DE3208609A1

DE3208609A1 - Verfahren zur kupferrueckgewinnung aus aetzloesungen

Info

Publication number: DE3208609A1
Application number: DE3208609A
Authority: DE
Inventors: Antonio Maria 5466 Neustadt Celi
Original assignee: Individual
Current assignee: Sadacem SA
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3208609C2

Description

Verfahren zur Kupferrückgewinnung aus Ätzlösungen

Die Erfindung betrifft:

in V

fahren zur'Kupferrückgewinnung

aus verbrauchten alkalischen und sauren Ätzlösungen der Leiterplattenherstellung.

In der Elektroindustrie werden zur Herstellung sogenannter Leiterplatten,die in gedruckten Schaltungen Anwendung finden, in sehr großem Umfange Ätzlösungen verwendet, mit denen die mit Kupfer kaschierten Leiterplatten nach photomechanischer Aufbringung der entsprechenden Schaltungsmuster geätzt worden.

Die Ätzlösungen lösen dabei alle diejenigen Toi Lo dor auf'k:.-schierten Kupferfolie auf, die nicht für die Loitorplar»■■

benötigt werden. Das aufgelöste Kupfer sammelt sich in 'J"i Ätzlösung an, die im verbrauchten Zustand einen KupferqehuI ' von ca. 80 - 160 g pro Liter aufweist.

Für die Leiterplattenherstellung werden sowohl alkalische Yi!.-auch saure Ätzlösungen verwendet. Die alkalischen Ätzlösup':» u enthalten Ammonium-Kupfer (II) -Chlor id CuCl₂ · 2 NH.C1 und ":■· sauren Ätzlösungen enthalten Kupfer(II)-Chlor id CuCl„.

Die in dieser Form anfallenden alkalischen und sauren Ätzlösungen stellen für die Elektroindustrie ein sehr großes Problem dar, da sie wegen ihres hohen Metallgehaltes und ihrer Giftigkeit nicht ins'Abwasser gelangen dürfen, sondorn in komplizierten Verfahren aufgearbeitet werden müssen, b i:; sie in einer Form vorliegen, die keine Umweltbelastung erq hι.

Wegen der außerordentlich großen Mengen der anfallenden verbrauchten Ätzlösungen erweist sich die Aufarbeitung als besonders schwierig und vor allem kostspielig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neucy · wirtschaftliches Verfahren zur Aufarbeitung der verbrauch'' ;. Ätzlösungen zu schaffen, welches die umweltfreundliche Rückgewinnung des Kupfers als reines Kupfer ermöglicht, und hadern auch die anderen Bestandteile der Ätzlösung in einer v/ <■ derverwendbaren Form zurückgewonnen werden, ohne daß eine Umweltbelastung eintritt.

Gelöst wird diese erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, daß <i i · saure, CuCl„-haltige Ätzlösung mit Schwefelsäure auf ein· π pH-Wert von 1-2 eingestellt, mit EisenschrotL versetz* nü'\ das ausgefällte Kupfer abgetrennt und zu der verbleibenden Lösung alkalische CuCl- · 2 NH^Cl-halt i ge Ät/.lösung zugeq·¹; '■·.· mit Schwefelsäure auf pH 1 - 2 eingestellt, mit K i son sehr c·· · versetzt, das ausgefällte Kupfer abgetrennt und aus der v·: bleibenden Lösung Ammonium-Sulfat und Ei sen (I I:i) Ch] or i d-:'.'; \ ' · gewonnen wird.

BAD ORIGINAL

Bei dem erf indungsgomäßon Verfahren entsteht somit durch ei * · kombinierte Aufarbeitung von sauren und alkalischen verbrauchten Ätzlösungen einmal reines metallisches Kupfer, welches direkt eingeschmolzen werden kann und zum andern wird aus·der verbleibenden, kupferfreien Lösung das als Düngemittel wertvolle Ammonium-Sulfat sowie das als AbwasKcr-aufbereitungsmittel außerordentlich geschätzte Eisen (JII)-Chlorid-Sulfat gewonnen.

Andererseits werden für die Durchführung des Verfahrens lediglich geringe Mengen Schwefelsäure für die Einstellung des pH-Wertes sowie Eisenschrott zweckmäßig in Form von Drehspänen benötigt, also wohlfeile billige Materialien, die somit eine wirtschaftliche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermCglichen.

Es wird auch keine komplizierte Apparatur benötigt, vielmehr ist es möglich, das erfindungsgemäßo Verfahren in relativ großvolumigen Kunst stoffbehältern durchzuführen.

Diese Kunststoffbehälter können mit einer Rührvorrichtung versehen sein; andererseits ist es aber auch möglich, durch Umpumpen für eine entsprechende Bewegung der in dio Behälter gefüllten Reaktionsbestandteile zu sorgen.

Das durch die Eisenzugabe ausgefällte reine Kupfer kann durch Sedimentation abgetrennt werden, es kann weiterhin durch Zentrifugieren oder auch durch Filtrieren von dor nunmehr kupferfreien Lösung abgetrennt werden.

Die nach der Zugabe der alkalischen Ätz lösung und der erneuten Sedimentation mit Eisen anfallende kupferfreie Lösung ent.hai* Ammonium-Sulfat (NH₄J₂SO₄ und Eisen fill)-Chlorid-Sulfat FeClSO.. Diese Lösung wird nach der Abtrennung des Kupf* rs durch Zentrifugieren oder durch Dekantieren in einem Verdampfer konzentriert und anschließend mittels ν i nf^js ?wci?' u-

BAD ORIGINAL

figen Kristallisators in die beiden vorerwähnten Verb i aufgetrennt. Dieselben fallen in kristallisierter Form an und können so direkt dem neuen Verwendungszweck zugänglich gemacht werden. Das Ammonium-Sulfat als Düngemittel und das Eisen(III)-Chlorid-Sulfat als Abwasserreinigungsmittel.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit alle Bestandteile der bei der Leiterplattenherstellung anfallenden alkalischen und sauren Ätzlösungen in eleganter, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher Weise aufgearbeitet und als wiedereinsetzbare Produkte zurückgewonnen. Es entsteht lediglich beim Eindampfen Wasserdampf, der die Umwelt nicht belastet, während ein anderer Teil des in den Lösungen enthaltenen Wassers zusammen mit den Produkten Ammonium-Sulfat und Eisen(III)-Chlorid-Sulfat als Kristallwasser auskristallisier»

Das erfindungsgemäße Verfahren wird üblicherweise bei Raumtemperatur durchgeführt und die Ausfällung des Kupfers mit dem Eisenschrott ist üblicherweise in 4 8 bis maximal 72 Stunden beendet.

Der Eisenschrott kann dabei im Überschuß zugegeben werden, Ί-λ er einmal leicht abgetrennt werden kann und zum anderen auf diese Weise eine hundertprozentige Abscheidung des Kupfers aus der Lösung gewährleistet ist.

Anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispieles wird das oriindungsgemäße Verfahren im einzelnen näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

1O.OOO 1 Kupfer (II)-chlor id (Cu Cl₂) Lösung mit. einem Kupforanteil von ca. 9o g/l und einem pH-Wert von ca. 3 wurden mit etwa 4oo kg Schwefelsäure (H₂SO₄) mit einer Konzentration v>n 66° Bd vermischt. Der entstandenen Lösung wurden ca. 1.000 k·-; Eisenschrott (Eisenspäne) zugesetzt. Die Reakt. ionsdauor hotjuq etwa 48 - 72 Stunden in Abhängigkeit von der herrschenden I'm-

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/τ - 6

qebungstemperatür.

Von der zugesetzten Menge Eisenschrott wurden etwa 800 kg für die Ausfällung des Kupfers benötigt, während die restlichen 2oo kg mit der im Überschuß vorhandenen Schwefelsäure reagierten.

Das ausgefällte Kupfer wurde dann aus der Lösung durch Filteren abgetrennt.

Die Ausbeute betrug ca. 9oo kg metallisches Kupfer.

Zu der verbleibenden Lösung wurden Ic. 000 1 einer CuCi₇' 2 -v'j lialtigen Lösung mit einem Kupfergehalt, von 12o g/l sowie weiterhin 4.000 kg .Schwefelsäure mit einer Konzentration von 66° Be zugegeben, so daß sich ein pH-Wert von 1-2 einstellte.

Zu dieser so erhaltenen Lösung wurden Ι.Ι00 kg Eisenspäne zugegeben. Nach weiteren 48 - 72 Stunden wurde das ausgefällte Kupfer von der Lösung durch Zentrifugieren oder Dekantieren abgetrennt. Die Ausbeute betrug etwa 1.2oo kg Kupfer, so daß in beiden Reaktionsstufen eine Gesamtausbeute von etwa 2.I00 kg Kupfer erhalten wurde.

Die nach der Abtrennung des Kupfers verbleibende Lösung wurde in einem Verdampfer konzentriert und anschließend mittels eines zweistufigen Kristallisators in Ammoniumsulfat und Eisen (UI)-chlorid - sulfat- aufgetrennt.

Die Menge an Ammoniumsulf at und Eisen (III)-chlor id - sul f at-,'U-l der Kristallisation entstanden war, hängt weitgehend von dom Wassergehalt der zu behandelnden Lösung ab. In der Regel werdon ca. I0.000 kg Eisen(III)-chlorid-sulfat FeClSO₄ χ 6H,0 erhal'-t: Der Reinheitsgrad entspricht der üblichen Handelsquaiitär (Kupfergehalt unter o,o15 mg/kg) und dieses Produkt 1st be-'.c--; geeignet für die Abwasseraufbereitung und die Sch i ainint rocl-nuM ;.

BAD ORIGINAL

Die in der Verfahrensstufe 2 zugesetzten 1o„ooo 1 ammoniakalischer Lösung beinhalten erfahrungsgemäß je nach Wassergdi-· ! und Fabrxkationsqualität etwa 2o % Ammonium.und hieraus entstehen durch Bindung mit H₁₃SO. etwa 6.000 - 8.000 kg Ammon iumsulfat und zwar ebenfalls in einer handelsüblichen Qualität.

Die nach Kristallisation zurückbleibende Mutterlauge wird in das erfindungsgemäße Verfahren zurückgeführt und erneut der Kristallisation unterworfen. Sie erweist sich dabei als besonders vorteilhaft aufgrund der in der Mutterlauge enthaltenen Keimkristalle, die die Kristallbildung beschleunigen.

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Kupferrückgewinnung aus verbrauchten alkalisch« μ und sauren Ätzlösungen der Leiterplattenhers'ellung, dadurch gekennzeichnet , daß d i e saure CuCl^-haltige Ätzlösung mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 1-2 eingestellt, mit Eisenschrott versetzt und das ausgefällte Kupfer abgetrennt und zu der verbleibenden Lösung alkalische CuCl_?-· 2 NH.Cl-halt ige Ätzlösung zugegeben, mit Schwefelsäure auf pH 1 - 2 eingestellt-, mi ι Eisenschrott versetzt, das ausgefällte Kupfer abgetrennt und aus der verbleibenden Lösung Ammonium-Sulfat und Eisen(III)-Chlorid-Sulfat gewonnen wird.