CN102815779A - 铜回收装置 - Google Patents

Abstract

根据一实施方案，铜回收装置(1)包括沉淀罐(2)、混合罐(6)、助滤剂加料器(5)、包括过滤器(33)的固液分离器(3)、清洗水供给管线(L10、L11)、清洗水排放管线(L4)、分离罐(4)以及助滤剂返回管线(L5)。沉淀罐(2)构造为接收要处理的含铜离子水和碱以制备包含铜化合物的沉淀物的处理的水。固液分离器(3)构造为允许处理的水通过预涂层沉积于其上的过滤器(33)以从滤液分离保留在所述预涂层上的沉淀物。

Description

铜回收装置

技术领域

本发明主要涉及一种构造为回收存在于水中的铜的铜回收***。

背景技术

水资源的有效利用近来由于工业发展和人口增长而成为迫切需求。为了满足这一需求，再次使用诸如工业废水的废水显得尤为重要。为了再利用这样的废水，水纯化即从水中分离其他物质是必须的。作为从水中分离其他物质的方法，已知例如膜分离、离心分离、活性炭吸附、臭氧处理以及通过聚集来除去漂浮物质的各种方法。这些方法能够除去包含在水中并且对环境施加相当影响的物质(例如磷和氮)，以及除去分散于水中的油和粘土。

在这些方法中，膜分离是最常用于除去水中的不溶性物质的方法之一，并且从膜保护和增加含有难脱水物质的水的流速的观点而言，在膜分离中使用助滤剂。

同时，作为从水中除去有害物质和有价值物质的方法，已知这样的方法，其包括导致溶于水中的物质的预定反应，从而所述物质作为沉淀物沉淀，并且将所述沉淀物从水中分离。例如，已知这样的方法，其包括沉淀水中的铜离子，通过添加具有聚集功能的聚合物来聚集沉淀的铜颗粒以防止沉淀的细微铜颗粒流至其他***，并且分离和回收聚集物形式的铜。

然而，由于在上述方法中聚集物自身包含大量的聚合物，所以该方法存在的问题在于每单位体积聚合物的低铜回收效率和低铜纯度。此外，所述方法还存在检测到大废物量的问题，因为在从聚集物分离铜之后仍然保留大量最终应当弃去的淤泥。

需要能够降低废物的量、实现水中沉淀的细微铜颗粒直接固液分离以及提高铜回收效率的铜回收装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜回收装置，其能够降低废物的量并且改进从要处理的含铜离子水中回收铜。

一般而言，根据一实施方案，铜回收装置包括沉淀罐、混合罐、助滤剂加料器、包括过滤器的固液分离器、清洗水供给管线、清洗水排放管线、分离罐以及助滤剂返回管线。所述沉淀罐构造为接收要处理的含铜离子水并向所述要处理的水中添加碱以制备包含铜化合物的沉淀物的处理的水。所述混合罐构造为将包含平均粒径为0.5-20μm的磁性颗粒的助滤剂与分散介质混合以制备悬浮液。所述助滤剂加料器构造为向所述混合罐提供助滤剂。所述固液分离器构造为接收来自所述混合罐的悬浮液从而将所述助滤剂的预涂层沉积在所述滤器上，然后接收来自所述沉淀罐的处理的水，从而允许所述处理的水通过所述预涂层所沉积的过滤器以分离保留在所述预涂层上的沉淀物与滤液。所述清洗水供给管线构造为向所述预涂层将所述沉淀物保留于其上的过滤器提供水，并从所述过滤器除去所述沉淀物和所述助滤剂。所述清洗水排放管线构造为从所述固液分离器排放所述沉淀物和所述助滤剂以及所述清洗水供给管线提供给所述过滤器的水。所述分离罐构造为接收从所述固液分离器排放的沉淀物、助滤剂和水，并且利用磁场来分离所述助滤剂与所述沉淀物和所述水。所述助滤剂返回管线构造为将所述分离罐中分离的助滤剂返回所述助滤剂加料器。

附图说明

图1为示出根据第一实施方案的铜回收装置的构造的方框图。

图2为示出使用预涂覆过程的铜回收方法的流程图，其中使用图1的装置。

图3A为示意性示出用聚合物涂覆的磁性颗粒的截面图。

图3B为可通过使磁性颗粒聚集而获得的聚集物的截面图。

图4为示出根据第二实施方案的铜回收装置的构造的方框图。

图5为使用主体加料(body-feed)过滤的铜回收方法的流程图，其中使用图2的装置。

图6为示出根据第三实施方案中的铜回收装置的构造的方框图。

具体实施方式

本发明发明人通过利用滤膜在废水中的铜沉淀物的直接固液分离上进行各种实验而进行了广泛的研究，并发现难以直接滤出从废水沉淀的铜沉淀物，因为所述铜沉淀物的粒径(初始直径)过小。下文描述基于该发现的各种实施方案。

(1)根据本发明的铜回收装置包括：沉淀罐2，其构造为向要处理的含铜离子的水中添加碱并沉淀含铜化合物的沉淀物；加热机构22，其构造为加热沉淀罐中的沉淀物以使沉淀物中的至少一部分的铜化合物形成氧化铜；助滤剂加料器5，其提供助滤剂，所述助滤剂的包含磁性物质的颗粒或聚集物的平均直径为0.5-20μm；混合罐6，其构造为将助滤剂与分散介质混合以制备悬浮液；包括过滤器33的固液分离器3，所述固液分离器3在从混合罐提供悬浮液时从所述悬浮液过滤助滤剂以形成包含助滤剂的预涂层，并在从沉淀罐提供处理的水时从所述处理的水过滤包含氧化铜的铜化合物，从而所述铜化合物被预涂层捕获；处理的水供给管线L2，其构造为从沉淀罐向固液分离器提供处理的水；混合管线L7，其连接至处理的水供给管线，所述混合管线L7构造为将来自混合罐的悬浮液与来自处理的水供给管线的处理的水混合；清洗管线L11，其构造为向过滤器提供清洗水，从而从所述过滤器清洗预涂层；分离罐4，其分离铜化合物与助滤剂，所述铜化合物和所述助滤剂包含于与清洗水从固液分离器一起排出的清洗流出液；清洗流出液管线L32，其将清洗流出液从固液分离器传送至分离罐；以及助滤剂返回管线L5，其将在分离罐中分离的助滤剂返回助滤剂加料器(图1)。

本实施方案包括：通过将沉淀罐中要处理的水碱化来沉淀铜化合物形式的氧化铜；将分散介质与助滤剂混合，所述助滤剂的包含磁性物质的颗粒或聚集物的平均直径为0.5-20μm；经由处理的水供给管线将所述混合物从混合罐提供给固液分离器以在过滤器上形成助滤剂的沉积层；经由处理的水供给管线从沉淀罐向固液分离器提供处理的水从而在所述处理的水通过助滤剂层时氧化铜被捕获；经由清洗管线向固液分离器器件提供清洗水以用来自过滤器的助滤剂清洗氧化铜；经由清洗流出液管线从固液分离器提供清洗流出液；以及从助滤剂分离和回收氧化铜，所述助滤剂在分离罐中清洗，并经由助滤剂返回管线将分离并回收的助滤剂从分离罐返回过滤器加料器，同时回收分离并回收的氧化铜。由此，本实施方案使得能再利用助滤剂加料器中的分离并回收的助滤剂，并且通过直接分离具有非常小的粒径的沉淀的铜颗粒来实现高回收效率(图1)。本文所用的“氧化铜”包括各自包含氧化铜的复盐和混合盐。这样的氧化铜的实例包括碳酸铜和氧化铜的组合，硫酸铜和氧化铜的组合等。

(2)根据本发明的铜回收装置包括：混合和沉淀罐2A，其通过混合包含平均直径为0.5-20μm的磁性物质的颗粒或聚集物的助滤剂与要处理的水并碱化所述要处理的水来制备悬浮液，从而沉淀铜化合物；加热机构22，其加热混合和沉淀罐中的铜化合物以使至少一部分所述铜化合物形成氧化铜；助滤剂加料器5，其向混合和沉淀罐提供助滤剂；包括过滤器33的固液分离器3，所述固液分离器3在从混合和沉淀罐提供悬浮液时过滤沉淀的铜化合物和助滤剂以形成包含沉淀的铜化合物的沉积层，所述沉淀的铜化合物包含氧化铜和助滤剂；处理的水供给管线L2，其从混合和沉淀罐向固液分离器提供处理的水；清洗管线L11，其向过滤器提供清洗水，从而从所述过滤器清洗沉积层；分离罐4，其分离沉淀的铜化合物与助滤剂，所述铜化合物和所述助滤剂包含于与清洗水从固液分离器一起排出的清洗流出液中；清洗流出液管线L32，其将清洗流出液从固液分离器传送至分离罐；以及助滤剂返回管线L5，其将分离罐中分离的助滤剂返回助滤剂加料器(图4)。

本实施方案的装置用于所谓的主体加料过滤(图5)，其中所述混合和沉淀罐具有两种功能，即沉淀功能和混合功能。

根据本实施方案，在混合和沉淀罐中沉淀铜化合物；将沉淀的铜化合物与助滤剂混合以形成悬浮液；将所述悬浮液传送至固液分离器；以及进行铜化合物的固液分离同时在过滤器上形成助滤剂的膜。

(3)优选地，在(1)或(2)的装置中，所述助滤剂包含可通过使表面涂覆有聚合物的磁性颗粒聚集而获得的聚集物；所述磁性颗粒的平均粒径D1在0.5-20μm的范围内；所述磁性颗粒的平均粒径D1和所述聚集物的平均聚集物直径D2满足以下关系：D1＜D2≤20μm；以及所述聚合物的平均涂覆厚度t在0.01≤t≤0.25μm的范围内(图3)。

在本实施方案中，磁性颗粒的平均粒径D1优选地在0.5-20μm的范围内，直径D1更优选的范围为0.5-15μm。当磁性颗粒的平均粒径D1小于0.5μm时，颗粒密实地聚集而使得颗粒之间的距离过小，从而使得难以实现有效的处理的水的通过率。在另一方面，当平均粒径D1大于20μm时，颗粒松散地聚集而使得颗粒之间的距离过大，使得水中的细微沉淀物容易地通过，从而极大地破坏回收沉淀的铜化合物的效率。当平均粒径D1小于15μm时，进一步改进铜化合物颗粒的回收效率。由此，本发明发明人发现当磁性颗粒的平均粒径D1为例如26μm时，难以实现有效的铜回收效率。这样的发现表明，当磁性颗粒的平均粒径D1过大时会破坏铜回收效率。

在本实施方案中，平均粒径D1和磁性颗粒的聚集物的平均聚集物直径D2可以优选地满足以下关系：D1＜D2≤20μm，更优选D1＜D2≤15μm。当聚集物的平均聚集物直径D2大于20μm时，如上文所述水中的细微沉淀物容易地通过，从而极大地破坏铜回收效率。当平均粒径D2小于15μm时，如上文所述进一步改进铜回收效率。

在本实施方案中，聚合物的平均涂覆厚度t可以优选地在0.01≤t≤0.25μm的范围内，更优选0.01≤t≤0.15μm。当聚合物的平均涂覆厚度t小于0.01μm时，未实现期望的涂覆效果，并且聚集物的强度被破坏而不可用。在另一方面，当涂覆厚度t大于0.25μm时，聚集物中的磁性颗粒之间的空隙填充有树脂，处理的水的水通过率和粗糙度均被降低，因而铜化合物颗粒的捕获率也被降低。此外，当涂覆厚度t为0.15μm或更小时，实现了合适的粗糙度以增强捕获铜化合物颗粒的捕获性能并增加处理的水的通过率，由此进一步改进铜回收效率。

(4)本实施方案的铜回收装置包括：沉淀罐2B，其接收要处理的含铜离子水；碱加料器，其向沉淀罐中所包含的要处理的水添加碱以沉淀铜化合物；助滤剂加料器5，其提供助滤剂，所述助滤剂的包含磁性物质的颗粒或聚集物的平均粒径为0.5-20μm；混合罐6，其将提供自助滤剂加料器的助滤剂与分散介质混合以制备悬浮液；包括过滤器33的固液分离器3，所述固液分离器3在从混合罐提供悬浮液时从所述悬浮液过滤助滤剂以形成由助滤剂形成的预涂层，并从处理的水过滤包含氧化铜的铜化合物，从而所述铜化合物被预涂层捕获；处理的水供给管线L2，其从沉淀罐向固液分离器提供处理的水；混合管线L7，其连接至处理的水供给管线以混合来自混合罐的悬浮液与处理的水供给管线的处理的水；清洗管线L11，其向过滤器提供清洗水以从所述过滤器清洗预涂层；分离罐4，其分离铜化合物与助滤剂，所述铜化合物和所述助滤剂包含于与清洗水从固液分离器一起排出的清洗流出液中；清洗流出液管线L32，其将清洗流出液从固液分离器传送至分离罐；助滤剂返回管线L5，其将分离罐中分离的助滤剂返回助滤剂加料器；单元23，其测量沉淀罐中处理的水的pH值；以及pH控制机构24，其基于pH测量单元测量检测的pH值停止从碱加料器添加碱以当沉淀罐中的处理的水的pH值在中性范围内时停止反应，或者基于pH测量单元测量检测的pH值调节从碱加料器的碱添加，从而允许反应在沉淀罐中的处理的水的pH值保持在中性范围内的情况下连续进行(图6)。

在每个氧化铜生成反应和氢氧化铜生成反应中，通过酸性范围内的反应获得的沉淀物由于用酸进行反应而溶解，因此未获得铜沉淀物。铜化合物当pH值接近中性范围时在水溶液中作为沉淀物出现。在氧化铜生成反应优先于氢氧化铜生成反应的情况下，最好使pH值保持接近中性范围。更具体地，在中性范围中，氢氧化铜生成反应由于氢氧根的数目有限而无法进行，而氧化铜生成反应则由于存在过氧化氢而进行良好。

在本实施方案中，在pH控制机构24中，基于检测的pH值停止向处理的水添加碱以当沉淀罐中的处理的水的pH值在中性范围内时停止反应，或者基于检测的pH值调节向处理的水添加碱，从而允许反应在沉淀罐中的处理的水的pH值保持在中性范围内的情况下连续进行。因此，与氢氧化铜生成反应相比，处理的水的pH值保持在中性范围内以允许氧化铜生成反应良好地进行，由此实现沉淀大量的氧化铜颗粒。本文所用的“中性范围”基本上表示5-9的pH范围。

值得注意的是只要反应终止时所实现的最终pH值保持在中性范围内，可以分别地向液体添加酸性处理的水和液体碱(例如氢氧化钠溶液)，所述液体在加入前被调节至中性范围以允许连续反应，而不限于向处理的水添加碱的上述方法。

(5)根据本发明的铜回收装置包括：混合和沉淀罐2A，其将包含平均直径为0.5-20μm的磁性物质的颗粒或聚集物的助滤剂与要处理的水混合，并将处理的水碱化以沉淀铜化合物，从而制备悬浮液；加热机构22，其加热混合和沉淀罐中的铜化合物以将至少一部分所述铜化合物转化为氧化铜；助滤剂加料器5，其向混合和沉淀罐提供助滤剂；包括过滤器33的固液分离器3，所述固液分离器3在从混合和沉淀罐提供悬浮液时从所述悬浮液过滤沉淀的铜化合物和助滤剂以形成包含沉淀的铜化合物的沉积层，所述沉淀的铜化合物包含氧化铜和助滤剂；处理的水供给管线L2，其从混合和沉淀罐向固液分离器提供处理的水；清洗管线L11，其向过滤器提供清洗水从而从所述过滤器清洗沉积层；分离罐4，其分离沉淀的铜化合物与助滤剂，所述铜化合物和所述助滤剂包含于与清洗水从固液分离器一起排出的清洗流出液；清洗流出液管线L32，其将清洗流出液从固液分离器传送至分离罐；助滤剂返回管线L5，其将分离罐中分离的助滤剂返回助滤剂加料器；单元23，其测量沉淀罐中处理的水的pH值；以及pH控制机构24，其基于pH测量单元测量检测的pH值停止从碱加料器添加碱以停止反应，从而沉淀罐中的处理的水的pH值在中性范围内，或者基于pH测量单元测量检测的pH值调节从碱加料器的碱添加，从而允许反应在沉淀罐中的处理的水的pH值保持在中性范围内的情况下连续进行。

本实施方案的装置用于所谓的主体加料过滤(图5)，其中所述混合和沉淀罐具有两种功能，即沉淀功能和混合功能。在本实施方案中，实现与(2)相同的效果。

(6)优选地，在(4)或(5)的装置中：所述助滤剂包含可通过使表面涂覆有聚合物的磁性颗粒聚集而获得的聚集物；所述磁性颗粒的平均粒径D1在0.5-20μm的范围内；所述磁性颗粒的平均粒径D1和所述聚集物的平均聚集物直径D2满足以下关系：D1＜D2≤≤20μm；以及所述聚合物的平均涂覆厚度t在0.01≤t≤0.25μm的范围内(图3)。

在本实施方案中，实现与(3)相同的效果。

在下文中参照附图描述实施方案和实施例。

在下文所述的实施方案或实施例中，通过向诸如硫酸铜溶液的要处理的含铜离子水添加碱溶液来沉淀氧化铜。氢氧化钠是最适合使用的碱的类型，但并不特别局限于此。直接添加碱溶液使得沉淀的铜颗粒的粒径减小，从而使得非常难以从水中分离铜颗粒。然而，由于下述实施方案中的任何一种的方法使得能有效地分离细微铜化合物颗粒(平均粒径：0.01-10μm)，所以减少了加工步骤的数目并且容易地简化装置。

两种类型的利用助滤剂的方法，即预涂覆方法和主体加料过滤可以用于铜回收。用于所述方法的装置在构造上互相不同，并且在下文逐一描述所述装置。

第一实施方案

参照图1来描述第一实施方案的铜回收装置。

第一铜回收装置

本实施方案的铜回收装置1用于预涂覆方法，并且特别有效地用于其中处理的水中的沉淀的铜化合物的浓度很低的情况下。铜回收装置1包括沉淀罐2、固液分离器3、分离罐4、助滤剂罐5和混合罐6，以及要处理的水提供来源、碱加料器和流出液存储罐(其未显示)。单元和器件通过管线L1至L8互相连接。管线L1至L8提供有各种泵P1至P8和阀门1，以及测量器件和传感器(其未显示)。检测信号从测量器件和传感器发送至控制器(未显示)的输入接口，并且控制信号从所述控制器的输出接口发送至泵P1至P8以及阀门1和阀门2，从而控制泵的和阀门的操作。因此，整个铜回收装置1由控制器综合控制。

沉淀罐2具有搅拌螺杆21，其搅拌处理的水。将含铜离子的工业废水经由管线L1从要处理的水提供来源(未显示)引入沉淀罐，并将工业废水暂时存储为要处理的水。期间，从碱加料器(未显示)向沉淀罐2添加适量的氢氧化钠(NaOH)，从而处理的水中包含的铜离子以铜化合物的形式沉淀。

此外，沉淀罐2具有鼓式加热器22。通过控制器(未显示)控制向鼓式加热器22提供的电力，从而沉淀罐2的温度控制为60℃。鼓式加热器22用于加热处理的水以通过氧化将处理的水中包含的铜化合物的氢氧化铜转化为氧化铜。

固液分离器3带有过滤器33，其将分离器3的内部空间分为上部引入空间31和下部排放空间32。作为过滤器33，可以使用通过平织、斜织、双层编织(double weaving)等来编织诸如聚酯、尼龙、聚丙烯、氟纤维和醋酸纤维素的聚合物纤维而获得的那些过滤器。过滤器厚度基本上为1mm或更小，并且过滤器目径(mesh size)基本上为约1-20μm。

固液分离器的引入空间31经由具有压力泵P1的处理的水供给管线L2连接至沉淀罐2。此外，用于向引入空间31提供自来水的两个管线自来水供给管线L10和L11连接至引入空间31。自来水供给管线L10连接至固液分离器3的引入空间31的上部，并通过向所述引入空间31提供自来水来除去过滤器33上的沉积层中包含的铜化合物中的离子组分。经由自来水供给管线L10向固液分离器的引入空间提供大量的自来水来有效地除去沉积层中包含的离子组分(Na离子、Ca离子、Mg离子等)。

此外，用于从城市水管提供自来水的清洗管线L11和清洗流出液管线L4分别连接至引入空间31的侧部。清洗管线L11用于从侧面方向向引入空间31中提供自来水从而从过滤器33剥落和除去沉积层。将符合标准的量和符合标准的压力的自来水经由清洗管线L11从侧面方向引入固液分离器3的引入空间31，从而通过水压从过滤器33剥落和除去沉积层。在这种情况下，当在清洗管线L11与固液分离器3之间的连接处以水从喷嘴射出的方式提供喷嘴时，极大地增强沉积层剥落效果以进一步改进除去效率。

固液分离器的排放空间32连接至具有两个三路阀门V1和V2的处理的水分配管线L3。处理的水管线L31在具有泵P2的第一三路阀门V1处从处理的水分配管线L3分枝。两个管线L32和L33在第二三路阀门V2处从处理的水分配管线L3分枝。如下文所述，分枝管线L32之一具有泵P3，并且连接至分离罐4。如下文所述，另一分枝管线L33具有泵P4，并且连接至混合罐6。

分离罐4具有搅拌螺杆41，其搅拌通过清洗流出液管线L4从固液分离器的引入空间31接收的清洗流出液；并且带有电磁铁42，其用于分离沉淀的铜化合物与助滤剂。电磁铁42连接至电源(未显示)，其开关由控制器(未显示)控制。

除了清洗流出液管线L4以外，从处理的水分配管线L3分枝的分枝管线L32连接至分离罐4的上部，并且一部分通过固液分离器的过滤器33的过滤的水被提供至分离罐4以在所述分离罐4中再次使用。流出液管线L8和助滤剂返回管线L5连接至分离罐4的下部。流出液管线L8具有泵P8，并且充当将流出液从分离罐4排放至存储罐(未显示)的管路。助滤剂返回管线L5具有泵P5，并且充当将分离的助滤剂从分离罐4返回助滤剂罐5的管路。

助滤剂罐5的构造使得从助滤剂来源(未显示)提供新助滤剂，并且在分离罐4中分离的助滤剂通过上述助滤剂返回管线L5被返回助滤剂罐5。此外，助滤剂罐5构造为经由具有泵P6的助滤剂供给管线L6向混合罐6提供适量的助滤剂。

混合罐6具有搅拌螺杆61，其搅拌助滤剂与分散介质的混合物；并且构造为通过向提供自助滤剂罐5的助滤剂添加分散介质并进行搅拌和混合来制备包含助滤剂的混合物(悬浮液)。作为分散介质优选使用水。

从处理的水分配管线L3分枝的分枝管线L33连接至混合罐6的上部，并且一部分通过固液分离器的过滤器33的过滤的水被提供至混合罐6以再次用作混合罐6中的分散介质。

此外，具有泵P7的助滤剂供给管线L7与混合罐6原位(in place)相连。助滤剂供给管线L7原位连接并结合(join)处理的水供给管线L2，从而包含助滤剂的来自混合管线L7的混合物(悬浮液)被加入流过处理的水供给管线L2的处理的水。混合管线L7带有流速控制阀门(未显示)，从而通过控制器调节包含助滤剂的混合物(悬浮液)的流速。

预涂覆方法

下文参照图1和图2描述利用上述装置1的预涂覆方法。

首先，将包含磁性物质的助滤剂和分散介质在混合罐6中混合以制备包含助滤剂的悬浮液(步骤S1)。助滤剂包含磁性颗粒，并且还可以包含涂覆磁性颗粒的聚合物。水主要用作分散介质，并且按需要可以使用其他分散介质。悬浮液中的助滤剂浓度可以调节为例如约10000-200000mg/L，尽管对此并没有特别的限制。通过以下操作形成预涂层，即助滤剂沉积层。

然后，使悬浮液通过固液分离器3的过滤器33，从而所述悬浮液中的助滤剂被过滤并保留在过滤器上，由此形成助滤剂所形成的沉积颗粒层(预涂层)(步骤S2)。通过压力泵P1以预定的压力使悬浮液通过过滤器33。由于如上文所述形成并通过外力保留预涂层，所以通过这样的方式进行上述过滤，例如使过滤器的布置覆盖预定容器的开口，从而助滤剂在由此布置的过滤器33上保留、排列并成层。在这种情况下，通过来自容器的壁表面的外力和由于上部放置的助滤剂的重量产生的向下外力(重力)而形成并保留预涂层。预涂层的厚度根据要处理的液体的浓度而变化，并且基本上为约0.5-10mm。

在沉淀罐2中，向要处理的含铜水添加作为碱的氢氧化钠以沉淀包含氢氧化铜作为主要组分的铜化合物。将沉淀的铜化合物加热以使得一部分氢氧化铜氧化，导致形成氧化铜。反应温度和反应时间段可以是使得至少一部分氢氧化铜变为氧化铜的那些反应温度和反应时间段，并且可以优选地在60℃-80℃和1-30分钟的范围内。作为加热单元，可以使用在沉淀罐2的***上提供的电阻加热元件，例如鼓式加热器22等。处理的水的加热可以在添加碱物质的同时进行，或者可以通过诸如热交换器的温度可调节的管路提供处理的水来进行。

然后，在压力下向固液分离器3提供包含沉淀的铜的处理的液体，并且通过利用在过滤之前形成的预涂层进行固液分离(过滤)(步骤S3)。所述提供通常在压力下进行。在此处，通过预涂层的吸附来除去铜化合物(主要是氧化铜)，更具体地，通过形成预涂层的助滤剂的表面。在此处，具有本说明书中随后部分所述的特定结构的助滤剂捕获不溶性物质，并且允许符合标准的水通过率。滤液为弱碱性的处理的水，从其中除去了铜，并且可以通过中和罐排放，或者可以用作固液分离器3的分离罐的磁铁的清洗水或者用于在混合罐6中制备助滤剂浆的液体。

除去水中的铜化合物后，将预涂层分散于分散介质以将预涂层崩解为助滤剂并清洗助滤剂(步骤S4)。清洗可以在放置过滤器的容器中进行，或者可以在另一容器中进行。在使用另一容器的情况下，通过清洗或类似的方法将预涂层崩解为助滤剂，然后转移。将水用于清洗，并且可以将表面活性剂或有机溶剂用于清洗。

然后，在清洗后通过磁分离来回收助滤剂(步骤S5)。用于磁分离的方法没有特别限制，并且其实例包括其中将永磁铁或电磁铁置于包含要回收的颗粒的容器中的回收方法，其中通过将磁铁磁化的金属网用于捕获颗粒然后释放磁场以回收颗粒的颗粒回收方法等。更具体地，利用电磁铁来捕获助滤剂，然后从清洗容器的出口排放清洗液体。或者，利用电磁铁来捕获助滤剂，然后将其转移至另一回收容器。

处理的水的过滤结束后，在固液分离器3的过滤器33上形成助滤剂和沉淀的铜化合物的滤饼。为了除去滤饼中存在的离子组分，从固液分离器3的上部管线L10提供自来水。由此，离子附着至滤饼中存在的铜化合物。除去离子后，为了回收固液分离器的过滤器33上的滤饼，从侧部管线L11提供自来水，从而使滤饼破碎并从过滤器33分离，然后向分离罐4提供包含助滤剂和铜化合物的清洗流出液。分离罐4提供有搅拌螺杆41和电磁铁42(磁分离机构)。用搅拌螺杆41搅拌分离罐4中的清洗流出液以符合标准地将助滤剂和铜化合物分散于水中。然后，将电磁铁42打开，从而通过电磁铁42捕获助滤剂。由此，分离并从水中回收助滤剂。从其中回收了助滤剂的水是包含高浓度的铜化合物的排放的水，并且由于泵P8的工作，经由回收管线L8将所述排放的水传送至用于后处理的器件(未显示)。通过后处理器件从排放的水回收铜。在本实施方案中，铜回收过程产生的废物的总量很小，因为排出的水中不含添加的物质，例如助滤剂和聚合物凝结剂。

从分离罐4排出排出的水后，将电磁铁42关闭以允许助滤剂脱离电磁铁42，然后将清洗水引入分离罐4以清洗助滤剂。将用清洗水清洗后的助滤剂通过返回管线L5借助于泵P5的工作返回助滤剂罐5。向混合罐6再次提供返回的助滤剂以再次使用。

在本实施方案中，由于在通过处理的水之前形成预涂层，所以在助滤剂表面吸附的铜化合物的量随处理时间段的增加而增加。所以，助滤剂的空隙可以填充过量吸附的铜化合物，并且可以减少水通过率。因此，如上文所述，第一实施方案的方法在水中的铜化合物的浓度很低的情况下是有效的。

助滤剂

下文将详细地讨论助滤剂。

使用的助滤剂包含磁性颗粒，并且所述磁性颗粒的平均粒径在0.5-20μm的范围内。如图3A所示，助滤剂可以是磁性物质的颗粒，或者可以是其中每个颗粒的表面涂覆有诸如聚合物的包覆剂12的磁性颗粒11。或者，如图3B所示，助滤剂可以是聚集物13，在每个聚集物中各自涂覆有聚合物的磁性颗粒11是聚集的。

更具体地，助滤剂的磁性物质的平均粒径D1为0.5-20μm；一部分磁性物质通过聚合物或三烷氧基硅烷聚集；其平均聚集物直径D2以及D1满足以下关系：D1＜D2≤20μm；并且聚合物的表面涂覆厚度t在0.01≤t≤0.25μm的范围内。本文所用的“平均粒径”表示通过激光衍射测量的平均粒径。更具体地，例如利用Shimadzu Corporation生产的SALD-DS21TypeMeasurementApparatus(商品名)测量的平均粒径。当作为主要颗粒的磁性物质的平均粒径大于20μm时，颗粒之间的距离可以大到允许本说明书中下文所述的水中的细微沉淀物容易地通过。在另一方面，当主要粒径小于0.5μm时，颗粒密实地聚集以使得难以实现有效的处理的水通过率，尽管除去了水中的细微沉淀物。

例如，铁磁性物质通常可用作磁性物质，并且其实例包括铁、含铁合金、磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、铁酸镁(magnesia ferrite)、铁酸钴、铁酸镍、铁酸钡(balium ferrite)等。其中，在水中的稳定性优异的铁酸盐化合物是更有效的。例如，磁铁矿(Fe₃O₄)不仅便宜，而且在水中是稳定的磁性物质，并且是安全的元素。因此，磁铁矿是优选的，因为其容易用于水处理。此外，磁性物质可以为各种形状，例如球形、多面体形等，或者可以是无定形的，并且没有特别的限制。适合地使用的磁性物质的优选粒径和形状可以合适地根据生产成本等加以选择，并且球形或者角是弧形的多面体结构是优选的。磁性物质可以按需要通过诸如Cu电镀和Ni电镀的常规电镀方法进行电镀。

此外，其中每个磁性颗粒的表面涂覆有聚合物的聚集物的结构使得具有其中涂覆表面的聚合物层充当壳的核/壳结构的主要颗粒是聚集的。

在本实施方案中，适合用作涂覆磁性颗粒的表面并使得所述颗粒聚集的聚合物的材料可以根据目的加以选择。优选地，可以使用容易涂覆于磁性物质上并具有酸/碱抗性的聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯、它们的共聚物、在水中优异地分散的酚醛树脂或者通过紧密地粘附至磁性物质而在水中高度稳定的三烷氧基硅烷缩合物(condensate)。聚合物可以优选地以这样的方式进行涂覆：聚合物的平均表面涂覆厚度t为0.01≤t≤0.25μm。当涂覆厚度t小于0.01μm时，次级聚集物的强度被降低而在某些情况下难以在水中使用。当涂覆厚度t大于0.25μm时，颗粒之间的空隙是狭窄的而使得难以确保在用作助滤剂的某些情况下的有效水通过率。聚合物涂覆量的计算可以通过利用光学显微镜或扫描电子显微镜(SEM)观察来进行，而聚合物层的平均厚度则通过以下方法精确地获得：在无氧条件下将助滤剂加热至使得其热分解，然后检测重量损失即聚合物涂覆量，以及从颗粒的比表面积计算聚合物层平均厚度。

在磁性物质包括其中各自涂覆有聚合物的每个颗粒是聚集的聚集物的情况下，聚集物可以优选地具有特征性形状。更具体地，在本实施方案的助滤剂中，当磁性物质的平均粒径为D1时，聚集物的平均聚集物直径D2满足以下关系：D1＜D2≤20μm。当聚集物具有这样的大小时，颗粒不聚集为球形而是复杂(baroque)形状的形式。当将聚集物用作助滤剂或预涂覆材料时，由于复杂形状而确保过滤和沉积过程中合适的空隙，从而实现过滤流速同时捕获处理的水中的铜化合物。当聚集物13的平均聚集物直径D2过大，即大于20μm时，聚集物之间的空隙增大，有时使得难以捕获水中的铜沉淀物。此外，平均聚集物直径可以更优选地为D1＜D2≤15μm。当平均聚集物直径D2为15μm或更小时，更有效地捕获水中的铜沉淀物。

本实施方案所用的助滤剂可以通过任何制备方法来制备，只要所述方法实现上述助滤剂结构。作为所述方法的一个实例，可以考虑喷雾干燥方法，其中：将聚合物溶于能够溶解该聚合物的有机溶剂；制备可通过将磁性物质分散于该溶液获得的组合物；以及通过将该组合物喷雾而除去有机溶剂。通过所述方法，初级颗粒的聚集物次级颗粒的平均粒径通过调节喷雾干燥的环境温度、喷雾速度等来调节，此外当除去有机溶剂时，在聚集的初级颗粒之间形成孔，由此容易地形成合适的多孔结构。

在另一方面，作为形成助滤剂的工业方法，制备其中聚合物溶于能够溶解该聚合物的有机溶剂的聚合物溶液，并且将该聚合物溶液浇铸在置于模具等中的磁性物质的表面。然后从聚合物溶液除去有机溶剂，随后进行固化并将固化的物质研磨。或者，从其中磁性物质分散于聚合物溶液的组合物除去有机溶剂，然后进行固化并将固化的物质研磨。此外，可以通过向Henschel混合器、球磨机、造粒机等滴加通过将聚合物溶于溶剂而获得的组合物，然后进行干燥来制备助滤剂。在此处，通过两个步骤来制备优选的助滤剂，即用于覆盖磁性物质表面的制备条件下的步骤和用于使磁性物质聚集的条件下的步骤。

下文描述在生产过程中用于调节聚合物涂覆厚度的方法以及用于调节通过使涂覆有聚合物的磁性颗粒聚集而获得的聚集物的聚集物直径的方法。

基于利用聚合物与磁性物质之间的混合比率、树脂的密度以及磁性物质的比表面积的计算来确定磁性物质表面上的表面涂覆厚度。更具体地，根据树脂的重量和密度检测要添加的树脂的体积，并将该体积除以根据磁性物质的重量和比表面积检测的磁性物质的表面积，由此获得聚合物的平均涂覆厚度t。粒径的控制取决于喷雾的液体的类型和喷雾方法而变化，并且减小要喷雾干燥的液滴的直径以减小聚集物的大小。例如，通过增加喷雾喷嘴的喷雾压力、降低喷雾速度或者增加喷雾盘的旋转速度来减小要制备的聚集物的粒径。

下文将描述用于测量现成(ready-made)的聚集物的聚合物涂覆厚度的方法。

聚合物涂覆厚度的计算可以利用光学显微镜或SEM观察来进行，尽管优选地，聚合物层的聚合物涂覆厚度通过以下方法精确地获得：在无氧条件下将其加热至使得树脂热分解(thermal composition)，然后检测重量损失即聚合物涂覆量，以及从颗粒的比表面积计算聚合物层平均厚度。

第二实施方案

参照图4描述第二实施方案的铜回收装置1A。不再重复与前述实施方案的特征有所重复的本实施方案的一些特征。

第二铜回收装置

本实施方案的铜回收装置1A用于主体加料过滤，其在水中的铜化合物浓度很高的情况下使用是特别有效的。

本实施方案的铜回收装置1A的特征与第一实施方案的装置1的不同之处在于装置1A未提供有任何混合罐6，并且提供混合和沉淀罐2A以代替第一实施方案的沉淀罐2。混合和沉淀罐2A具有向要处理的水添加碱和沉淀铜化合物的沉淀功能以及向要处理的水添加助滤剂和混合助滤剂与要处理的水的混合功能。更具体地，在本实施方案的铜回收装置1A中，经由直接供给管线L6’从助滤剂罐5向混合和沉淀罐2A直接提供助滤剂，并未如上文所述流经混合罐。

主体加料过滤

下文参照图4和图5描述利用装置1A的主体加料过滤。

在本实施方案，也将助滤剂与分散介质一起混合以制备悬浮液。在这种情况下所用的分散介质为存在于混合和沉淀罐2A中的处理的水。更具体地，将助滤剂直接置于处理的水中以制备悬浮液(步骤K1)。悬浮液中的助滤剂浓度没有特别限制，只要通过以下操作形成过滤器层，并且可以调节至约10000-200000mg/L。

通过调节pH值来沉淀包含氧化铜的铜化合物，其中允许悬浮液与碱之间的反应。本发明在其中含铜的处理的水之前包含诸如过氧化氢的氧化剂的情况下是有效的。

然后，使悬浮液(处理的水)通过过滤器以滤出悬浮液中的助滤剂，从而助滤剂保留在过滤器上，由此通过助滤剂的聚集形成过滤器层(步骤K2)。使水在压力下通过。

由于如上文所述形成并通过外力保留过滤器层，所以通过这样的方式进行上述过滤，例如使过滤器的布置覆盖预定容器的开口，从而助滤剂在由此布置的过滤器上保留、排列并成层。在这种情况下，通过来自容器的壁表面的外力和由于上部放置的助滤剂的重量产生的向下外力(重力)而形成并保留过滤器层。

如上文所述除去处理的水中的铜化合物后，将过滤器层分散于分散介质以将过滤器层崩解为助滤剂并清洗助滤剂(步骤K3)。清洗可以在放置过滤器的容器中进行，或者可以在另一容器中进行。在使用另一容器的情况下，通过清洗或类似的方法将过滤器层崩解为助滤剂，然后转移。将水用于清洗，并且可以将表面活性剂或有机溶剂用于清洗。

然后，在清洗后通过磁分离来回收助滤剂(步骤K4)。用于磁分离的方法没有特别限制，并且其实例包括其中将永磁铁或电磁铁置于容器中的回收方法，其中通过将磁铁磁化的金属网用于捕获颗粒然后释放磁场以回收颗粒的颗粒回收方法等。

在第二铜回收方法中，由于形成过滤器层的助滤剂包含于处理的水中，即利用处理的水制备的悬浮液，所以与包含要除去的铜化合物的处理的水(悬浮液)一起连续地提供聚集物。

因此，由于甚至在处理的水(悬浮液)中的铜化合物的量很大的情况下同时进行铜化合物提供和助滤剂提供，所以助滤剂的空隙不大可能如第一实施方案填充有过量吸附的铜化合物。因此，长时间保持过滤速率。所以，第二实施方案的铜回收方法对于废水中的铜化合物浓度很高的情况是有效的。

此外，在第一和第二回收方法中，容易进行要回收的铜化合物的清洗(脱盐)。更具体地，通过向沉积在过滤器上的助滤剂和铜化合物提供水保持一定的时间段而除去粘附至铜化合物的离子组分。

在第二铜回收方法中，在添加碱之前向沉淀罐添加要处理的含铜水，并且添加碱以使得反应进行。在此处，监测罐中的pH值并且停止添加碱以使得获得的pH值在中性范围内，从而生成氧化铜。认为根据下式(1)和(2)发生生成氧化铜的反应，并且根据下式(3)和(4)发生生成氢氧化铜的反应。

下式为这样的实例，其中通过利用过氧化氢作为氧化剂使氧化铜沉淀，使硫酸铜作为铜组分沉淀，并且将硫酸用作酸性组分。反应式(1)和(2)表示氧化铜生成反应(下文称为反应1)，而反应式(3)和(4)则表示氢氧化铜生成反应(下文称为反应2)。

Cu²⁺+H₂O₂→CuO(沉淀)+H₂O                      (1)

CuO+H₂SO₄→CuSO₄(溶解)+H₂O(仅在酸性环境下)    (2)

Cu²⁺+2NaOH →Cu(OH)₂(沉淀)+2Na⁺               (3)

CuO+H₂SO₄→CuSO₄(溶解)+2H₂O(仅在酸性环境下)   (4)

在反应1和反应2的每一个中，在酸性环境下未获得沉淀物，因为通过反应生成的产物与酸反应并溶解。

当pH值接近中性范围时出现沉淀物。在此处，在氧化铜生成反应优先于氢氧化铜生成反应的情况下，最好使pH值保持接近中性范围。更具体地，在中性范围中，反应2由于氢氧根的数目有限而无法进行，而仅反应1由于存在过氧化氢而进行。中性范围基本上表示pH 5-9的范围。

只要反应终止后的最终pH值保持在中性范围内，可以分别地向液体添加酸性的要处理的水和碱溶液(例如氢氧化钠溶液)来连续地进行反应，所述液体在加入前被调节至中性范围，而不限于向要处理的水添加碱的上述方法。

通过与第一铜回收装置相同的方式利用助滤剂，如上文所述回收沉淀的主要包含氧化铜的铜化合物。

作为氧化铜生成单元，可以提供如第三实施方案所述的加热单元和pH调节结构。更具体地，可以在提供有pH调节结构沉淀罐中提供加热单元(鼓式加热器)。在这种情况下，与具有这些特征之一的情况相比，增加了氧化铜含量。

此外，在第一和第二回收装置的每一个中，容易地地进行要回收的铜化合物的清洗(脱盐)。更具体地，通过向沉积在过滤器上的助滤剂和铜化合物提供水保持一定的时间段而除去粘附至铜化合物的离子组分。

第三实施方案

参照图6描述用于预涂覆方法的铜回收装置1B。不再重复与前述实施方案的特征有所重复的本实施方案的部分。

第三铜回收装置

在本实施方案的铜回收装置1B中，沉淀罐2B提供有pH调节结构23、24、25代替第一实施方案的鼓式加热器22。pH调节结构23、24、25控制每一个要处理的水的流速，并且注入一定量的氢氧化钠(NaOH)，从而将从沉淀罐2B传送至固液分离罐3的处理的水的pH值调节至期望的范围。更具体地，pH调节结构提供有pH计23、控制器24以及NaOH注射器25。

pH计23为监测传感器，其测量沉淀罐2B中处理的水的pH值，并将pH测量信号传送至控制器24。

从控制器24接收到控制信号时，NaOH注射器25将碱物质NaOH液体注入沉淀罐。

基于自pH计23输入的pH测量信号、自流速传感器(未显示)输入的处理的水流速测量信号以及预定的计算公式，控制器24决定碱物质注入量和处理的水引入量而不会让其使得沉淀罐中的处理的水的pH值偏离中性范围(pH 5-9)，并且将控制信号分别传送至NaOH注射器25和管线L1中提供的未显示的提供泵(和/或流速调节阀门)。预定的计算公式源自上述反应式(1)-(4)和其他参数(沉淀罐中处理的水的存储量、要处理的水的流速、要处理的水的初始pH值、处理的水的温度等)。

下文通过所给出的实施例更详细地进行描述。

助滤剂的制备

作为用于上述水处理方法的助滤剂，制备以下6种类型的助滤剂A-F。

(助滤剂A)磁铁矿颗粒(平均粒径：2μm)

(助滤剂B)磁铁矿颗粒(平均粒径：0.5μm)

(助滤剂C)磁铁矿颗粒(平均粒径：5μm)

(助滤剂D)通过下述方法制备的助滤剂：

通过将30重量份的聚甲基丙烯酸甲酯溶于3L四氢呋喃而获得溶液，并且将300重量份的平均粒径为2μm的磁铁矿颗粒(A)分散于该溶液中以获得组合物。利用小型喷雾干燥机(Shibata Scientific Technology Ltd.制造的B-290)将该组合物缓慢喷雾以制备平均次级粒径为约11μm的助滤剂(B)，使其聚集为球形。平均涂覆厚度为0.038μm(C)。

(助滤剂E)通过下述方法制备的助滤剂：

通过将30重量份的聚甲基丙烯酸甲酯溶于3L四氢呋喃而获得溶液，并且将300重量份的平均粒径为2μm的磁铁矿颗粒(A)分散于该溶液中以获得组合物。利用小型喷雾干燥机(Shibata Scientific Technology Ltd.制造的B-290)将该组合物缓慢喷雾以制备平均次级粒径为约18μm的助滤剂(B)，使其聚集为球形。平均涂覆厚度为0.038μm(C)。

(助滤剂F)通过下述方法制备的助滤剂：

通过将40重量份的甲阶酚醛树脂(resole)型酚醛树脂溶于3L水而获得溶液，并且将300重量份的平均粒径为2μm的磁铁矿颗粒(比表面积：2.5m2/g)(A)分散于该溶液中以获得组合物。利用小型喷雾干燥机(ShibataScientific Technology Ltd.制造的B-290)将该组合物缓慢喷雾以制备平均次级粒径为约11μm的助滤剂(B)，使其聚集为球形。根据多酚醛树脂的密度和磁铁矿的比表面积计算的平均涂覆厚度为0.044μm(C)。

实施例1

在实施例1中使用图1所示的第一实施方案的装置1。作为要处理的水，提供包含50mg/L的铜的硫酸铜溶液。

向沉淀罐2提供要处理的水，并向其中滴加48％氢氧化钠以将处理的水的pH值调节至pH 10。混合一定的时间段后，证实浅蓝色氢氧化铜的沉淀。向鼓式加热器22供电以将水温升高至60℃，并在该温度下进行混合。然后由于存在变黑的部分而证实氧化铜的生成。此外，从装有助滤剂A的助滤剂罐5向混合罐6提供助滤剂，并与水混合以制备助滤剂浆。向固液分离器3提供助滤剂浆以在过滤器上制备平均厚度为1mm的助滤剂层。然后，从沉淀罐2向固液分离器3提供处理的水以进行过滤。然后，证实从过滤的水证实回收了99％或更多的处理的水中所含的铜。过滤后，从固液分离器3的上部管线L10提供自来水以除去附着至滤饼中所含的铜化合物的离子组分。然后，从过滤器33的侧面方向提供清洗水以崩解过滤器上形成的层，并且将碎片提供至分离罐4。操作分离罐中的搅拌器41以分离助滤剂与铜化合物，并且操作电磁铁42以仅捕获助滤剂，然后排出排出的水。分析排出的水以证实浆的主要组分为氢氧化铜和氧化铜。然后，释放磁铁的磁场，并提供清洗水以获得助滤剂浆。随后，将助滤剂浆返回助滤剂罐5。然后，通过向混合罐6提供助滤剂浆来进行上述相同的操作，并且实现助滤剂浆的再次使用而无任何问题。

实施例2

在实施例2中使用实施例1中相同的装置，并且以实施例1中相同的方式进行实验，除了使用助滤剂B代替助滤剂A。铜回收率为99％或更高。固液分离器中的水通过率为实施例1的一半，并且在操作中没有发生问题。

实施例3

在实施例3中使用实施例1中相同的装置，并且以实施例1中相同的方式进行实验，除了使用助滤剂C代替助滤剂A。铜回收率为99％或更高。固液分离器中的水通过率约为实施例1的两倍，并且在操作中没有发生问题。

比较例1

在比较例1中使用实施例1中相同的装置，并且以实施例1中相同的方式进行实验，除了使用平均粒径为0.3μm的磁铁矿颗粒代替助滤剂A。进行过滤，但是过滤器被堵塞而无法实现符合标准的过滤流速。

实施例4

在实施例4中使用如图4所示的装置1A。向沉淀罐2A提供要处理的含铜水，并向其中添加氢氧化钠以将溶液碱化并沉淀氢氧化铜。沉淀和混合罐2A提供有鼓式加热器22，从而沉淀罐的温度控制为60℃。此外，从助滤剂罐5向沉淀和混合罐2A直接提供助滤剂以制备铜沉淀物和助滤剂的混合浆。将助滤剂浆传送至固液分离器3，从而在过滤器上形成助滤剂的膜，并除去铜化合物。滤液为弱碱性的处理的液体，从其中除去了铜，并且可以通过中和罐排放，或者可以用作固液分离器3或分离罐4的磁铁的清洗水或者用于在助滤剂罐5中制备过滤器浆的液体。处理的水的过滤终止后，助滤剂和沉淀的铜化合物的滤饼存在于固液分离器3中的过滤器33上。从固液分离器3的上部管线L10提供自来水以除去附着至滤饼中所包含的铜化合物的离子组分。除去离子后，从过滤器33的侧部提供清洗水以将滤饼崩解，并将碎片提供至分离罐4。分离罐4提供有搅拌螺杆41和电磁铁42(磁分离结构)，从而在混合的同时互相分离助滤剂与铜化合物，并且仅有助滤剂被磁铁捕获并回收。从其回收助滤剂的液体包含高浓度的铜化合物并被排放。将回收的助滤剂用提供的清洗水清洗并返回助滤剂罐5。将返回至助滤剂罐5的助滤剂再次提供至沉淀和混合罐2A以再次使用。

作为要处理的水，提供包含1000mg/L铜的硫酸铜溶液。向沉淀罐2A提供要处理的水，并向其中滴加48％氢氧化钠以将处理的水的pH值调节至pH 10。混合一定的时间段后，证实浅蓝色氢氧化铜的沉淀。操作鼓式加热器17以将水温升高至60℃，并在该温度下进行混合。然后观察到变黑的部分而证实氧化铜的生成。

此外，从装有助滤剂A的助滤剂罐5向沉淀罐以这样的方式提供助滤剂：获得10000mg/L的助滤剂浓度，并且制备助滤剂和铜沉淀物的浆。向固液分离器3提供助滤剂浆以在过滤器33上进行过滤，然后证实从过滤的水回收99％或更多处理的水中所含的铜。过滤后，从固液分离器3的上部管线L10提供自来水保持1分钟以除去滤饼中所含的离子组分。然后，从过滤器33的侧面方向提供清洗水以将过滤器33上形成的层崩解，并且将碎片提供至分离罐4。操作分离罐4中的搅拌器以分离助滤剂与铜化合物，并且操作电磁铁42以仅捕获助滤剂，然后排出排出的水。分析排出的水以证实浆的主要组分为氢氧化铜和氧化铜。然后，释放电磁铁42的磁场，并提供清洗水以获得助滤剂浆。随后，将助滤剂浆返回助滤剂罐5。然后，通过向沉淀和混合罐2A提供助滤剂浆来进行上述相同的操作，并且实现助滤剂浆的再次使用而无任何问题。

实施例5

在实施例5中使用实施例4中相同的装置，并且以实施例4中相同的方式进行实验，除了使用助滤剂D代替助滤剂A。铜回收率为99％或更高。固液分离器中的水通过率为实施例4的1.3倍，并且在操作中没有发生问题。

实施例6

在实施例6中使用实施例4中相同的装置，并且以实施例4中相同的方式进行实验，除了使用助滤剂E代替助滤剂A。铜回收率为99％或更高。固液分离器中的水通过率约为实施例4的两倍，并且在操作中没有发生问题。

实施例7

在实施例7中使用实施例4中相同的装置，并且以实施例4中相同的方式进行实验，除了使用助滤剂F代替助滤剂A。铜回收率为99％或更高。固液分离器中的水通过率约为实施例4的1.2倍，并且在操作中没有发生问题。

实施例8

在实施例8中使用图6所示的装置1B。装置1B与图1的装置1的不同之处在于提供pH调节结构23-25代替鼓式加热器22以控制要处理的水的流速和NaOH的注入量，从而调节沉淀罐2B中处理的水的pH值。

作为要处理的水，提供包含50mg/L铜的硫酸铜溶液。向沉淀罐2B提供处理的水，然后向其中滴加48％氢氧化钠。然后当pH值达到约pH 5时开始观察到沉淀物。随后，将pH值调节至pH 8，然后搅拌20分钟，由此处理的水的颜色变为深绿色以确保氢氧化铜与氧化铜的混合物的生成。

此外，从装有助滤剂F的助滤剂罐5向混合罐6提供助滤剂，并与水混合以制备助滤剂浆。向固液分离器3提供助滤剂浆以在过滤器33上制备平均厚度为1mm的助滤剂层。然后，从沉淀罐2B向固液分离器3提供处理的水以进行过滤。然后，证实从过滤的水回收了99％或更多的处理的水中所含的铜。过滤后，从固液分离器3的上部管线提供自来水保持1分钟以除去滤饼中所含的离子组分。然后，从过滤器33的侧面方向提供清洗水以崩解过滤器上形成的层，并且将碎片提供至分离罐4。操作分离罐中的搅拌器41以分离助滤剂与铜化合物，并且操作磁铁42以仅捕获助滤剂，然后排出排出的水。分析排出的水以证实浆的主要组分为氢氧化铜和氧化铜。然后，释放磁铁的磁场，并提供清洗水以获得助滤剂浆。随后，将助滤剂浆返回助滤剂罐5。然后，通过向混合罐6提供助滤剂浆来进行上述相同的操作，并且实现助滤剂浆的再次使用而无任何问题。

实施例9

在实施例9中使用实施例8中相同的装置，并且以实施例8中相同的方式进行实验，除了通过从沉淀罐2B连续抽取处理的水来进行实验。更具体地，一旦将沉淀罐中处理的水的pH值调节至pH 8，则以这样的方式连续添加处理的水和NaOH：将pH值保持在pH 5-9的范围内，并且从沉淀罐向固液分离器连续提供处理的水，其中在连续提供水之前形成助滤剂的层。然后，以实施例8中相同的方式进行处理。证实从过滤的水回收了99％或更多的处理的水中所含的铜，并且实现助滤剂的再次使用。

尽管描述了一些实施方案，但是这些实施方案仅通过示例呈现，并不意图限制本发明的范围。实际上，本文所述的新实施方案可以各种其他形式体现，而且，可以进行本文所述的实施方案的形式的各种省略、替代和改变而不偏离本发明的精神。所附的权利要求及其等同物意图涵盖这样的形式或修饰，并且落在本发明的范围和精神内。

Claims (14)

1.一种铜回收装置，其特征在于所述铜回收装置包括：

沉淀罐，其构造为接收要处理的含铜离子水，并向要处理的水中添加碱，以制备包含铜化合物的沉淀物的处理的水；

加热器，其构造为加热沉淀罐中的处理的水，以将处理的水中的至少一部分铜化合物转化为氧化铜；

混合罐，其构造为将包含平均粒径为0.5-20μm的磁性颗粒的助滤剂与分散介质混合，以制备悬浮液；

助滤剂加料器，其构造为向混合罐提供助滤剂；

包括过滤器的固液分离器，所述固液分离器构造为接收来自混合罐的悬浮液，使得助滤剂的预涂层沉积在过滤器上，然后接收来自沉淀罐的处理的水，从而允许处理的水通过其上沉积预涂层的过滤器，以使保留在所述预涂层上的沉淀物与滤液分离；

清洗水供给管线，其构造为向其上沉积预涂层的过滤器提供水，所述预涂层具有保留在其上的沉淀物，以从过滤器除去沉淀物和助滤剂；

清洗水排放管线，其构造为从固液分离器排放沉淀物和助滤剂以及由清洗水供给管线提供给过滤器的水；

分离罐，其构造为接收从固液分离器排放的沉淀物、助滤剂和水，并且利用磁场使助滤剂与沉淀物和水分离；以及

助滤剂返回管线，其构造为将分离罐中分离的助滤剂返回到助滤剂加料器。

2.如权利要求1所述的铜回收装置，其特征在于

所述助滤剂包含可通过使每个表面涂覆有聚合物的磁性颗粒聚集而获得的聚集物；

所述磁性颗粒的平均粒径D1在0.5-20μm的范围内；

所述聚集物具有平均聚集物直径D2，D2和D1满足以下关系：D1＜D2≤20μm；以及

所述聚合物的平均涂覆厚度t在0.01≤t≤0.25μm的范围内。

3.如权利要求2所述的铜回收装置，其特征在于所述聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯、它们的共聚物、酚醛树脂以及三烷氧基硅烷缩合物。

4.如权利要求1所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含铁。

5.如权利要求4所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含选自磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、铁酸镁、铁酸钴、铁酸镍和铁酸钡的组分。

6.如权利要求4所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含磁铁矿。

7.如权利要求1所述的铜回收装置，其特征在于所述铜回收装置还包括：

碱加料器，其构造为向沉淀罐添加碱；

pH计，其构造为测量沉淀罐中的处理的水的pH值；以及

碱加料控制器，其构造为基于pH计测量的pH值，控制从碱加料器向沉淀罐添加的碱的量，使得沉淀罐中处理的水的pH值为中性。

8.一种铜回收装置，其特征在于所述铜回收装置包括：

混合和沉淀罐，其构造为接收要处理的含铜离子的水、碱和包含平均粒径为0.5-20μm的磁性颗粒的助滤剂，以制备包含铜化合物的沉淀物的碱性悬浮液；

加热器，其构造为加热混合和沉淀罐中的悬浮液，以将所述悬浮液中的至少一部分铜化合物转化为氧化铜；

助滤剂加料器，其构造为向混合和沉淀罐提供所述助滤剂；

包括过滤器的固液分离器，所述固液分离器构造为接收来自所述混合和沉淀罐的悬浮液，并通过过滤器将所述悬浮液过滤，使得保留在所述过滤器上的沉淀物和助滤剂与滤液分离；

清洗水供给管线，其构造为向其上保留沉淀物和助滤剂的过滤器提供水，以从过滤器除去沉淀物和助滤剂；

清洗水排放管线，其构造为从固液分离器排放沉淀物和助滤剂以及由清洗水供给管线提供给过滤器的水；

分离罐，其构造为接收从固液分离器排放的沉淀物、助滤剂和水，并且利用磁场使助滤剂与沉淀物和水分离；以及

助滤剂返回管线，其构造为将分离罐中分离的助滤剂返回到助滤剂加料器。

9.如权利要求8所述的铜回收装置，其特征在于

所述助滤剂包含可通过使每个表面涂覆有聚合物的磁性颗粒聚集而获得的聚集物；

所述磁性颗粒的平均粒径D1在0.5-20μm的范围内；

所述聚集物具有平均聚集物直径D2，D2和D1满足以下关系：D1＜D2≤20μm；以及

所述聚合物的平均涂覆厚度t在0.01≤t≤0.25μm的范围内。

10.如权利要求9所述的铜回收装置，其特征在于所述聚合物选自聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯、它们的共聚物、酚醛树脂以及三烷氧基硅烷缩合物。

11.如权利要求8所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含铁。

12.如权利要求11所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含选自磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、铁酸镁、铁酸钴、铁酸镍和铁酸钡的组分。

13.如权利要求11所述的铜回收装置，其特征在于所述磁性颗粒包含磁铁矿。

14.如权利要求8所述的铜回收装置，其特征在于所述铜回收装置还包括：

碱加料器，其构造为向混合和沉淀罐添加碱；

pH计，其构造为测量混合和沉淀罐中的处理的水的pH值；以及

碱加料控制器，其构造为基于pH计测量的pH值，控制从碱加料器向混合和沉淀罐添加的碱的量，使得混合和沉淀罐中处理的水的pH值为中性。

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