CN101974756A - 废微蚀液再生与铜回收装置 - Google Patents

Abstract

一种废微蚀液再生与铜回收装置，它以电路板待加工工件于微蚀刻槽内形成已加工工件，在此过程中以过氧化氢-硫酸型溶液为微蚀刻液，脫除工件表面的氧化铜和极少量金属铜，使微蚀刻液铜离子浓度增加成为废微蚀刻液，经过脱除废微蚀液中残存过氧化氢,电积铜离子为金属铜,补充微蚀液中损失组分至合格微蚀液，合格微蚀液返回微蚀刻槽的再生循环过程。它克服了现有电路板企业的电路板微蚀刻工艺中的微蚀废液只经简单处理后即被排放，且处理过程浪费大，资源损失严重的缺陷；适合作各种电路板生产企业的电路板含铜废微蚀废液再生循环与铜回收。

Description

废微蚀液再生与铜回收装置

技术领域

本发明涉及一种电路板企业微蚀刻工序产生的废微蚀液的再生循环，尤其涉及一种节能减排新工艺和新技术应用的废微蚀液再生与铜回收装置。

背景技术

我国电路板行业20多年来，特别是近10年，其产能每年以20%以上的速度增长，2009年在世界上雄居第一，产能已达到1.5亿m²。然而，电路板行业的污染物也在不断增大，资源浪费也在逐步增加。随着国家的《清法生产促进法》和《循环经济促进法》的出台，对电路板行业的要求也越来越高。节约资源，减少排放不仅是国家的要求，也是企业的愿望。

现有电路板企业的微蚀刻工序的废微蚀液，铜离子浓度低，没有像蚀刻废液一样作高要求回收处理。其处理方法一般都是在铜离子浓度达到30-60g/L后，排入到废水处理系统，采用中和沉淀法回收铜化合物后，废水再沉清过滤后排放或再回用。该过程作为环保治理方法简单可行，但浪费很大，不符合资源节约的循环经济产业政策，企业的利益损失也是较大的。

迫切需要废微蚀液再生回收,并使废微蚀液中的铜得到回收，废液转换为合格的微蚀液,并且能循环使用的新工艺新技术装置。

如要解决废微蚀液的再生循环问题，必须使再生微蚀液溶液中铜离子浓度控制在小于5g/L过氧化氢浓度控制在10.5～18.5g/L之间，硫酸浓度在115～185g/L之间；若微蚀液溶液中各离子浓度太高或太低时，其微蚀效果无法达到工艺要求，会造成工件质量不合格或产能低的缺陷，排出的废微蚀液只能按原处理方法进行, 达不到废微蚀液再生与铜回收的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种与电路板微蚀工序配套的在线废液再生循环，铜回收技术，既能保证无污染物的排出，且设备成本低，工艺简单可靠，在线生产运行成本低，充分利用废微蚀液再生循环，回收价格贵重的纯铜的电路板废微蚀液再生与铜回收装置。 

为实现上述目的，一种电路板废微蚀液再生与铜回收装置，包括在微蚀刻槽侧壁的上部设置溢流管路连接废液储槽，废液储槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅰ连接过氧化氢分解循环槽，过氧化氢分解循环槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅱ分别连接过氧化氢分解器和电积循环槽，过氧化氢分解器的出液管路连接过氧化氢分解循环槽；电积循环槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅲ分别连接电积槽和配制槽，电积槽的出液管路连接电积循环槽；配制槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅳ连接微蚀液槽，微蚀液槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅴ连接微蚀刻槽；所述废液储槽中的废微蚀液成分为铜离子浓度为30～60g/L，过氧化氢1.5～11.5g/L，硫酸35～85g/L，稳定剂的重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

将电路板待加工工件置于微蚀刻槽内蚀刻形成已加工工件，在此过程中以过氧化氢-硫酸型溶液为微蚀刻液，脫除工件表面的氧化铜和金属铜，微蚀刻液铜离子浓度增加成为废微蚀刻液，经过脱除废微蚀液中残存过氧化氢、电积铜离子为金属铜、补充微蚀液中损失组分至合格微蚀液，合格微蚀液返回微蚀刻槽的再生循环过程。

本发明的第一个特征是过氧化氢分解槽通过直流电的电解作用，对废微蚀液中的过氧化氢进行有效分解。使其被分解后的浓度达到电化学沉积铜所要求的范围内。溶液中的过氧化氢在电解槽中，在一定电流、电压及温度条件下，一部分过氧化氢在阳极表面形成氧气和水；在阴极表面上，溶液中铜离子形成金属铜，过氧化氢与金属铜作用，形成氧化铜和水，氧化铜与溶液中氢离子作用形成铜离子，在一定时间内，过氧化氢被破坏，过氧化氢浓度达到规定范围。铜离子浓度和其它物相浓度基本不变。

本发明的第二个特征是电积槽通直流电,对废微蚀液中的铜离子浓度进行有效电积，使溶液达到微蚀过程所要求的范围；使铜离子形成高纯金属铜。溶液作为电解液在电解槽中，在一定电流、电压和温度条件下，铜离子在阴极上获得电子，沉积为金属铜。在一定时间内，溶液中的铜离子大部分被沉积，溶液中铜离子浓度达到规定范围。

废微蚀液再生后，再生微蚀液中各组分在再生过程中有化学和物理损失，应使其恢复到微蚀所要求的浓度范围。过氧化氢由于电化学破坏，应补充到规定范围内；硫酸、稳定剂在微蚀过程中有物理损失或其它损失，应补充到规定范围；去离子水在循环过程中有物理损失，应补充到规定范围。

为了实现产品结构优化，改善、提高本发明的综合性能，进一步的措施是：

所述废液储槽和氧化氢分解循环槽的连接管路上设有过滤器A。

所述电积循环槽的进液管路上设有阀门Ⅳ和过滤器B。

所述电积槽的进液管路上设有阀门Ⅲ。

所述配制槽的进液管路上设有阀门Ⅱ和过滤器C。

所述所述微蚀液槽与微蚀刻槽之间的管路上设有过滤器D。

所述阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、阀门Ⅲ、阀门Ⅳ、阀门Ⅴ为电动控制阀或手动控制阀。

所述配制槽中经配制的微蚀液成分为铜离子浓度小于5g/L，过氧化氢10.5～18.5g/L， 硫酸115～185g/L，稳定剂重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

微蚀液经过若干次(60次)循环后，由于过氧化氢溶液、硫酸、微蚀操作过程可能带入的其它杂质，因富集而增加到一定浓度，使电路板的蚀刻速率减慢较大时，应将微蚀废液中的铜离子电沉积后，再排入废水处理装置。使用新配制的微蚀液。

本发明采用在微蚀刻槽侧壁的上部设置溢流管路连接废液储槽，废液储槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅰ连接过氧化氢分解循环槽，过氧化氢分解循环槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅱ分别连接过氧化氢分解器和电积循环槽，过氧化氢分解器的出液管路连接过氧化氢分解循环槽；电积循环槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅲ分别连接电积槽和配制槽，电积槽的出液管路连接电积循环槽；配制槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅳ连接微蚀液槽，微蚀液槽侧壁下部的管路经阀门Ⅰ和输液泵Ⅴ连接微蚀刻槽方案，克服了现有废微蚀液处理无纯铜回收和无再生的缺陷。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

1、本发明从控制污染源着手，而不是污染物治理。通过对电路板企业微蚀刻工序在线排出的微蚀废液进行化学再生技术处理，使其达到微蚀过程所要求的范围，使在线微蚀废液成为微蚀液而不断循环。而不是将微蚀废液排至污水处理场再生回收。

2、本发明适应于各种生产能力的过氧化氢型微蚀液微蚀刻工序的在线废液再生处理循环使用与过程设备的配置。

3、微蚀刻工序在线微蚀刻废液再生循环使用，使在线排出废液量降为原有的2%以下，且达到了对废液周期性排放和处理；廉价的铜化合物变成高价的高纯铜。运行效果不仅克服了成本问题, 而且创造了很好的经济收益和社会效益。

4、投入设备成本低，自动化控制程度高，操作、维护方便，提取纯铜操作只需在常压与常温下就能实现； 

5、废微蚀液中的铜离子回收成纯铜，废溶液再生成合格的微蚀液循环使用，无废液排放，解决了对水环境的污染。

6、按日排废微蚀液1m³为例，不计入中和沉淀法的成本费用，每年成本费用为45万元。采用废微蚀液再生与铜回收装置后，综合经济效益可达65万元/年。

本发明适用于处理各种铜电路板微蚀刻工序产生的废液。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明的装配示意图。

图2为采用中和法或其它方法处理废微蚀液的成本图。

图3为采用本发明处理废微蚀液的成本图。

图中：1、微蚀刻槽，2、废液储槽，3、阀门Ⅰ，4、输液泵Ⅰ，5、过滤器A，6、过氧化氢分解循环槽，7、输液泵Ⅱ，8、电积循环槽，9、输液泵Ⅲ，10、配制槽，11、输液泵Ⅳ，12、微蚀液槽，13、输液泵Ⅴ，14、过滤器D，15、过滤器C，16、阀门Ⅱ，17、阀门Ⅲ，18、电积槽，19、过滤器B，20、阀门Ⅳ，21、阀门Ⅴ，22、过氧化氢分解器。

具体实施方式

根据附图1所示，一种废微蚀液再生与铜回收装置，包括在微蚀刻槽1侧壁的上部设置溢流管路连接废液储槽2，废液储槽2侧壁下部的管路经阀门Ⅰ3和输液泵Ⅰ4连接过氧化氢分解循环槽6，过氧化氢分解循环槽6侧壁下部的管路经阀门Ⅰ3和输液泵Ⅱ7分别连接过氧化氢分解器22和电积循环槽8，过氧化氢分解器22的出液管路连接过氧化氢分解循环槽6；电积循环槽8侧壁下部的管路经阀门Ⅰ3和输液泵Ⅲ9分别连接电积槽18和配制槽10，电积槽18的出液管路连接电积循环槽8；配制槽10侧壁下部的管路经阀门Ⅰ3和输液泵Ⅳ11连接微蚀液槽12，微蚀液槽12侧壁下部的管路经阀门Ⅰ3和输液泵Ⅴ13连接微蚀刻槽1；废液储槽2中的废微蚀液成分为铜离子浓度为30～60g/L，过氧化氢1.5～11.5g/L，硫酸35～85g/L，稳定剂的重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

废液储槽2和氧化氢分解循环槽6的连接管路上设有过滤器A5。过氧化氢分解分解器22的进液管路上阀门Ⅴ21。电积循环槽8的进液管路上设有阀门Ⅳ20和过滤器B19。电积槽18的进液管路上设有阀门Ⅲ17。配制槽10的进液管路上设有阀门Ⅱ16和过滤器C15。微蚀液槽12与微蚀刻槽1之间的管路上设有过滤器D14。阀门Ⅰ3、阀门Ⅱ16、阀门Ⅲ17、阀门Ⅳ20、阀门Ⅴ21为电动控制阀或手动控制阀。配制槽10中经配制的微蚀液成分为铜离子浓度小于5g/L，过氧化氢10.5～18.5g/L，硫酸115～185g/L，稳定剂重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

本发明的工作原理为：将电路板待加工工件置于微蚀刻槽1内蚀刻形成已加工工件，在此过程中以过氧化氢-硫酸型溶液为微蚀液，脫除工件表面的氧化铜和金属铜，微蚀刻液铜离子浓度增加成为废微蚀刻液，经过脱除废微蚀液中残存过氧化氢、电积铜离子为金属铜、补充微蚀液中损失组分至合格微蚀液，合格微蚀液返回微蚀刻槽1的再生循环过程。

本发明的第一个特征是过氧化氢分解器22通过直流电电解作用，对废微蚀液中的过氧化氢进行有效分解。使其被分解后的浓度达到电化学沉积铜所要求的范围内。溶液中的过氧化氢在过氧化氢分解器22中，在一定电流、电压及温度条件下，一部分过氧化氢在阳极表面形成氧气和水；在阴极表面上，溶液中铜离子形成金属铜，过氧化氢与金属铜作用，形成氧化铜和水，氧化铜与溶液中氢离子作用形成铜离子，在一定时间内，过氧化氢被破坏，过氧化氢浓度达到规定范围。铜离子浓度和其它物相浓度基本不变。

本发明的第二个特征是电积槽18通直流电，对废微蚀液中的铜离子浓度进行有效电积，使溶液达到微蚀过程所要求的范围；使铜离子形成高纯金属铜。溶液作为电解液在电积槽18中，在一定电流、电压和温度条件下，铜离子在阴极上获得电子，沉积为金属铜。在一定时间内，溶液中的铜离子部分被沉积，多元溶液中铜离子浓度达到规定范围。

废微蚀液再生后，微蚀液中各组分应恢复到过程中因化学和物理损失，使其达到微蚀过程所要求的浓度范围。过氧化氢由于电化学破坏，应补充到规定范围内；硫酸、稳定剂在微蚀刻过程中有物理损失或其它损失，应补充到规定范围；去离子水在循环过程中有物理损失，应补充到规定范围。

参见附图1，本发明的工作步骤为：

（1）、微蚀液在微蚀刻槽1中的反应。

电路板工件在镀铜后,表面的粗糙度不均匀, 且与空气接触形成很薄的氧化层。为使工件除去表面的氧化铜等杂物和达到表面要求的粗糙度,电路板的加工都设置有微蚀刻工序,微蚀刻工序设置微蚀刻槽1,槽中装有微蚀液。工件在微蚀液中，表面的氧化铜和少量金属铜通过化学反应,溶于溶液中, 电路板工件每批次在微蚀刻槽1的停留时间约为60～90秒, 使工件表面微蚀深度达到1.25～1.5微米。多批次后铜离子浓度达到30～50g/L。当铜离子浓度超过该浓度时，工件的微蚀刻速率受到抑制，当微蚀刻速率降低程度达到50%以上时,该微蚀液已失去微蚀刻作用,必须换新微蚀液, 原有微蚀液成为废微蚀液。

（2）、在废液储槽2内储存废微蚀液。

当微蚀液中铜离子浓度达到30～60g/L时成为废微蚀液，微蚀液槽12上的输液泵Ⅴ13自动启动，每次向微蚀刻槽1内添加12～15L微蚀液, 微蚀液从微蚀刻槽1的一端加入, 从另一端有等量的废微蚀液溢出, 经溢流管流至废液储槽2。废微蚀液的成分如下：铜离子浓度为30～60g/L, 过氧化氢1.5～11.5g/L, 硫酸35～85g/L,稳定剂的重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

废微蚀液经多次溢流, 高度增至废液储槽2的上限控制点, 废液储槽2侧壁下部的输液泵Ⅰ4启动, 将废微蚀液过滤后泵人过氧化氢分解循环槽6中。

（3）、过氧化氢分解循环槽6输送废微蚀液至过氧化氢分解器22。

过氧化氢分解循环槽6的作用是保持废微蚀刻液的电解浓度的稳定和均匀，废微蚀液经输液泵Ⅱ7输送废微蚀液至过氧化氢分解器22。

（4）、过氧化氢分解器22进行电解反应。

过氧化氢分解器22的作用是将废液中残存的过氧化氢分解脫除。将过氧化氢分解器22的电极通入直流电，电压1～2V，电流290～510A/㎡。

脫除过氧化氢的电化学反应原理如下:

阳极反应:    2H₂O → 4H⁺ +  O₂

阴极反应：    Cu⁺²+2e+ →Cu

Cu + H₂O₂ = CuO + H₂O 

CuO+ 2H⁺= Cu⁺² + H₂O

在本发明的一个较佳实施例中，采用的阳极板材料为钛板表面涂氧化钽、氧化铱；阴极板材料为316L不锈钢，用阴极板4～5块，阳极板5～6块，阴极板和阳极板的规格为250×200mm。在环境温度下进行电解并放热，在不加热条件下温度逐步升至35～45℃，工作6～10小时，使过氧化氢浓度降至0.5g/L以下，实现过氧化氢的分解脱除。过氧化氢分解循环槽6的过氧化氢浓度降至0.5g/L以下关闭阀门Ⅴ21，过氧化氢分解器22停止工作。按日处理1m³溶液计，装有输液泵Ⅱ7的过氧化氢分解循环槽6为PVC材料或其它材料制成, 有效规格为1900×800×1000mm，体积为1.5m³。

（5）、电积循环槽8储存并输送废微蚀液至电积槽18。

电积循环槽8的作用是使溶液浓度维持均匀稳定。过氧化氢分解循环槽6中已除去过氧化氢的废微蚀液经过滤后由输液泵Ⅱ7送到电积循环槽8，再经输液泵Ⅲ9不断泵入电积槽18，电积槽18中的废微蚀液电解后又不断返回电积循环槽8，使铜回收过程正常进行。电积槽18中铜的回收过程是将废微蚀液中的铜离子转化为纯铜, 废微蚀液得到再生, 电积槽18是本发明的关键设备，溶液进入电积槽18后，通入直流电进行电化学反应，电压3～5V，电流280～350A/㎡。反应过程在环境温度下进行，在不加热条件下温度逐步升至35～45℃。

铜离子沉积反应原理如下：

阳极反应   2H₂O → O₂ + 4H⁺           

阴极反应   Cu⁺²+ 2e → Cu              

总反应式： Cu⁺²+2e + H₂O → Cu⁰+2H⁺+ 1/2O₂

在本发明的一个较佳实施例中，与过氧化氢分解器22配套使用的电积槽18设阴极板7～8块，阳极板8～9块，两板规格为500×400mm；阳极板材料为钛板表面涂氧化钽、氧化铱；阴极板材料为0.3～0.5mm纯铜板。电积槽18是铜离子回收成纯铜和废微蚀液再生的关键设备，运行中通入直流电进行电化学反应。溶液中铜离子浓度下降至5g/L以下，硫酸浓度得到增加至115～165g/L，过氧化氢被继续分解为零。废微蚀液经除铜后为再生微蚀液，电积槽18中除铜的再生微蚀液不断返回电积循环槽8。

每批溶液电积正常工作时间为14～18小时，当铜离子浓度降至≤5g/L时，相应降低电流和电压，防止阴极铜少量返溶，连续工作25～30天时，更换阴极板，获得优质的纯铜产品。按日处理1m³溶液计，电积槽18和电积循环槽8壳体为PVC材料或其它材料制成, 电积循环槽8有效规格为1900×800×1000mm，体积为1.5m³。

(6) 在配制槽10内配置微蚀液。

铜离子浓度下降至5g/L以下时关闭阀门Ⅲ17，切断电积槽18电源，电积槽18停止工作，将再生微蚀液从电积循环槽8过滤后泵入配制槽10，在配制槽10中将再生微蚀液所损失的组分给予补足至合格微蚀液成品。合格微蚀液成过氧化氢10.5～18.5g/L，硫酸115～185g/L，稳定剂重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

经过上述步骤，废微蚀液中的组成成分得到有效控制，废微蚀液得到再生成为半成品。由于过氧化氢已被脱除，稳定剂和硫酸也有一定损失，在配制槽10内必须补足过氧化氢、稳定剂和硫酸，得到合格微蚀液成品，输入微蚀液槽12。按日处理1m³溶液计，装有搅拌机的配制槽10为PVC材料；规格为φ1200×1500mm；容积为1.5m³。

(7)、微蚀液槽12将已配制合格的微蚀液进行储存，随时备用。

当微蚀刻槽1内的微蚀液中铜离子浓度达到30-60g/L时，成为废微蚀液，微蚀液槽12的输液泵Ⅴ13自动启动，微蚀液被送入微蚀液槽1内，每次添加12-15L微蚀液。 

在实施例中，阀门Ⅰ3、阀门Ⅱ16、阀门Ⅲ17、阀门Ⅳ20、阀门Ⅴ21为自动控制和手动控制相结合。

在再生回收过程中有两个电化学反应过程，采用过氧化氢分解器22和电积槽18两台设备，它们的工作原理相同，设备大小不同，工作用途不一样；两台设备也可以合为一台设备，但仍然是两个电化学反应过程，首先仍是破坏过氧化氢，然后才是铜的电沉积。

实施例实验1：室內温度:31℃，取废微蚀刻液体积1.5L,其主要组分：铜离子:30.1g/L；硫酸：68.2g/L；过氧化氢:6.4g/L；稳定剂:1.56%；

实验设备:①微电解槽一台，有效规格为200×100×100mm，阳极板一块，阴极板两块,分别采用0.5mm厚纯铜板和0.5mm厚316L不锈钢板，规格为80×80mm，面积为0.0064㎡，纯铜板重28.5g，极间距50mm。外置保温；②微整流器一台；③抽滤器一台；④微型泵一台；⑤其它器具若干。

过氧化氢脱除：将无浊微蚀刻废液1.5L置于微电解槽中,启动微型泵,通直流电，控制电流2.6A(406A/㎡), 电压1.5V；阳极板液面有气体逸出；每隔1小时检查一次温度，第一小时增加3℃，以后每小时增加1～2℃。工作8小时温度增至42℃ 。停止通电,及时取出阴极, 取样检验过氧化氢含量为0.28g/L,符合脫除要求。

纯铜电积：将微电解槽中已除去过氧化氢溶液冷却至室温,启动微型泵,通直流电,控制电流2A(310A/㎡), 电压4V；电解中阳极有少量气体逸出。每1小时检测一次温度，与脫除过氧化氢相比升温慢,因电流较脫除过氧化氢小。工作14小时后停止通电，此时, 溶液温度44℃。取出阴极板, 用清洁水冲洗,烘干, 称重为70.5g增加重量42g。

取溶液样化验：铜离子浓度2.7g/L，硫酸浓度129.1g/L，过氧化氢浓度为0，穏定剂浓度1.37%，溶液的体积为1.43L，溶液体积少量减少是因操作过程中的自然蒸发以及滤渣和极板带走等损失。

试验总结：试验是成功的。该溶液作微蚀液使用,只要添加过氧化氢和稳定剂,补加少量的去离子水，即为合格微蚀液。

实施例实验2：室內温度:33℃,取废微蚀刻液体积1.5L,其主要组分：铜离子:60g/L；硫酸：47.3g/L；过氧化氢:3.2g/L；稳定剂:1.35%；

实验设备:①微电解槽一台，有效规格为200×100×100mm，阳极板一块，阴极板两块,分别采用0.5mm厚纯铜板和0.5mm厚316L不锈钢板，规格为80×80mm，面积为0.0064㎡，纯铜板重28.5g，极间距50mm；②微整流器一台；③抽滤器一台；④微型泵一台；⑤其它器具若干。

过氧化氢脱除：将无浊微蚀刻废液1.5L置于微电解槽中,启动微型泵,通直流电，控制电流2.6A(406A/㎡), 电压1.5V；阳极板液面有气体逸出；每隔1小时检查一次温度，第一小时增加3℃，以后每小时增加1～2℃。工作8小时温度增至42.5℃，停止通电,及时取出阴极, 取样检验过氧化氢含量为0.22g/L,符合脫除要求。

纯铜电积：将微电解槽中已除去过氧化氢溶液冷却至室温,启动微型泵,通直流电,控制电流2A(310A/㎡)，电压4V；电解中阳极有少量气体逸出。每1小时检测一次温度，与脫除过氧化氢相比升温慢，因电流较脫除过氧化氢小，工作16小时后停止通电，此时，溶液温度44.5℃。取出阴极板，用清洁水冲洗，烘干，称重为115.2g增加重量86.7g。

取溶液样化验：铜离子浓度2.1g/L，硫酸浓度180.6g/L，过氧化氢浓度为0，穏定剂浓度1.16%，溶液的体积为1.42L，溶液体积少量减少是因操作过程中的自然蒸发以及滤渣和极板带走等损失。

试验总结：试验是成功的。该溶液作微蚀液使用,只要添加过氧化氢和稳定剂,补加少量的去离子水，即为合格微蚀液。

实施例应用1：

配套生产工序：    电路板厂沉铜生产线微蚀刻工序。

年生产能力：      46.5万㎡（英制500万ft²）。

本实例生产日：    28天。

该微蚀刻工序采用本发明后，运转正常，在28天的生产中工件产量为4.92万㎡，实际达产率约为106%。废微蚀液再生与铜回收装置处理废微蚀液总量约为29000L。

该沉铜生产线微蚀液采用过氧化氢-硫酸型微蚀液，微蚀刻槽1容积1000 L，微蚀液800L，电路板工件每微蚀刻18㎡，微蚀液的铜离子浓度在30-60g/L , 微蚀液的输液泵Ⅴ13自动启动, 微蚀液槽12中的微蚀液被添加到微蚀刻槽1中，微蚀刻槽1中等量的废液自动溢流排出至废液储槽2中。微蚀刻槽1中每次添加量（排出量）为12L。为控制铜离子浓度在30-60g/L之间，微蚀刻槽1中排出废液每2小时由车间抽样检测一次，如果铜离子浓度低于此范围时, 电路板工件每次微蚀刻超过18㎡，铜离子浓度高于此范围时，电路板工件每次微蚀刻少于18㎡。稳定剂采用物理法检验。

废液经自动溢流至废液储槽2，到达上限液位后，输液泵Ⅰ4自动启动，废液被泵送至过氧化氢分解循环槽6，过氧化氢循环槽6容积1500L。废微蚀液液位达到一定高度后,废微蚀液经输液泵Ⅱ7输送废微蚀液至过氧化氢分解器22, 过氧化氢分解器22自动启动工作, 过氧化氢分解器22有阴极板4块，阳极板为5块，规格为200×250。过氧化氢分解器22运行控制电压为1～2V；电流为300～500A/㎡，废溶液在过氧化氢分解器22和过氧化氢分解循环槽6之间循环，工作时间约为8～10小时，溶液中过氧化氢被分解破坏。每天抽样检测1～3次，过氧化氢浓度小于0.5g/L为合格。溶液合格后，切断过氧化氢分解器22的电源。

溶液中的过氧化氢被分解脫除后，废微蚀液经过滤后由输液泵Ⅱ7送到电积循环槽8，电积循环槽8容积为1500L，电积循环槽8废微蚀液液位达到一定位置后, 输液泵Ⅲ9自动启动, 将废微蚀液泵入电积槽18, 电积槽18阴极板9块，阳极板为10块，规格为400×500；调整控制电流密度280～350A/㎡，电压3～5V。溶液在电积循环槽8和电积槽18之间循环, 正常运行14～18小时, 每天抽样检验1～3次，铜离子浓度在5g/L以下，过氧化氢浓度为零。溶液合格后, 切断电积槽18的电源。

经电积铜后的再生溶液经输液泵Ⅲ9送至微蚀液配制槽10中，每批加入50%过氧化氢溶20L左右；98%硫酸1L左右；加入稳定剂1～1.2L。每批抽样检测1～3次，控制氧化氢浓度10.5～18.5g/L，稳定剂2.5%以下，硫酸浓度115～185g/ L。溶液合格后泵至微蚀液槽12备用。

电积槽18中的阴极板在28天后取出，更换新的阴极板，被取出的阴极板用清水洗净，烘干，即为产品金属铜，经检测，铜含量在99%以上, 产纯铜680Kg。

再生的微蚀液经配制后, 返回到微蚀刻生产中, 无废液外排。

上述电路板厂沉铜生产线微蚀刻工序配套的废微蚀液再生与铜回收装置已安装有20多家, 且生产正常。

实施例应用2：

配套生产工序：    电路板厂沉铜生产线微蚀刻工序。

年生产能力：      46.5万㎡（英制500万ft²）。

本实例生产日：    31天。

该微蚀刻工序采用本发明后，运转正常，在31天的生产中工件产量为4.38万㎡，实际达产率约为97%。废微蚀液再生与铜回收装置处理废微蚀液总量约为30500L。

该沉铜生产线微蚀液采用过氧化氢-硫酸型微蚀液，微蚀刻槽1容积1000L，微蚀液750L，电路板工件每微蚀刻20㎡，微蚀液的铜离子浓度在30～60g/L, 微蚀液的添加泵13自动启动, 微蚀液槽12中的微蚀液被添加到微蚀刻槽1中，微蚀刻槽1中等量的废液自动溢流排出至废液储槽2中。微蚀刻槽1中每次添加量（排出量）为15L。为控制铜离子浓度在30～60g/L之间，微蚀刻槽1中排出废液每2小时由车间中控抽样检测一次，如果铜离子浓度低于此范围时, 电路板工件每次微蚀刻超过20㎡；铜离子浓度高于此范围时，电路板工件每次微蚀刻少于20㎡。稳定剂采用物理法检验。

废液经自动溢流至废液储槽2，到达上限液位后，输液泵Ⅰ4被自动启动，废液被泵送至过氧化氢分解循环槽6，过氧化氢循环槽6容积1500L。废微蚀液液位达到一定高度后,废微蚀液经输液泵Ⅱ7输送废微蚀液至过氧化氢分解器22, 过氧化氢分解器22自动启动工作, 过氧化氢分解器22有阴极板5块，阳极板为6块，规格为200×250。过氧化氢分解器22的运行控制电压为1～2V；电流为300～500A/㎡，废溶液在过氧化氢分解器22和过氧化氢分解循环槽6之间循环，工作时间约为8～10小时，溶液中过氧化氢被分解。每天抽样检测1～3次，过氧化氢浓度小于0.5g/L为合格。溶液合格后, 切断过氧化氢循环槽6电源。

溶液中的过氧化氢被分解脫除后，废微蚀液经过滤后由输液泵Ⅱ7送到电积循环槽8，电积循环槽8容积为1500L，电积循环槽8的废微蚀液液位达到一定位置后，输液泵Ⅲ9自动启动，将废微蚀液泵入电积槽18，电积槽18有阴极板9块，阳极板10块，规格为400×500；调整控制电流密度280～350A/㎡，电压3～5V。溶液在电积循环槽8和电积槽18之间循环, 正常运行14～18小时, 每天抽样检验1～3次，铜离子浓度在5g/L以下，硫酸浓度115～160g/L之间,过氧化氢浓度为零。溶液合格后, 切断电积槽18的电源。

电积铜后的溶液经输液泵Ⅲ9送至微蚀液配制槽10中，每批加入50%过氧化氢溶15～20 L左右，98%硫酸1～2L左右，加入稳定剂1～1.5L，加入去离子水3～5L。每批抽样检测13次，控制过氧化氢浓度10.5～18g/L，稳定剂2.5%以下，硫酸浓度115～185g/L。溶液合格后泵至微蚀液槽12备用。

电积槽18中的阴极板在31天后取出，更换新的阴极板，被取出的阴极板用清水洗净，烘干，即为产品金属铜，经检测，铜含量在99%以上，产纯铜740Kg。

再生的微蚀液经配制后，返回到微蚀刻生产中，无废液外排。

图2和图3给出了使用本发明处理废微蚀液和使用其它方法处理废微蚀液的成本和效益的比较，按年产电路板50万m²，产生和处理废微蚀液废液量1000升/天计算，使用本发明成本大幅降低，且能回收具有良好经济效益的精铜，说明本发明具有良好的经济效益。

在废微蚀液的再生和铜的回收过程中，本发明没有污水和废液外排放，并以处理后的再生微蚀液为母液配制新的微蚀刻液，节约了微蚀刻液的配制成本，保护了生态环境。

Claims (9)

1.一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于它包括在微蚀刻槽（1）侧壁的上部设置溢流管路连接废液储槽（2），废液储槽（2）侧壁下部的管路经阀门Ⅰ（3）和输液泵Ⅰ（4）连接过氧化氢分解循环槽（6），过氧化氢分解循环槽（6）侧壁下部的管路经阀门Ⅰ（3）和输液泵Ⅱ（7）分别连接过氧化氢分解器（22）和电积循环槽（8），过氧化氢分解器（22）的出液管路连接过氧化氢分解循环槽（6）；电积循环槽（8）侧壁下部的管路经阀门Ⅰ（3）和输液泵Ⅲ（9）分别连接电积槽（18）和配制槽（10），电积槽（18）的出液管路连接电积循环槽（8）；配制槽（10）侧壁下部的管路经阀门Ⅰ（3）和输液泵Ⅳ（11）连接微蚀液槽（12），微蚀液槽（12）侧壁下部的管路经阀门Ⅰ（3）和输液泵Ⅴ（13）连接微蚀刻槽（1）；所述废液储槽（2）中的废微蚀液成分为铜离子浓度为30～60g/L，过氧化氢1.5～11.5g/L，硫酸35～85g/L，稳定剂的重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述废液储槽（2）和氧化氢分解循环槽（6）的连接管路上设有过滤器A（5）。

3.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述过氧化氢分解分解器（22）的进液管路上阀门Ⅴ（21）。

4.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述电积循环槽（8）的进液管路上设有阀门Ⅳ（20）和过滤器B（19）。

5.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述电积槽（18）的进液管路上设有阀门Ⅲ(17)。

6.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述配制槽（10）的进液管路上设有阀门Ⅱ（16）和过滤器C（15）。

7.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述微蚀液槽（12）与微蚀刻槽（1）之间的管路上设有过滤器D（14）。

8.根据权利要求1、2、3、4、5所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述阀门Ⅰ（3）、阀门Ⅱ（16）、阀门Ⅲ(17)、阀门Ⅳ（20）、阀门Ⅴ（21）为电动控制阀或手动控制阀。

9.根据权利要求1所述的一种废微蚀液再生与铜回收装置，其特征在于所述配制槽（10）中经配制的微蚀液成分为铜离子浓度小于5g/L，过氧化氢10.5～18.5g/L，硫酸115～185g/L，稳定剂重量百分比小于2.5%，溶液载体为去离子水。

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