謝宏元、王正全、呂春福 / 工研院材化所
金屬表面處理業為我國重要的支援性產業，2020年產值達新台幣967億元，其中電鍍製程產生之廢水以及污泥約121,380公噸，必須委外清運處理。嶄新的處理模式則是從源頭回收金屬，藉助與設備業回收利潤的均霑，不僅省下廢銅酸的清運處理費用，並創造出可觀的轉售收益，此一模式創造了經濟與環境雙贏的局面；除了銅以外，業界也正積極開發移除並回收電鍍廢水中鎳/磷資源的設備，以及將鋅離子轉化成為吸附劑，再利用於污水處理的技術等。
【內文精選】
電鍍銅資源的循環
2. 銅資源再生循環的典範
都市銅礦的示範性開採指標是晶圓代工龍頭廠台積電所致力推動的廠內循環經濟：製造晶圓的流程會產生大量的硫酸銅廢液，台積電與衛司特科技合作，採用本土開發的管式電解沉積方式，由每年達1.6萬公噸含銅廢液回收出170公噸的再生銅管，創造回收減廢效益超過1億元。2020年進一步將回收資源再精煉，與供應商光洋應用材料科技公司合作，成功由1,800噸廢液回收的銅料，精煉出符合高階品質標準的靶材120枚，並回用導入到量產產線，樹立了「廢棄物產出最小化，資源循環使用最大化」綠色生產的企業標竿。光電業對於銅資源的回收也不遑多讓，隨著顯示器高精細的趨勢，面板銅導線的蝕刻產生大量廢酸蝕刻液。友達在2015年投入廢酸蝕刻液的資源化，與衛司特科技合作，以萃取加上電解還原的方式將廢酸轉製成銅管，流程如圖三所示。
圖三、衛司特科技的萃取/再生/電解回收銅處理系統
4. 銅資源化現況分析
台灣PCB產業銅蝕刻廢液的循環，多使用金屬置換法以及酸鹼中和法來回收硫酸銅，因方法簡單、投資少；酸鹼中和法可用以回收鹼式氯化銅，相較更為經濟有效。而循環電解法，不僅使蝕刻廢液恢復原有的蝕刻效能，而且產出具有商業價值的銅，成為大型印刷電路板廠的首選。
濕法表面處理–鎳的回收
鎳(Ni)是一種有光澤的銀白色金屬。鎳具有突出的物理和化學性能，熔點高達1,453℃，有較好的導熱和導電性；且化學性質穩定，抗腐蝕性和氧化性能良好，在高溫下保持較高的強度；此外，鎳還具有能被磁化、可塑性強等特點。據美國地質調查局(USGS)2022年資料，全球鎳儲量超過9,500萬噸，其中紅土鎳礦占60%，硫化鎳礦占40%。
通常國內精煉鎳廠商由國外進口鎳半成品再進一步提煉成純鎳，要取得穩定的鎳原料，必須仰賴國外。現在國際上鎳應用供應鏈，上游為紅土鎳礦與硫化鎳礦，中游為冶煉形成鎳鐵、鎳板及鎳鹽等，下游再製作成不鏽鋼、合金鋼、電池、電鍍等。
2. 廢棄化學鎳溶液回收處理
化學鎳是另一種常見的表面處理技術，跟電鍍鎳不同的是，化學鎳鍍液有使用壽命的限制(電鍍鎳若非操作不當，通常僅需進行鎳離子補充即可再使用，所以使用壽命相當長)，正常鍍液連續使用壽命約3 MTO後，便需要將鍍液完全更新，故會產生大量廢化鎳鍍液。廢化鎳鍍液中每公斤含有約5~6公克鎳金屬，一般工廠化學鎳槽體積約750公升左右，每年一家約會產出80~120公噸廢化學鎳鍍液，若經回收處理可以回收440~660公斤鎳，若以200家廠商計算，一年可回收88~132公噸的鎳。
傳統處理廢棄化學鎳鍍液是以混凝沉澱技術將金屬離子去除，形成金屬污泥，再經火法回收製程處理，回收鎳金屬。近兩年工研院材料與化工研究所開發了一套廢化鎳鍍液處理模組系統(如圖十五所示)，透過陰陽離子分離程序，使廢化學鎳液中之金屬離子及非金屬離子分段捕集，分別回收鎳及磷，透過金屬共析出技術，可以去除廢鍍液中99%以上鎳離子並加以回收成鎳鐵化合物；接著以共沉技術移除廢鍍液中95%以上磷離子並回收成磷酸鹽化合物。上澄液可直接以一般廢水處理程序進行處理後排放，無二次污染物，所得之產物包含鎳鐵化合物及磷酸鹽化合物，預期可分別應用於鋼鐵業、磁磚業，建構了產業循環的新模式---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十五、工研院開發之廢化鎳鍍液處理模組系統
★本文節錄自《工業材料雜誌》424期，更多資料請見下方附檔。