CN108425116B - 在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法包括如下步骤：(1)电解及再生液循环；2)氯气吸收循环；(3)蚀刻液循环；(4)尾气吸收循环；(5)尾气处理。本发明所述的一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法保证了吸收的有效性、合理性、可控性，处理回收Cl2效果理想，并且可根据ORP值进行吸收操作控制，操作方便，运行稳定，同时，还确保了蚀刻液温度的平稳，减少了能量消耗，促进了蚀刻效果；对整个系统也降低了尾气处理的负荷，避免了二次污染。

Description

在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法及设备
技术领域
本发明涉及PCB领域，特别是涉及一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法及设备。
背景技术
在国民经济建设中，PCB是工业化与信息化发展的基础产业，随着经济建设的不断发展，PCB产业都有了快速的发展。由于在PCB生产过程中会副产出多种废物，需要进行处理，其中最难处理和处置的是铜蚀刻废液。
目前，在技术研究中，采用较多的都是传统电解法。因该方法具有铜回收率高，铜纯度高，但在电解中会产生氯气，排放前需要进行处理，以避免造成环境污染，同时，由于蚀刻液的不断补充，还需要在酸性蚀刻液中不断补加氧化剂，以保持蚀刻效果。对于铜蚀刻废液这样一种既是危害品，又是综合资源的废物，各企业都在积极研究循环再生处理技术方法，以达到处理回收、变废为宝，降低生产成本的目的，并要减少对环境的污染。为此，有厂家都在想办法采用各种技术方法，试图将氯气处理回收利用，直接提高蚀刻液的氧化性，以减少氧化剂的补加。到目前为止，已有厂家在酸性蚀刻生产线外采用氯气处理回用的方法，但是，他们的方法不仅需要增加一些专用处理设备，增加了建设费用，而且对保持蚀刻液的温度还需要采取一定措施，也不能根据ORP值来调节实际吸收效率，还未达到最佳的处理效果和费用，仍需要研发一个高效、适宜、可控的处理方法和技术，使之更好的回收利用氯气，降低成本。
发明内容
本发明的技术是根据现有处理技术方法的缺陷，提供一种在酸性蚀刻生产线内进行三级循环吸收的处理方法，利用成熟的设备，可较好的解决上述方法所存在的不足。该技术利用液体与气体的充分传质，以强制吸收、反应的方法，使酸性蚀刻生产线中的蚀刻液通过氯气吸收器产生负压，抽吸来自电解槽产生的Cl2，与酸性蚀刻液迅速混合，并与蚀刻液中的Cu1+进行氧化反应，生成Cu2+，达到回用氯气的目的。
其反应原理如下：
2CuCl+4Cl-→2(CuCl3)-2
反应产生的CuCl2混合于蚀刻液中，以增加酸性蚀刻液中Cu2+的含量，提高其氧化性，然后，再返回酸性蚀刻生产线中应用。
一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，包括如下步骤：
(1)电解及再生液循环：酸性蚀刻生产线产生的废蚀刻液送至电解槽中进行电解，回收金属铜，去除铜离子后的再生蚀刻液送回酸性蚀刻生产线中使用；
(2)氯气吸收循环：吸收循环泵抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，将电解产生的Cl2送至氯气吸收器强制吸收，使吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中；吸收循环泵再次抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，不断重复进行氯气吸收循环；
(3)蚀刻液循环：步骤(2)中吸收后的蚀刻液流入酸性蚀刻生产线后，通过蚀刻液循环泵进行酸性蚀刻生产线整个系统的再循环；
(4)尾气吸收循环：将步骤(3)酸性蚀刻生产线中残留Cl2的尾气，通过吸收循环泵抽吸蚀刻液，送至尾气吸收器强制吸收尾气中的Cl2，使系统产生负压，将吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中，吸收循环泵再抽吸蚀刻液，不断反复进行尾气吸收循环；
(5)尾气处理：系统中吸收不了的少量Cl2随着尾气送入尾气处理槽处理达标后排放。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其中，步骤(2)中所述氯气吸收循环为两级循环，两套独立的系统同时工作，每级均包括所述吸收循环泵、所述氯气吸收器和所述吸收循环槽。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其中，步骤(2)中所述吸收循环槽中的吸收后的蚀刻液在与所述吸收循环泵进口相距2m以上处不断流入酸性蚀刻生产线中。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其中，步骤(3)中进行再循环的同时，根据蚀刻液的ORP值，确定所述氯气吸收器相对应的所述吸收循环泵的变频运行状况。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其中，所述电解槽的负压值控制在2～6Kpa之间，蚀刻液的ORP值通过氯气吸收控制为480～600mV。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其中，所述吸收循环槽蚀刻液循环次数控制为1～3次/h，总吸收液吸收总Cl2量的气液比控制为1:1～5。
本发明所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法采用的设备，包括酸性蚀刻生产线和与其分别相连的电解及再生液循环装置、蚀刻液循环装置、第一氯气吸收循环装置、第二氯气吸收循环装置、尾气吸收循环装置和尾气处理装置。
本发明所述的设备，其中，所述电解及再生液循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线相连的电解槽、再生液输送泵、储液槽、再生液提升泵、再生液供给槽和再生液供给泵，所述再生液供给泵与所述酸性蚀刻生产线相连；
所述第一氯气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线相连的第一吸收循环泵、第一氯气吸收器和第一吸收循环槽，所述第一吸收循环槽与所述酸性蚀刻生产线相连；
所述第二氯气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线相连的第二吸收循环泵、第二氯气吸收器和第二吸收循环槽，所述第二吸收循环槽与所述酸性蚀刻生产线相连；
电解槽分别与所述第一氯气吸收器和所述第二氯气吸收器相连。
本发明所述的设备，其中，所述尾气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线相连的第三吸收循环泵、尾气吸收器和第三吸收循环槽，所述尾气吸收器和所述第三吸收循环槽分别与所述酸性蚀刻生产线相连；
所述第一吸收循环泵、所述第二吸收循环泵和所述第三吸收循环泵分别通过管路与所述酸性蚀刻生产线的下部相连，并且所述管路的顶端伸入到所述酸性蚀刻生产线的内部的中部；
所述第一吸收循环泵的入口与所述第一吸收循环槽的出口之间的距离差、所述第二吸收循环泵的入口与所述第二吸收循环槽的出口之间的距离差以及所述第三吸收循环泵的入口与所述第三吸收循环槽的出口之间的距离差均大于2m。
本发明所述的设备，其中，所述尾气处理装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线相连的尾气处理槽和尾气风机；
所述蚀刻液循环装置为蚀刻液循环泵，在所述酸性蚀刻生产线的两端分别设置有蚀刻液出口和蚀刻液入口，分别位于所述酸性蚀刻生产线的下部和上部，所述蚀刻液循环泵的入口和出口分别与所述蚀刻液出口和所述蚀刻液入口相连。
本发明在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法与现有技术不同之处在于：
本发明在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法主要区别是从根本上改变了其他厂家所采用的吸收技术方法，不需要在酸性蚀刻生产线外增加专用的吸收设备，而是采用三级常规、成熟吸收方法，相当于直接在酸性蚀刻生产线上吸收的一种方法，不仅吸收效果好，还可避免额外的热量补充，保证蚀刻液温度的稳定，可确保蚀刻的有效稳定进行，而且工艺简捷，操作方便；该技术在负压下进行气液混合接触，得到强制吸收后，并迅速进行反应，使Cl2最大限度地将蚀刻液中一价铜离子氧化成二价铜离子，将蚀刻液氧化性提高，再直接返回到蚀刻线中应用，减少了氧化剂的投加，以降低蚀刻成本。采用三级吸收器、吸收循环槽吸收与单级吸收器直接吸收方法相比，解决了一次性吸收效率低的缺陷，还避免了反复吸收时，在液体冲击、搅动下Cl2很易从液体中再溢出的影响，确保了吸收效率的提高，最重要的是，通过吸收氯气的吸收循环泵变频控制，在保证吸收效果情况下，可有效控制蚀刻液的ORP值等，确保蚀刻的正常、稳定、有效进行，并使Cl2吸收率可达86％以上，这对于PCB行业是有着十分重要意义的。该吸收工艺方法因不需进行大的改变，只需要增加个别设备，减少了专用设备的设计，不仅操作简便，降低成本，而且可使铜回收与Cl2处理吸收系统一体化，使处理装置操作方便，运行平稳，处理效果明显，为蚀刻液的循环使用，减少氧化剂的投加提供了有利保障。该处理工艺方法是国内所没有的，是一次新的创新尝试，为酸性蚀刻系统提供了一个新的技术方法。
本发明所述的一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法与其他方法相比，最大优点就是保证了吸收的有效性、合理性、可控性，处理回收Cl2效果理想，并且可根据ORP值进行吸收操作控制，操作方便，运行稳定，同时，还确保了蚀刻液温度的平稳，减少了能量消耗，促进了蚀刻效果；对整个系统也降低了尾气处理的负荷，避免了二次污染。
下面结合附图对本发明的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法及设备作进一步说明。
附图说明
图1为本发明在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法采用的设备的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，包括如下步骤：
(1)电解及再生液循环：酸性蚀刻生产线产生的废蚀刻液送至电解槽中进行电解，回收金属铜，去除铜离子后的再生蚀刻液送回酸性蚀刻生产线中使用；在酸性蚀刻生产线产生的废蚀刻液主要含有HCl、NaCl及Cu+、Cu2+等组分；优选的是，去除铜离子后的再生蚀刻液，通过再生液输送泵送至储液槽，再通过再生液提升泵送至再生液供给槽，根据酸性蚀刻生产线的控制指标，通过再生液供给泵自动送回酸性蚀刻生产线中使用；
(2)氯气吸收循环：吸收循环泵抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，将电解产生的Cl2送至氯气吸收器强制吸收，使吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中；吸收循环泵再次抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，不断重复进行氯气吸收循环；
(3)蚀刻液循环：步骤(2)中吸收后的蚀刻液流入酸性蚀刻生产线后，通过蚀刻液循环泵进行酸性蚀刻生产线整个系统的再循环，促使生产线的蚀刻液浓度趋于均匀；
(4)尾气吸收循环：将步骤(3)酸性蚀刻生产线中残留Cl2的尾气，通过吸收循环泵抽吸蚀刻液，送至尾气吸收器强制吸收尾气中的Cl2，使系统产生负压，将吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中，吸收循环泵再抽吸蚀刻液，不断反复进行尾气吸收循环；
(5)尾气处理：系统中吸收不了的少量Cl2随着尾气送入尾气处理槽处理达标后排放，优选的是，送入尾气处理槽经碱液等处理方法达标后，并通过风机排至大气。
实施例2
在实施例1的基础上增加了如下优选技术特征：
步骤(2)中氯气吸收循环为两级循环，两套独立的系统同时工作，每级均包括吸收循环泵、氯气吸收器和吸收循环槽；吸收循环槽中的吸收后的蚀刻液在与吸收循环泵进口相距2m以上处不断流入酸性蚀刻生产线中。
步骤(3)中进行再循环的同时，根据蚀刻液的ORP值，确定氯气吸收器相对应的吸收循环泵的变频运行状况，以保证酸性蚀刻生产线的高效、稳定进行；
电解槽的负压值控制在2～6Kpa之间，蚀刻液的ORP值通过氯气吸收控制为480～600mV。吸收循环槽蚀刻液循环次数控制为1～3次/h，总吸收液吸收总Cl2量的气液比控制为1:1～5。
实施例3
将酸性蚀刻生产线的蚀刻液，送至电解槽中进行电解，电解槽的负压值控制在2KPa；蚀刻液经吸收循环泵、氯气吸收器，吸收来自电解槽的氯气，控制各吸收循环槽蚀刻液循环次数为1次/h。在氯气吸收器吸收Cl2的气液比控制为1:1，蚀刻液的ORP值控制为500mV；吸收后的废气送入尾气处理槽；吸收后蚀刻液再返回酸性蚀刻生产线中使用。
蚀刻液吸收氯气的结果为：吸收率86.1％。
实施例4
将酸性蚀刻生产线的蚀刻液，送至电解槽中进行电解，电解槽的负压值控制在4KPa；蚀刻液经吸收循环泵、氯气吸收器，吸收来自电解槽的氯气，控制各吸收循环槽蚀刻液循环次数为2次/h。在氯气吸收器吸收Cl2的气液比控制为1:4，蚀刻液的ORP值控制为550mV：吸收后的废气送入尾气处理槽；吸收后蚀刻液再返回酸性蚀刻生产线中使用。
蚀刻液吸收氯气的结果为：吸收率86.6％。
实施例5
将酸性蚀刻生产线的蚀刻液，送至电解槽中进行电解，电解槽的负压值控制在6KPa；蚀刻液经吸收循环泵、氯气吸收器，吸收来自电解槽的氯气，控制各吸收循环槽蚀刻液循环次数为3次/h。在氯气吸收器吸收Cl2的气液比控制为1:5，蚀刻液的ORP值控制为600mV；吸收后的废气送入尾气处理槽；吸收后蚀刻液再返回酸性蚀刻生产线中使用。
蚀刻液吸收氯气的结果为：吸收率87.1％。
实施例6
如图1所示，本发明采用的设备，包括酸性蚀刻生产线1和与其分别相连的电解及再生液循环装置、蚀刻液循环装置、第一氯气吸收循环装置、第二氯气吸收循环装置、尾气吸收循环装置和尾气处理装置。
电解及再生液循环装置包括依次与酸性蚀刻生产线1相连的电解槽14、再生液输送泵13、储液槽12、再生液提升泵11、再生液供给槽9和再生液供给泵8，再生液供给泵8与酸性蚀刻生产线1相连。其中，电解槽14的上端入口与酸性蚀刻生产线1的下端出口相连，再生液输送泵13的入口与电解槽14的下部出口相连，再生液输送泵13的出口与储液槽12的入口相连，再生液提升泵11的入口与储液槽12的出口相连。再生液提升泵11的出口与再生液供给槽9的入口相连，再生液供给泵8的入口和出口分别与再生液供给槽9的出口和酸性蚀刻生产线1的入口相连。
蚀刻液循环装置为蚀刻液循环泵10，在酸性蚀刻生产线1的两端分别设置有蚀刻液出口和蚀刻液入口，分别位于酸性蚀刻生产线1的下部和上部，蚀刻液循环泵10的入口和出口分别与蚀刻液出口和蚀刻液入口相连。
第一氯气吸收循环装置包括依次与酸性蚀刻生产线1相连的第一吸收循环泵201、第一氯气吸收器301和第一吸收循环槽401，第一吸收循环槽401与酸性蚀刻生产线1相连。第一吸收循环泵201的入口与酸性蚀刻生产线1的下部相连，出口与第一氯气吸收器301的入口相连，第一吸收循环槽401的入口和出口分别与第一氯气吸收器301的出口和酸性蚀刻生产线1的入口相连。
第二氯气吸收循环装置包括依次与酸性蚀刻生产线1相连的第二吸收循环泵202、第二氯气吸收器302和第二吸收循环槽402，第二吸收循环槽402与酸性蚀刻生产线1相连。第二吸收循环泵202的入口与酸性蚀刻生产线1的下部相连，出口与第二氯气吸收器302的入口相连，第二吸收循环槽402的入口和出口分别与第二氯气吸收器302的出口和酸性蚀刻生产线1的入口相连。
电解槽14的气相出口分别与第一氯气吸收器301的入口和第二氯气吸收器302的入口相连。
尾气吸收循环装置包括依次与酸性蚀刻生产线1相连的第三吸收循环泵203、尾气吸收器5和第三吸收循环槽403，尾气吸收器5和第三吸收循环槽403分别与酸性蚀刻生产线1相连。第三吸收循环泵203的入口与酸性蚀刻生产线1的下部相连，出口与尾气吸收器5的入口相连，第三吸收循环槽403的入口和出口分别与尾气吸收器5的出口和酸性蚀刻生产线1的入口相连。尾气吸收器5的气相入口还与酸性蚀刻生产线1的气相出口相连。
尾气处理装置包括依次与酸性蚀刻生产线1相连的尾气处理槽7和尾气风机6。
第一吸收循环泵201、第二吸收循环泵202和第三吸收循环泵203分别通过管路与酸性蚀刻生产线1的下部相连，并且管路的顶端伸入到酸性蚀刻生产线1的内部的中部。
第一吸收循环泵201的入口与第一吸收循环槽401的出口之间的距离差、第二吸收循环泵202的入口与第二吸收循环槽402的出口之间的距离差以及第三吸收循环泵203的入口与第三吸收循环槽403的出口之间的距离差均大于2m。目的是为了使蚀刻液更均匀。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)电解及再生液循环：酸性蚀刻生产线产生的废蚀刻液送至电解槽中进行电解，回收金属铜，去除铜离子后的再生蚀刻液送回酸性蚀刻生产线中使用；
(2)氯气吸收循环：吸收循环泵抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，将电解产生的Cl2送至氯气吸收器强制吸收，使吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中；吸收循环泵再次抽吸酸性蚀刻生产线的蚀刻液，不断重复进行氯气吸收循环；
所述氯气吸收循环为两级循环，两套独立的系统同时工作，每级均包括所述吸收循环泵、所述氯气吸收器和所述吸收循环槽
(3)蚀刻液循环：步骤(2)中吸收后的蚀刻液流入酸性蚀刻生产线后，通过蚀刻液循环泵进行酸性蚀刻生产线整个系统的再循环；
(4)尾气吸收循环：将步骤(3)酸性蚀刻生产线中残留Cl2的尾气，通过吸收循环泵抽吸蚀刻液，送至尾气吸收器强制吸收尾气中的Cl2，使系统产生负压，将吸收后的蚀刻液流入吸收循环槽，再不断流入酸性蚀刻生产线中，吸收循环泵再抽吸蚀刻液，不断反复进行尾气吸收循环；
(5)尾气处理：系统中吸收不了的少量Cl2随着尾气送入尾气处理槽处理达标后排放。
2.根据权利要求1所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述吸收循环槽中的吸收后的蚀刻液在与所述吸收循环泵进口相距2m以上处不断流入酸性蚀刻生产线中。
3.根据权利要求2所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其特征在于：步骤(3)中进行再循环的同时，根据蚀刻液的ORP值，确定所述氯气吸收器相对应的所述吸收循环泵的变频运行状况。
4.根据权利要求3所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其特征在于：所述电解槽的负压值控制在2～6KP a之间，蚀刻液的ORP值通过氯气吸收控制为480～600mV。
5.根据权利要求4所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法，其特征在于：所述吸收循环槽蚀刻液循环次数控制为1～3次/h，总吸收液吸收总Cl2量的气液比控制为1:1～5。
6.权利要求1～5中任意一项所述的在酸性蚀刻生产线内采用三级循环吸收的处理方法采用的设备，其特征在于：包括酸性蚀刻生产线(1)和与其分别相连的电解及再生液循环装置、蚀刻液循环装置、第一氯气吸收循环装置、第二氯气吸收循环装置、尾气吸收循环装置和尾气处理装置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述电解及再生液循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线(1)相连的电解槽(14)、再生液输送泵(13)、储液槽(12)、再生液提升泵(11)、再生液供给槽(9)和再生液供给泵(8)，所述再生液供给泵(8)与所述酸性蚀刻生产线(1)相连；
所述第一氯气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线(1)相连的第一吸收循环泵(201)、第一氯气吸收器(301)和第一吸收循环槽(401)，所述第一吸收循环槽(401)与所述酸性蚀刻生产线(1)相连；
所述第二氯气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线(1)相连的第二吸收循环泵(202)、第二氯气吸收器(302)和第二吸收循环槽(402)，所述第二吸收循环槽(402)与所述酸性蚀刻生产线(1)相连；
电解槽(14)分别与所述第一氯气吸收器(301)和所述第二氯气吸收器(302)相连。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述尾气吸收循环装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线(1)相连的第三吸收循环泵(203)、尾气吸收器(5)和第三吸收循环槽(403)，所述尾气吸收器(5)和所述第三吸收循环槽(403)分别与所述酸性蚀刻生产线(1)相连；
所述第一吸收循环泵(201)、所述第二吸收循环泵(202)和所述第三吸收循环泵(203)分别通过管路与所述酸性蚀刻生产线(1)的下部相连，并且所述管路的顶端伸入到所述酸性蚀刻生产线(1)的内部的中部；
所述第一吸收循环泵(201)的入口与所述第一吸收循环槽(401)的出口之间的距离差、所述第二吸收循环泵(202)的入口与所述第二吸收循环槽(402)的出口之间的距离差以及所述第三吸收循环泵(203)的入口与所述第三吸收循环槽(403)的出口之间的距离差均大于2m。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述尾气处理装置包括依次与所述酸性蚀刻生产线(1)相连的尾气处理槽(7)和尾气风机(6)；
所述蚀刻液循环装置为蚀刻液循环泵(10)，在所述酸性蚀刻生产线(1)的两端分别设置有蚀刻液出口和蚀刻液入口，分别位于所述酸性蚀刻生产线(1)的下部和上部，所述蚀刻液循环泵(10)的入口和出口分别与所述蚀刻液出口和所述蚀刻液入口相连。
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