CN201534880U - 从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置 - Google Patents

从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置 Download PDF

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朱国华
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Abstract

本实用新型针对印刷电路板企业产生的铜含量偏低、回收存在较大难度的微蚀、酸洗含铜废液,进行电解回收铜的电解装置研究。本电解装置采用小极距多片平行间隔排列的阴阳极板,阳极板采用镀铂钛不溶性阳极网,同时通过循环装置使电解废液循环流动,有效提高了电解效率,该装置实现了铜资源的回收利用,减轻了废液后续处理的压力,这将有效解决PCB生产中处境尴尬的一类废液的资源回收问题,同时创造可观的经济效益。

Description

从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种从低浓度含铜废液中电解回收铜的装置,特别涉及一种从印
制电路板的微蚀、酸洗工艺产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置。 背景技术
[0002] 印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)是电子产品的基本零部件,由于 电子工业的蓬勃发展,PCB的需求量也不断增加,而PCB的制作过程中会产生大量含铜废 液,若直接排入环境,不仅造成资源浪费,而且严重污染环境,因此,对于含铜废液的回收处 理意义非常重大。
[0003] PCB制造过程中产生的含铜废液主要包括含铜量较高的酸性或碱性蚀刻废液(铜 含量一般在100g/L以上)和微蚀、酸洗制程产生的低浓度含铜废液(铜含量一般仅为3〜 30g/L左右)。目前,低浓度含铜废液的治理仍以末端治理为主,微蚀和酸洗这部分低浓度 含铜废液由于回收利用的价值比较小,绝大多数企业仅将其纳入废水系统,采用传统的化 学沉淀、絮凝沉淀等方法进行一般的工业废水处理后达标排放,然后再将得到的含铜污泥 或铜泥转移到相关的回收处理单位。这些方法在处理过程中需投入大量药剂,不仅增加了 废水处理的负担和成本,而且最终产生了大量的铜污泥,造成环境的二次污染。 [0004] 国家"十一五"规划对电子行业的发展提出了新的要求:大力开展节能新技术,减 少污染物排放总量,控制或避免重金属污染对生态环境及人类健康的威胁,因此实现清洁 生产已成为电子业健康发展的关键环节。同时,随着可持续发展战略的实施,重金属污染治 理已从末端治理向清洁生产工艺和物质循环利用等综合防治阶段发展。因此,以清洁生产 为理念的含铜废液循环再生技术已成为PCB行业污染治理的新趋势。
[0005] 考虑到微蚀和酸洗等低浓度含铜废液仍有一定的回收价值,但采用与蚀刻废液相 同的综合利用方法回收成硫酸铜等产品的成本又过高。所以,应选择一种经济合理、技术可 行的方法对其进行回收处理。电解法是近年来公认的清洁生产工艺,广泛应用于各类重金 属废液的资源回收和重金属废水处理,但目前电解装置的电极主要为板式,板式电解法存 在的主要问题是电极有效面积小,电流密度小,电解效率不高。
发明内容
[0006] 本实用新型提供一种从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置, 解决现有电解装置存在的电解效率不高的问题。
[0007] 为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种从微蚀、酸洗产生的低浓度 含铜废液中电解回收铜的装置,
[0008] —电解槽槽体,该电解槽槽体内交替插设有阳极网和阴极板,阳极网和阴极板之 间的极距为80mm〜120mm,
[0009] 所述电解槽槽体的一侧设有进水管,另一侧对应设有出水管,所述进水管通过水 泵与出水管连接。[0010] 所述电解槽槽体的底部设有通气管,该通气管的管壁上分布有曝气孔; [0011] 所述电解槽槽体上盖接有密封盖,该密封盖上开设有排气口 。 [0012] 上述技术方案中的有关内容解释如下:
[0013] 1、上述方案中,所述进水管和出水管在电解槽槽体内均有延伸段,该延伸段的端 部封闭,其管壁上分布有通水孔。
[0014] 2、上述方案中,所述电解槽槽体的底部为漏斗形,在该漏斗形的底端设有排渣口。 [0015] 3、上述方案中,所述阳极网上套设有保护袋。
[0016] 4、上述方案中,所述每块阳极网上设有一阳极挂架,该阳极挂架由多根平行布置 的竖向集电条和与各竖向集电条一端固定连接的横向集电条构成,该多根竖向集电条的另 一端与阳极网固定连接。
[0017] 5、上述方案中,所述每块阴极板上设有一阴极挂架,该阴极挂架由多根平行布置 的竖向集电条和与各竖向集电条一端固定连接的横向集电条构成,该多根竖向集电条的另 一端与阴极板固定连接。
[0018] 6、上述方案中,电解回收铜是运用电化学反应的原理,利用电极间的电位差为驱 动力,在电极与电解液的界面发生如下氧化还原反应: [0019] 阳极反应:2H20 — 4H++02+4e— [0020] 阴极反应:Cu2++2e— — Cu [0021] 2H++2e—— H2
[0022] 由于上述技术方案运用,本实用新型与现有技术相比具有下列优点:
[0023] 本实用新型针对低浓度的酸性含铜废液,采用小极距多片平行间隔排列的阴阳极
板,减少阴阳极板的间距,增加电极的有效面积,同时通过通气装置使电解废液循环流动,
有效提高了电解效率,同时阳极板采用镀铂钛不溶性阳极网,不易腐蚀及钝化,该装置操作
方便,回收铜的纯度达99. 5%以上,铜板镀层均匀、紧密。
附图说明
[0024] 附图1为本实用新型的俯视图; [0025] 附图2为附图1的A-A剖视示意图; [0026] 附图3为附图1的B-B剖视示意图; [0027] 附图4为阴极板和阴极挂架组合示意图; [0028] 附图5为阳极网和阳极挂架组合示意图; [0029] 附图6为密封盖示意图; [0030] 附图7为通气管示意图。
[0031] 以上附图中:1、电解槽槽体;2、阳极网;3、阴极板;4、进水管;5、出水管;6、通气 管;7、密封盖;8、延伸段;10、阴极挂架;11、竖向集电条;12、横向集电条;13、阳极挂架。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0033] 实施例:一种从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置
[0034] 参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6和附图7所示,电解装置设计如下:
[0035] 电解装置主要包括电解槽槽体1、阳极网2、阴极板3和密封盖7。 [0036] (1)电解槽槽体1的尺寸为1200mmX 1000mmX 1200mm,电解槽槽体1材料为厚度 10mm的聚丙烯(PP)板。电解槽槽体1的相对面分别设有进水管4和出水管5,通过外设水 泵(图中未示出)的作用,使废液从出水管5至水泵再至进水管4,实现微蚀、酸洗产生的 低浓度含铜废液持续循环进出。进水管4和出水管5为圆柱形PP管,其在电解槽槽体1内 的延伸段的管壁上设有通水孔,端部封闭,管子直径约为80mm,管长850mm,通水孔的布置 为周向均布10孑L纵向均布30孑L孔径约为24. 7mm,孔距约27. 4mm,通水孔的作用是在循 环进水、出水时达到布水均匀的目的。在进水管4的同侧还安装了一通气管6,通气管6直 径为32mm,上面布置了若干曝气孔,同样周向均布10孔,纵向均布30孔,可在电解槽槽体1 外备一个鼓风机(图中未示出),通过通气管6向电解槽槽体1内废液持续曝气。电解槽 槽体1底部用PP板设计成漏斗形,同时在漏斗形的底部设有一个排渣口,便于掉落的铜粉 和其他废渣的排放收集。电解槽槽体1相对的两个槽边上分别装两条导电板,根据阳极网 2和阴极板3的数目,在两条导电板上交叉安装若干端子,端子的间距仅为lcm,并通过外界 整流器向导电板供电。在电解过程中,电解槽槽体l内的废液通过进水管4和出水管5保 持循环流动。
[0037] (2)电解槽槽体1内交替插设有阳极网2和阴极板3,阳极网材质采用镀铂钛不溶 性阳极网,比较耐用,不易钝化、腐蚀,导电性好,尺寸为600mmX500mm,为了延长使用寿命, 阳极网套设有保护袋。阴极板3则为纯铜板,尺寸为750mmX600mm,根据电解槽槽体l的大 小,阳极网2选5块,阴极板3选4块,阴极板3的有效面积为360dm2,阳极网2和阴极板3 之间的距离为100mm。阳极网2和阴极板3各自通过阴、阳极挂架安装在电解槽槽体1上。 每块阳极网2上设有一阳极挂架13,该阳极挂架13由3根平行布置的竖向集电条11和与 各竖向集电条11 一端固定连接的横向集电条12构成,该3根竖向集电条11的另一端与阳 极网2固定连接。所述每块阴极板3上设有一阴极挂架IO,该阴极挂架10由3根平行布置 的竖向集电条11和与各竖向集电条11 一端固定连接的横向集电条12构成,该3根竖向集 电条11的另一端与阴极板3固定连接。竖向集电条11和横向集电条12起的作用是支撑 阳极网2或者阴极板3,并向阳极网2和阴极板3供电,竖向集电条11长为450mm,横向集 电条12两端装有导电插件,通过导电插件与导电板上的端子配套连接,同一性质的电极板 安装在同一条导电板上。整流器的正负极分别与阳极网2和阴极板3所在的导电板连接。 [0038] (3)密封盖7的两边配有凹口 ,正好与电解槽槽体1配套密封,盖子顶上设有一个 排气口 ,因为电解会产生氢气、氧气和其他一些酸雾,需将废气抽入废气处理设施。 [0039] 电解工艺要求如下:
[0040] (1)电镀前阴极板要抛光、酸洗,去除氧化膜,以增加铜层附着力,回收铜均匀性 高,无尖端效应。为操作方便,在实际工业生产中,可设计利用自动行车将电极取出。 [0041] (2)电解槽的尺寸,阴阳极板的间距、数量和有效面积可根据处理的废液量来确 定。通常阴阳极板的间距越小,电流密度越大,电解效率越高,但要防止电解过程中短路的 发生。为了防止阴极边缘电流过强长树枝结晶,原则上阳极有效面积比阴极要小点。阳极 板可考虑采用保护袋,以延长使用寿命,同时也可防止电解出的铜颗粒与阳极接触而溶解。 [0042] (3)根据阴极板的有效面积,算出电解所需电流强度的范围,通过调节电解电压来进行电解。针对低浓度的含铜废液,电解铜工艺的电压控制最适电流密度在1〜2A/dm2,如 电流密度过高,阴极板表面会产生黑色粉末。
[0043] (4)调节电解溶液的pH值,控制pH < l,可以尽可能得到铜板,减少铜粉的产生。 [0044] (5)回收设备为密闭式电解槽,同时配有抽气装置,因为电解会产生氢气、氧气等 废气,以疏散气体,造成良好的电解环境。
[0045] (6)进行电解时,电解槽内的废液保持循环进出,同时使用鼓风机向槽内通气,进 一步使电解液循环流动,克服低浓度离子传输的质传问题,增加镀层的紧密、均匀性,并可 有效回收处理到较低的金属浓度。
[0046] (7)电解后的含铜废液中铜的浓度可降到lg/1以下,废液排入废水处理设施继续 处理后达标排放,铜板可出售,收集散落的铜粉可继续提纯回收。
[0047] 上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术 的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围。 凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。

Claims (6)

  1. 一种从微蚀、酸洗产生的低浓度含铜废液中电解回收铜的装置,其特征在于:一电解槽槽体,该电解槽槽体内交替插设有阳极网和阴极板,阳极网和阴极板之间的极距为80mm~120mm;所述电解槽槽体的一侧设有进水管,另一侧对应设有出水管,所述进水管通过水泵与出水管连接;所述电解槽槽体的底部设有通气管,该通气管的管壁上分布有曝气孔;所述电解槽槽体上盖接有密封盖,该密封盖上开设有排气口。
  2. 2. 根据权利要求1所述的电解回收铜的装置,其特征在于:所述进水管和出水管在电 解槽槽体内均有延伸段,该延伸段的端部封闭,其管壁上分布有通水孔。
  3. 3. 根据权利要求1所述的电解回收铜的装置,其特征在于:所述电解槽槽体的底部为 漏斗形,在该漏斗形的底端设有排渣口 。
  4. 4. 根据权利要求1所述的电解回收铜的装置,其特征在于:所述阳极网上套设有保护袋。
  5. 5. 根据权利要求1所述的电解回收铜的装置,其特征在于:所述每块阳极网上设有一 阳极挂架,该阳极挂架由多根平行布置的竖向集电条和与各竖向集电条一端固定连接的横 向集电条构成,该多根竖向集电条的另一端与阳极网固定连接。
  6. 6. 根据权利要求1所述的电解回收铜的装置,其特征在于:所述每块阴极板上设有一 阴极挂架,该阴极挂架由多根平行布置的竖向集电条和与各竖向集电条一端固定连接的横 向集电条构成,该多根竖向集电条的另一端与阴极板固定连接。
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