CN108249472A - 一种含铜蚀刻废液的综合回收利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，通过氯化镁、PAM、压滤机除去碱性废液中的机械颗粒和砷，通过压滤机除去酸性废液中的机械颗粒和油污，再将酸性废液和碱性废液中和，得到碱式氯化铜，或者再用硫酸酸化得到硫酸铜；当碱性废液不够时，将经过压滤机除去机械颗粒和油污的酸性废液通入氨气将其调配为碱性，再通过中和反应制得碱式氯化铜或者硫酸铜。本发明简单、成本低廉，可以大批量地处理蚀刻废液，并且实现铜的回收利用以及蚀刻废液的安全达标处理。

Description

一种含铜蚀刻废液的综合回收利用工艺
技术领域
本发明涉及循环再利用的环保技术领域，具体来说，是一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺。
背景技术
线路板蚀刻液可分为碱性和酸性两种。碱性蚀刻废液所含主要成分为铜氨络合物、氯化铵、以及砷杂质。酸性蚀刻废液所含主要成分为氯化铜和盐酸。目前，有些厂家采用酸性蚀刻工艺，有些厂家则采用碱性蚀刻工艺，酸性蚀刻适合做内层、快板、普通单双面板，其蚀刻速度较慢；碱性蚀刻适合做高精密板，其蚀刻速度快。若不对这些酸性或碱性蚀刻废液进行处理，将对环境造成污染，而且浪费蚀刻废液中的有用材料如铜。
目前，对碱性或酸性蚀刻废液的处理方法有：电解提铜处理法，该方法的缺点是工艺复杂、投资大；溶剂萃取法，即将萃取剂加入到碱性蚀刻废液中，得到含铜溶液及蚀刻再生液，该方法的缺点是需要使用昂贵的萃取剂、工艺繁琐；以及用还原提纯铜的方法，该方法的缺点是工艺控制复杂，成本高。
发明内容
本发明目的是旨在提供了一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，该方法简单、成本低廉，可以大批量地处理蚀刻废液，并且实现铜的回收利用以及蚀刻废液的安全达标处理。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，包括如下步骤，
(1)碱性蚀刻废液预处理，向碱性蚀刻废液中加入药剂氯化镁、PAM除去杂质砷，再经过压滤机除去机械颗粒杂质；
(2)酸性蚀刻废液预处理，向酸性蚀刻废液中加入双氧水将亚铜离子氧化为铜离子，经压滤机除去机械颗粒物质和油污；
(3)将经过预处理的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液预热后泵入反应釜内，控制反应温度和搅拌强度进行酸碱中和反应，待生成碱式氯化铜结晶体后放料，经洗涤、离心脱水，干燥后得到碱式氯化铜产品，未干燥部分进入硫酸铜生产工序；
主要反应方程式：
2CuCl2+2Cu(NH3)4Cl2+(6+x)H2O+6HCl＝3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+8NH4Cl
其中，X＝1/2、1或2；
进一步限定，将部分经过预处理的酸性蚀刻废液调配为碱性，取样测定酸性蚀刻废液中游离盐酸含量，计算出酸性蚀刻废液与碱性蚀刻废液发中和反应物料平衡时，调配所需氨气的量；然后给酸性蚀刻废液泵入氨气，并保持轻微搅拌充分反应，调节pH至碱性并保持稳定络合；
主要反应方程式：
HCl+NH3＝NH4Cl
CuCl2+4NH3＝Cu(NH3)4Cl2；
再将调配好的碱性蚀刻液与经步骤(1)中处理后的碱性蚀刻液混合后，经过步骤(3)的处理。
进一步限定，硫酸铜生产工艺，将未干燥的碱式氯化铜晶体加入到反应釜中，并加入一定量的水，再缓慢加入98％的浓硫酸控制其反应的pH，反应釜搅拌桨保持持续搅拌使碱式氯化铜溶解并彻底反应生产蓝色透亮的溶液，然后泵入结晶釜中，反应生成的溶液在结晶釜中冷却析出硫酸铜晶体，经离心脱水干燥后得到硫酸铜产品；
主要反应方程式：
3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+4H2SO4＝4CuSO4+2HCl+(x+6)H2O
其中，X＝1/2、1或2。
进一步限定，步骤(3)中，中和反应的结晶母液主要为氯化铵溶液，进入蚀刻子液再生车间，用以重新配置蚀刻液。
进一步限定，离心脱水所得硫酸铜结晶母液收集后泵入陶瓷蒸发釜内，利用蒸汽加热蒸发浓缩，浓缩结晶后再进行干燥得到硫酸铜产品，蒸发所得蒸馏水回用于碱式氯化铜生产中作为洗涤水。
进一步限定，将酸性蚀刻废液调节至pH值为8-10。
进一步限定，步骤(3)中预热的温度为50℃-60℃。
进一步限定，步骤(3)中的反应温度为75℃-100℃。
进一步限定，加入浓硫酸后使溶液的pH值为2.5-3.5。
有益效果：
(1)本发明提供的方法先利用少量的双氧水将酸性蚀刻废液中的亚铜离子氧化为铜离子，提高铜回收率；氯化镁、PAM可以有效地去除碱性蚀刻废液中的砷杂质；经过压滤机压滤，可以除去蚀刻液中的机械颗粒，保证后续产品的结晶；
(2)本发明先分别将碱性、酸性蚀刻废液净化后，再进行中和反应，可以有效提高结晶率，进而提高铜和氨的回收率；
(3)根据实验数据，在现实处理中，酸碱蚀刻废液数量进行中和反应时物料不平衡，存在碱性蚀刻废液量不足，本发明将经过净化后的酸性蚀刻废液通过氨水调配为碱性，使其能完全中和，简化处理工艺，提高铜的回收率；
(4)本方法可以根据需要选择将铜回收为碱式氯化铜或者硫酸铜；
(5)本方法简单、成本低廉，可以大批量地处理酸性或碱性蚀刻废液。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明实施例1的处理流程图；
图2为本发明实施例2的处理流程图；
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
酸性蚀刻废液500L，其中含有150g/L的铜离子、1.0mol/L盐酸、4000mg/L 的COD、少量的亚铜离子，pH为3.5。碱性蚀刻废液500L，其中含有130g/L的铜离子、10mol/L的铵根离子、3800mg/L的COD以及15ppm的砷，pH为8.9。
具体处理工艺如下：
(1)碱性蚀刻废液预处理，向碱性蚀刻废液中加入药剂820g氯化镁、120gPAM除去杂质砷，再经过压滤机除去机械颗粒杂质；
(2)酸性蚀刻废液预处理，向酸性蚀刻废液中加入双氧水将亚铜离子氧化为铜离子，T提高回收率，经压滤机除去机械颗粒物质和油污，以免影响后续产品结晶；
(3)将经过预处理的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液在55℃条件下预热后泵入反应釜内，控制反应温度为75℃和搅拌强度进行酸碱中和反应，待生成碱式氯化铜结晶体后放料，经洗涤、离心脱水，干燥后得到碱式氯化铜产品约为 261kg，回收率在96％，中和反应的结晶母液主要为氯化铵溶液，进入蚀刻子液再生车间，用以重新配置蚀刻液。
主要反应方程式：
2CuCl2+2Cu(NH3)4Cl2+(6+x)H2O+6HCl＝3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+8NH4Cl
其中，X＝1。
实施例2
酸性蚀刻废液1000L，其中含有140g/L的铜离子、2.0mol/L盐酸、4000mg/L 的COD、少量的亚铜离子，pH为2.5。碱性蚀刻废液100L，其中含有130g/L的铜离子、10mol/L的铵根离子、3800mg/L的COD以及15ppm的砷，pH为8.9。
具体处理工艺如下：
酸性蚀刻废液预处理，向酸性蚀刻废液中加入双氧水将亚铜离子氧化为铜离子，经压滤机除去机械颗粒物质和油污；
将450L经过预处理的酸性蚀刻废液泵入5500mol左右的氨气，将其调配为 pH为8.5的碱性溶液，并保持轻微搅拌充分反应；
主要反应方程式：
HCl+NH3＝NH4Cl
CuCl2+4NH3＝＝Cu(NH3)4Cl2；
将450L调配好的碱性蚀刻液与100L蚀刻废液混合后，再将550l酸性蚀刻废液预热50℃后泵入反应釜内，控制反应温度80℃和搅拌强度进行酸碱中和反应，待生成碱式氯化铜结晶体后放料，经洗涤、离心脱水，进入硫酸铜生产工序；
主要反应方程式：
2CuCl2+2Cu(NH3)4Cl2+(6+x)H2O+6HCl＝3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+8NH4Cl
其中X＝2；
硫酸铜生产工艺，将上述未干燥的碱式氯化铜晶体加入到反应釜中，并加入一定量的水，再缓慢加入98％的浓硫酸控制其反应的pH为2.5，反应釜搅拌桨保持持续搅拌使碱式氯化铜溶解并彻底反应生产蓝色透亮的溶液，然后泵入结晶釜中，反应生成的溶液在结晶釜中冷却析出硫酸铜晶体，经离心脱水干燥后得到硫酸铜产品338kg，铜的回收率约为97％；
主要反应方程式：
3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+4H2SO4＝4CuSO4+2HCl+(x+6)H2O
其中，X＝2。
以上对本发明提供的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：包括如下步骤，
(1)碱性蚀刻废液预处理，向碱性蚀刻废液中加入药剂氯化镁、PAM除去杂质砷，再经过压滤机除去机械颗粒杂质；
(2)酸性蚀刻废液预处理，向酸性蚀刻废液中加入双氧水将亚铜离子氧化为铜离子，经压滤机除去机械颗粒物质和油污；
(3)将经过预处理的酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液预热后泵入反应釜内，控制反应温度和搅拌强度进行酸碱中和反应，待生成碱式氯化铜结晶体后放料，经洗涤、离心脱水，干燥后得到碱式氯化铜产品，未干燥部分进入硫酸铜生产工序；
主要反应方程式：
2CuCl2+2Cu(NH3)4Cl2+(6+x)H2O+6HCl＝3Cu(OH)2·CuCl2·xH2O+8NH4Cl
其中，X＝1/2、1或2。
2.根据权利要求1所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：将部分经过预处理的酸性蚀刻废液调配为碱性，取样测定酸性蚀刻废液中游离盐酸含量，计算出酸性蚀刻废液与碱性蚀刻废液发中和反应物料平衡时，调配所需氨气的量；然后给酸性蚀刻废液泵入氨气，并保持轻微搅拌充分反应，调节pH至碱性并保持稳定络合；
主要反应方程式：
HCl+NH3＝NH4Cl
CuCl2+4NH3＝Cu(NH3)4Cl2；
再将调配好的碱性蚀刻液与经步骤(1)中处理后的碱性蚀刻液混合后，经过步骤(3)的处理。
3.根据权利要求1所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：硫酸铜生产工艺，将未干燥的碱式氯化铜晶体加入到反应釜中，并加入一定量的水，再缓慢加入98％的浓硫酸控制其反应的pH，反应釜搅拌桨保持持续搅拌使碱式氯化铜溶解并彻底反应生产蓝色透亮的溶液，然后泵入结晶釜中，反应生成的溶液在结晶釜中冷却析出硫酸铜晶体，经离心脱水干燥后得到硫酸铜产品；
主要反应方程式：
3Cu(OH)2·CuCl2·xH2o+4H2SO4＝4CuSO4+2HCl+(x+6)H2O
其中，X＝1/2、1或2。
4.根据权利要求1所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：步骤(3)中，中和反应的结晶母液主要为氯化铵溶液，进入蚀刻子液再生车间，用以重新配置蚀刻液。
5.根据权利要求3所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：离心脱水所得硫酸铜结晶母液收集后泵入陶瓷蒸发釜内，利用蒸汽加热蒸发浓缩，浓缩结晶后再进行干燥得到硫酸铜产品，蒸发所得蒸馏水回用于碱式氯化铜生产中作为洗涤水。
6.根据权利要求2所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：将酸性蚀刻废液调节至pH值为8-10。
7.根据权利要求1所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：步骤(3)中预热的温度为50℃-60℃。
8.根据权利要求1所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：步骤(3)中的反应温度为75℃-100℃。
9.根据权利要求3所述的一种含铜蚀刻废液的回收利用工艺，其特征在于：加入浓硫酸后使溶液的pH值为2.5-3.5。
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