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Tech
Notes
技術專文

由2018年5月10日測試(電流效率
表 6、電解還原鈷耗用之用量 / 金額 圖9、鈷廢水處理系統/電解還原系統模組化設計示意圖
55.6 %)時換算，還原一公斤之鈷
金屬耗費12度電以及10kg之NaOH
還原每kg鈷所需utility 需求量 單位 單價(NTD) Cost (NTD)
(45%濃度)，每公斤鈷產出運轉成 鈷廢水螯合樹脂系統 鈷電解還原系統
本約121.42元，如 表6 。依照2018
Power 12 度/kg-鈷產出 2.06 24.72 委外清運
年1月9日倫敦交易所高級鈷金屬現 再生廢液 NaOH Circulation
/期貨價格，如 表7為75美元/每公 NaOH (45%) 10 Kg/kg-鈷產出 9.67 96.70 pH control
pH
斤鈷，換算為新台幣為2,250元/每 含鈷電鍍
廢液
公斤鈷，故使用電解還原出之高純 先進 放流
製程 廢水
度鈷金屬產品回收價值除了可支付 表 7、2018 年 1月 9 日倫敦交易所高級鈷金屬現 / 期貨價格 含鈷晶圓
清洗廢水
所耗用之資源，更可作為設備維護
LME OFFICIAL PRICES, US$ PER TONNE Buffer Tank 螯合樹脂 Cir. Tank 電解還原 純鈷金屬
之成本，相當的有價值。 離子交換 機組 回收
電解後殘餘鈷廢水
CONTRACT BID (US$/TONNE) OFFER (US$/TONNE)
由於廢硫酸鈷電鍍液樣品檢測結果 無害化污泥清運
除鈷之外的金屬離子皆<1ppm，
而電解時額外添加之NaOH，其鈉 Cash 75,000.00 75,500.00
(Na)在電極還原順序中跟氫比較電
位極小(-2.71V)，故不會在陰極生
圖8、2018年2月2日電解還原鈷成品送樣檢測 水。並從文獻和廠務之經驗技術， 參考文獻
成。從原理研判電解還原鈷金屬
在實驗中找出硫酸鈷廢水電解還原 [1] 宋明裕，電鍍製程重金屬廢水離子交換
成品純度必然非常高。實驗之初即 處理技術及案例介紹，經濟部工業局清
最佳適合的pH值控制為2.9~3。並
已將2018年2月2日還原之鈷金屬 潔生產與環境技術e報 No.80，2010。
成功產出高純度之完整鈷金屬成 [2] 侯萬善，廢水金屬處理回收之技術方案
樣品送SGS檢測成品，鈷純度已有 與經濟效益，中技社綠色技術發展中
品 (99.2%)。以此種方式導入系統
99.2% (992000ppm，檢驗資料如 心。
設計之流程如 圖9所示，可依照各 [3] 連翊鈞，液中求銅－製程廢硫酸銅回
圖8)。
廠各期程不同處理量之需求，增加 收裝置應用，廠務季刊第二十三期，
2016。
樹脂塔串聯和管式電解還原機組， [4] 翟秀靜，普通高等教育"十二五"規劃教
保留未來擴充操作彈性。而電解還 材:重金属冶金學，冶金工業出版社，
2011。
原後之殘留低濃度鈷廢水導回至鈷 [5] 戴宏昌，W-H 2 SO 4 廢水回收新契機－
結論 廢水螯合樹脂系統再進行處理，除 SAC再生用酸去H 2 O 2 廢硫酸取代HCl,
FAC-TB EKM, 2014。
了確保放流水水質，更可達到全鈷
回收和廢棄物零清運的目標。此一
從文獻探討與實驗過程中，發現電 研究成果與系統設計方式期待能做
解還原提高電流效率的因素除了pH 為未來處理先進製程含鈷廢水之參
與濃度之外，尚有許多因素於本研 考。
究中需更加精進。故列出以便後續
研究：

– 本實驗取得螯合樹脂再生提濃之
鈷濃度為4600ppm，而理論上
達到至少可以達到11000 ppm。
造成差異主要受限於pilot kit樹脂
桶尺寸以及再生流速皆未滿足型
錄之建議值，故後續可再針對螯
合樹脂再生廢液濃度進行探討，
以得到鈷濃度更高之再生廢液。
將有助於提升電解效率。
– 電解還原過程中當鈷溶液內濃度
降低，電流效率較差。故溶液內
特性，後續將尋找利用影像或光 避免溫差過大造成熱脹冷縮之應
鈷濃度變化需要能監控並且找出
譜之方式可監控溶液內鈷濃度變 力破損。
適合之電解結束時間，將有助於
化。
提高電流效率。除了以更多實驗 本研究以廢棄物資源回收的思考方
找出合適之電解終點之外，考量 – 後續可在針對溫度控制進行探 式，提出了利用螯合樹脂搭配電解
水合作用鈷廢液呈現為粉紅色之 討，除了可以增加電流效率亦可 還原的方式處理先進製程之含鈷廢

56 300mm FABS FACILITY JOURNAL SEPTEMBER 2018 57