴金屬予以浸漬溶解成離子態,來達成稀貴金屬之回收。由於火法冶金方式投資成本高且耗費能源大,需要一定之產業規模才具有經濟可行性,但台灣稀貴金屬廢棄物產量有限,經濟規模不足,較不適合設立火法冶金設施,來資源回收台灣生產之稀貴金屬廢棄物。相對而言,溼法冶金技術設備規模較具彈性,初設成本較低,因此較適合用來資源回收台灣生產之稀貴金屬廢棄物。

常見溼法冶金資源化技術
溼法冶金資源化技術主要是利用適當之浸漬溶劑,使稀貴金屬廢棄物中之目標金屬氧化成離子,浸漬溶解於浸漬溶液中,再經電解、置換、沉澱、晶析等一系列步驟,將目標金屬離子純化還原成金屬或化合物的方法。溼法冶金資源化技術通常又可分為①解離;②浸漬溶蝕;③分離純化等三大步驟。
1. 解離
由於溼法冶金資源化技術主要是藉由浸漬溶劑將稀貴金屬予以溶解,但大多數的稀貴金屬廢棄物中之目標金屬常被其他材料所包覆,如積體電路中之稀貴金屬會被樹脂所包覆,印刷電路板中之稀貴金屬會被玻璃纖維樹脂所包覆,因此這些稀貴金屬無法直接接觸浸漬溶劑,以致無法達到浸漬溶液效果。故稀貴金屬廢棄物在進行浸漬溶蝕步驟前,常需先經「解離」步驟,以將目標金屬解離釋放出,以利後續浸漬溶蝕。常見之解離技術為破碎研磨,稀貴金屬廢棄物經破碎研磨後,其所包覆之目標金屬即可被解離釋放出。一般而言,破碎研磨愈細,其後續之浸漬溶蝕效果愈佳;但破碎研磨愈細,其操作成本愈高,故破碎研磨之程度需視稀貴金屬廢棄物之物理組成而定,儘量不要造成過磨。

溼法冶金技術回收稀貴金屬廢棄物案例
上述介紹之各種溼法冶金資源化技術,可被用來回收各種含稀貴金屬之廢棄物,不同之稀貴金屬廢棄物其所需之溼法冶金技術亦不相同,以下將分別介紹適合回收砷化鎵廢棄物(含「鎵」稀貴金屬)與廢脫硝觸媒(含「釩、鎢」稀貴金屬)之溼法冶金資源化技術。

圖一、由砷化鎵廢棄物中回收含「鎵」稀貴金屬之溼法冶金流程
圖一、由砷化鎵廢棄物中回收含「鎵」稀貴金屬之溼法冶金流程

圖一為適合由砷化鎵廢棄物中回收含「鎵」稀貴金屬之溼法冶金流程圖。該圖採用之溼法冶金技術主要包括:在室溫下,將砷化鎵廢棄物置於氫氧化鈉(NaOH)與過氧化氫(H2O2)之混合浸漬液中,予以浸漬1小時,可達到砷化鎵廢棄物中砷與鎵完全浸漬溶出之效果。再收集砷、鎵完全浸漬溶出之浸漬液,以硫酸(H2SO4)調整該浸漬液的pH值至1.8,再以D2EHPA (Di-2-ethylhexyl Phosphoric Acid, C16H35O2P)溶媒進行溶媒萃取,溶媒萃取後之含鎵有機相以6N的硫酸進行反萃取,反萃取後的含鎵反萃取溶液,再利用結晶法,使其所含之鎵生成H4Ga2(SO4)5·12H2O結晶,以售予專業之鎵資源精煉廠。另經溶媒萃取後的含砷水相溶液,則以氫氧化鈉調整pH值至11,再加入Fe2(SO4)3調整鐵砷比(Fe/As)至6,攪拌1小時後過濾,可得無害的...…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:李清華/大葉大學環境工程學系
★本文節錄自「工業材料雜誌」371期,更多資料請見下方附檔。


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