CN106521552A - 一种双氧水‑硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置及电解方法 - Google Patents

一种双氧水‑硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置及电解方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双氧水‑硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置及电解方法,将双氧水‑硫酸微蚀废液废导入第一电解平台,通过旋流电解装置电解,得到铜板,同时收集平台溢出液;将溢出液导入第二电解平台进行旋流电解,得到铜粉,收集电解溢出液;往该电解溢出液中补加双氧水及双氧水稳定剂后成为微蚀液子液,可用于再生双氧水‑硫酸微蚀废液,返回微蚀系统循环使用。本发明与现有技术相比,其有益效果在于:按上述方法处理双氧水‑硫酸微蚀废液可将铜含量降低至1g/L以下,并得到高质量的铜板和铜粉,电余液与其余部分双氧水‑硫酸微蚀废液混合再生,可达最佳工艺条件返回微蚀系统使用,实现双氧水‑硫酸微蚀系统的闭路循环。

Description

一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置及电解方法
技术领域
[0001] 本发明属于印制电路板行业含铜双氧水-硫酸微蚀废液的铜资源回收技术领域,具体涉及一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置及电解方法。
背景技术
[0002] 在印制电路板制作过程中,经常需要对电路板铜表面进行微蚀刻,提高铜表面与其他工序的结合力。微蚀液主要分为三种:过硫酸钠-硫酸、过硫酸铵-硫酸和双氧水-硫酸,目前使用最为广泛的是双氧水-硫酸微蚀液。
[0003]目前对双氧水-硫酸微蚀废液的处理主要有三种方法:
第一,直接排放到废水池,与其它含铜废水一并进行除铜,此方法因加入大量的化学药剂,操作成本高,且产生大量的含铜污泥,并导致废水盐分升高,不利后续的生化处理;
第二,与其他蚀刻废液混合,通过转型后浓缩结晶,制备硫酸铜,此法碱液消耗量大,铜的回收利用成本较高;
第三,直接电解得到阴极铜,此方法铜的回收效率较高,但在溶液铜浓度降低的情况下会伴随副反应的发生,导致铜的品质不高,且最终电余液仍需后续处理。
发明内容
[0004] 本发明的主要目的在于克服现有技术的不足,提供一种硫酸-过氧化氢双氧水-硫酸微蚀废液在线再生、闭路循环的思路,用两段式平台旋流电解的方法,基于高电流效率的原则,分步提取高品质电解铜和铜粉的同时,不改变溶液组分,使得电余液调整后可以返回微蚀系统循环使用。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,包括调整槽、蠕动栗、第一电解平台、第一收集池、第二电解平台、第二收集池;第一电解平台与第二电解平台结构相同,均包括循环槽、磁力栗、流量计、旋流电解装置和整流器;循环槽内的液体由磁力栗栗入旋流电解装置,磁力栗后安装有流量计,旋流电解装置内多余的液体溢回循环槽内,旋流电解装置的阳极和阴极分别与整流器的正极和负极连接,调整槽内的液体由蠕动栗栗入第一电解平台的循环槽内,第一电解平台的循环槽内的溢出液溢入第一收集池,第一收集池内的液体由蠕动栗栗入第二电解平台的循环槽内,第二电解平台的循环槽内的溢出液溢入第二收集池内。
[0006] 循环槽中溶液处于刚好溢出的状态,通过溢流的方式维持溶液中目标金属含量的恒定。在稳定的电流效率下有利于得到高质量的阴极铜产品。
[0007] 所述旋流电解装置包括阴极管、始极片、阳极棒、上端盖、下端盖、进液口和出液口;阴极管呈圆柱状,阴极管下端安装下端盖,下端盖上设有与负极连接的导电柱,阴极管上端安装上端盖,阳极棒与上端盖连接,阳极棒吊装于阴极管中心,上端盖上设有与正极连接的导电柱,阴极管内壁衬有始极片,阴极管侧壁下部设有进液口,顶端设有出液口。
[0008] 所述阴极管为耐腐蚀且导电性好的钛质材料制成,所述始极片为金属钛片,所述阳极棒为钛基铱涂层DSA阳极。
[0009] 所述始极片紧贴阴极管放置,阳极棒和阴极管分别通过导线与整流器的正负极相连。
[0010] —种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,包括以下步骤:
步骤一,取A浓度的硫酸微蚀废液,取其中L比例的A浓度的硫酸微蚀废液通入调整槽内,去除A浓度双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,得到A浓度硫酸微蚀废液;
步骤二,然后将调整槽内的A浓度的硫酸微蚀废液通过蠕动栗导入第一电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,A浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜板,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第一收集池收集循环槽内溢出的B浓度的硫酸微蚀废液;
步骤三,蠕动栗将第一收集池内B浓度的硫酸微蚀废液导入第二电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,B浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜粉,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第二收集池收集循环槽内溢出的C浓度的硫酸微蚀废液;
步骤四,往C浓度的硫酸微蚀废液中补加双氧水及双氧水稳定剂后成为微蚀液子液,往微蚀液子液中加入剩余的A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,再生为D浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,返回微蚀系统循环使用。
[0011] 再生的微蚀液子液与A浓度双氧水-硫酸微蚀废液的混合比例根据生产现场的最优工艺条件下的双氧水-硫酸微蚀废液的含铜量决定。以保证微蚀液子液与剩余的A浓度双氧水-硫酸微蚀废液混合后达到微蚀工序的最优工艺条件。
[0012] 所述调整槽使用加热搅拌的方式去除A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,加热温度为水浴40_50°C,搅拌l_2h。
[0013] 所述蠕动栗的流速根据电解时的电流密度及电流效率确定,循环槽在电解过程中始终处于溢出状态。通过溢流的方式维持进入电解平台的硫酸微蚀废液的铜含量与产生的阴极铜质量相同,在稳定的电流密度和电流效率下有利于得到高品质的阴极铜产品。
[0014] A浓度硫酸微蚀废液、B浓度硫酸微蚀废液和C浓度硫酸微蚀废液中的铜含量依次减小,所述第一电解平台在较高铜浓度下电解得到高质量铜柱,第二电解平台在较低铜浓度下电解得到高质量铜粉。同时保证溢出液适用于废液再生。
[0015]与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
旋流电解技术通过溶液在电解槽中的高速流动,有效避免了浓差极化现象,可以在目标金属含量较低的情况下仍然保持较高的电流效率。两段式平台电解通过维持电解时目标金属含量的恒定,分别在不同金属浓度下,通过调整电流密度实现金属提取的高电流效率,同时还可提高电解过程的稳定性与电解金属产品的质量。同时电余液可以和微蚀系统废液按照生产工艺要求进行复配,返回生产系统循环利用,从而实现硫酸-过氧化氢双氧水-硫酸微蚀废液在线闭路循环,达到双氧水-硫酸微蚀系统双氧水-硫酸微蚀废液的“零排放”。
附图说明
[0016]图1为双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的结构示意图;
1-调整槽,2-蠕动栗,3-循环槽,4-磁力栗,5-流量计,6-旋流电解装置,7-整流器,8-第一收集池,9-第二收集池,10-第一电解平台,11-第二电解平台。
具体实施方式
[0017]下面通过具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护并不限于此。
[0018]如图1所示,一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,包括调整槽1、蠕动栗2、第一电解平台10、第一收集池8、第二电解平台11、第二收集池9;第一电解平台与第二电解平台结构相同,均包括循环槽3、磁力栗4、流量计5、旋流电解装置6和整流器7;循环槽内的液体由磁力栗栗入旋流电解装置,磁力栗后安装有流量计,旋流电解装置内多余的液体溢回循环槽内,旋流电解装置的阳极和阴极分别与整流器的正极和负极连接,调整槽内的液体由蠕动栗栗入第一电解平台的循环槽内,第一电解平台的循环槽内的溢出液溢入第一收集池,第一收集池内的液体由蠕动栗栗入第二电解平台的循环槽内,第二电解平台的循环槽内的溢出液溢入第二收集池内。
[0019] 循环槽中溶液处于刚好溢出的状态,通过溢流的方式维持溶液中目标金属含量的恒定。在稳定的电流效率下有利于得到高质量的阴极铜产品。
[0020] 所述旋流电解装置包括阴极管、始极片、阳极棒、上端盖、下端盖、进液口和出液口;阴极管呈圆柱状,阴极管下端安装下端盖,下端盖上设有与负极连接的导电柱,阴极管上端安装上端盖,阳极棒与上端盖连接,阳极棒吊装于阴极管中心,上端盖上设有与正极连接的导电柱,阴极管内壁衬有金属钛材质的始极片,阴极管侧壁下部设有进液口,顶端设有出液口,阴极管为金属钛材质,金属钛材质耐微蚀液腐蚀且导电性好,阳极棒为钛基铱涂层DSA阳极。始极片紧贴阴极管放置,用于沉积回收铜,阳极棒和阴极管分别通过导线与整流器的正极和负极相连。
[0021] 一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,包括以下步骤:
步骤一,取A浓度的硫酸微蚀废液,取其中L比例的A浓度的硫酸微蚀废液通入调整槽内,去除A浓度双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,得到A浓度硫酸微蚀废液;
步骤二,然后将调整槽内的A浓度的硫酸微蚀废液通过蠕动栗导入第一电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,A浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜板,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第一收集池收集循环槽内溢出的B浓度的硫酸微蚀废液;
步骤三,蠕动栗将第一收集池内B浓度的硫酸微蚀废液导入第二电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,B浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜粉,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第二收集池收集循环槽内溢出的C浓度的硫酸微蚀废液;
步骤四,往C浓度的硫酸微蚀废液中补加双氧水及双氧水稳定剂后成为微蚀液子液,往微蚀液子液中加入剩余的A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,再生为D浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,返回微蚀系统循环使用。
[0022] 再生的微蚀液子液与A浓度双氧水-硫酸微蚀废液的混合比例根据生产现场的最优工艺条件下的双氧水-硫酸微蚀废液的含铜量决定。以保证微蚀液子液与剩余的A浓度双氧水-硫酸微蚀废液混合后达到微蚀工序的最优工艺条件。
[0023] 所述调整槽使用加热搅拌的方式去除A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,加热温度为水浴40_50°C,搅拌l_2h。
[0024] 所述蠕动栗的流速根据电解时的电流密度及电流效率确定,循环槽在电解过程中始终处于溢出状态。通过溢流的方式维持进入电解平台的硫酸微蚀废液的铜含量与产生的阴极铜质量相同,在稳定的电流密度和电流效率下有利于得到高品质的阴极铜产品。
[0025] A浓度硫酸微蚀废液、B浓度硫酸微蚀废液和C浓度硫酸微蚀废液中的铜含量依次减小,所述第一电解平台在较高铜浓度下电解得到高质量铜柱,第二电解平台在较低铜浓度下电解得到高质量铜粉。同时保证溢出液适用于废液再生。
实施例
[0026]利用实施例1中的双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置处理某企业微蚀生产线的实际废液。
[0027] 实验使用双氧水-硫酸微蚀废液含铜30.lg/L,过氧化氢57.lg/L,硫酸80g/L。
[0028] 废液取出17.5%进入调整槽,去除双氧水后通过蠕动栗通入第一电解平台,设定第一电解平台含铜10g/L,通过整流器调节电流密度为400A/m2,通过磁力栗调节进入旋流电解装置中溶液的流速,使流量计的读数为500L/h,电解至调整槽中溶液通完,收集旋流电解装置中的阴极产物与第一收集池中的溢出液。
[0029] 将第一收集池中收集的溢出液通过蠕动栗通入第二电解平台,设定第二电解平台含铜lg/L,电流密度200A/V,流速100L/h,电解至调整槽中溶液通完,收集阴极产物与溢出液。
[0030] 第一电解平台电解得到表面光滑紧密的高质量铜柱,铜纯度高于99.95%,达到标准阴极铜的产品质量要求,电流效率达到98.1%;第二电解平台电解得到细致的铜粉,铜纯度高于99.5%,电流效率达到92.8%。
[0031] 收集的第二电解平台的溢出液含铜lg/L,将其按该企业微蚀液配方配制成子液,然后与生产现场双氧水-硫酸微蚀废液复配并调节溶液铜含量至25g/L,达到微蚀工序的生产要求。

Claims (10)

1.一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,其特征在于:包括调整槽、蠕动栗、第一电解平台、第一收集池、第二电解平台、第二收集池;第一电解平台与第二电解平台结构相同,均包括循环槽、磁力栗、流量计、旋流电解装置和整流器;循环槽内的液体由磁力栗栗入旋流电解装置,磁力栗后安装有流量计,旋流电解装置内多余的液体溢回循环槽内,旋流电解装置的阳极和阴极分别与整流器的正极和负极连接,调整槽内的液体由蠕动栗栗入第一电解平台的循环槽内,第一电解平台的循环槽内的溢出液溢入第一收集池,第一收集池内的液体由蠕动栗栗入第二电解平台的循环槽内,第二电解平台的循环槽内的溢出液溢入第二收集池内。
2.根据权利要求1所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,其特征在于:循环槽中溶液处于刚好溢出的状态,通过溢流的方式维持溶液中目标金属含量的恒定。
3.根据权利要求1所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,其特征在于:所述旋流电解装置包括阴极管、始极片、阳极棒、上端盖、下端盖、进液口和出液口;阴极管呈圆柱状,阴极管下端安装下端盖,下端盖上设有与负极连接的导电柱,阴极管上端安装上端盖,阳极棒与上端盖连接,阳极棒吊装于阴极管中心,上端盖上设有与正极连接的导电柱,阴极管内壁衬有始极片,阴极管侧壁下部设有进液口,顶端设有出液口。
4.根据权利要求3所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,其特征在于:所述阴极管为耐腐蚀且导电性好的钛质材料制成,所述始极片为金属钛片,所述阳极棒为钛基铱涂层DSA阳极。
5.根据权利要求3或4所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置,其特征在于:所述始极片紧贴阴极管放置,阳极棒和阴极管分别通过导线与整流器的正负极相连。
6.—种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一,取A浓度的硫酸微蚀废液,取其中L比例的A浓度的硫酸微蚀废液通入调整槽内,去除A浓度双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,得到A浓度硫酸微蚀废液; 步骤二,然后将调整槽内的A浓度的硫酸微蚀废液通过蠕动栗导入第一电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,A浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜板,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第一收集池收集循环槽内溢出的B浓度的硫酸微蚀废液; 步骤三,蠕动栗将第一收集池内B浓度的硫酸微蚀废液导入第二电解平台的循环槽内,再通过磁力栗由循环槽栗入旋流电解装置内,B浓度的硫酸微蚀废液在旋流电解装置内进行电解,阴极得到铜粉,旋流电解装置内多余的溢出液溢回循环槽内,第二收集池收集循环槽内溢出的C浓度的硫酸微蚀废液; 步骤四,往C浓度的硫酸微蚀废液中补加双氧水及双氧水稳定剂后成为微蚀液子液,往微蚀液子液中加入剩余的A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,再生为D浓度的双氧水-硫酸微蚀废液,返回微蚀系统循环使用。
7.根据权利要求6所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,其特征在于:再生的微蚀液子液与A浓度双氧水-硫酸微蚀废液的混合比例根据生产现场的最优工艺条件下的双氧水-硫酸微蚀废液的含铜量决定。
8.根据权利要求6所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,其特征在于:所述调整槽使用加热搅拌的方式去除A浓度的双氧水-硫酸微蚀废液中的过氧化氢,加热温度为水浴40-50°C,搅拌l_2h。
9.根据权利要求6所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,其特征在于:所述蠕动栗的流速根据电解时的电流密度及电流效率确定,循环槽在电解过程中始终处于溢出状态。
10.根据权利要求6所述的一种双氧水-硫酸微蚀废液铜回收与电余液再生的两段式平台旋流电解装置的电解方法,其特征在于:A浓度硫酸微蚀废液、B浓度硫酸微蚀废液和C浓度硫酸微蚀废液中的铜含量依次减小,所述第一电解平台在较高铜浓度下电解得到高质量铜柱,第二电解平台在较低铜浓度下电解得到高质量铜粉。
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