PL224594B1

PL224594B1 - Device for the regeneration of washing and pickling solution and method of regeneration of the washing and pickling solution

Info

Publication number: PL224594B1
Application number: PL407255A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Kurant; Estera Kula
Original assignee: Gt85 Polska Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL407255A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej zwłaszcza wyrobów miedzianych i wytworzonych ze stopów miedzi oraz wyrobów będących połączeniami części miedzianych i stopów miedzi.The subject of the invention is a device for the regeneration of a washing-etching bath, especially copper products and products made of copper alloys and products consisting of combinations of copper parts and copper alloys.

Znane są dotychczas różne rozwiązania przeznaczone do regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej polegające szczególnie na chemicznych procesach elektrolizy zachodzących w środowiskach kwaśnych.Until now, various solutions for the regeneration of the washing-etching bath are known, especially in the chemical electrolysis processes taking place in acidic environments.

Z opisu zgłoszenia wynalazku P.329705 znany jest elektrolizer do elektrochemicznego wydzielania metali z roztworów ich związków na porowatych przepływowych katodach o rozwiniętej powierzchni wewnętrznej, w którym katody i anody są umieszczone na przemian. Elektrolizer ma katody korzystnie wymienne o kształcie zgodnym z przekrojem poprzecznym elektrolizera, których ścianki umożliwiające przepływ roztworu korzystnie w postaci siatek lub perforowanych płyt, są zwrócone w kierunku anod i usytuowane równolegle do nich. Sposób elektrochemicznego wydzielania metali z roztworów ich związków na przepływowych katodach o rozwiniętej powierzchni wewnętrznej polega na tym, że roztwór doprowadza się do elektrolizera od strony wlotu i przepływa on przez jego wnętrze w kierunku prostopadłym do powierzchni czynnych elektrod, kolejno przez otwory w anodach i przez wnętrza wszystkich katod, przy czym każda katoda pracuje i w każdej w nich wydziela się kolejna porcja metalu aż do wypełnienia wnętrza w stopniu utrudniającym przepływ roztworu, a następnie wydobywa się sypką zawartość katody, korzystnie po wydobyciu wymiennej katody i zastąpieniu jej nową oraz oddziela wydzielony w niej metal.From the description of the patent application P.329705 there is known an electrolyzer for electrochemical separation of metals from solutions of their compounds on porous flow cathodes with a developed internal surface, in which the cathodes and anodes are placed alternately. The electrolyser has cathodes, preferably interchangeable, with a shape corresponding to the cross-section of the cell, the walls of which allowing the solution to flow, preferably in the form of meshes or perforated plates, facing the anodes and disposed parallel to them. The method of electrochemical separation of metals from solutions of their compounds on flow cathodes with a developed internal surface is based on the fact that the solution is supplied to the electrolyser from the inlet side and flows through its interior in the direction perpendicular to the active surfaces of the electrodes, successively through the holes in the anodes and through the interior all cathodes, with each cathode working and each in each of them, another portion of metal is released until the interior is filled to a degree that impedes the flow of the solution, and then the loose content of the cathode is extracted, preferably after extracting the replaceable cathode and replacing it with a new one, and separating the metal separated in it .

Z opisu wynalazku nr PL190941 znany jest sposób oczyszczania powierzchni wyrobów stalowych z regeneracją kąpieli czyszczącej, przeznaczonych do dalszej obróbki. Sposób polega na tym, że prowadzi się równocześnie proces oczyszczania powierzchni wyrobów stalowych i regenerację kąpieli czyszczącej. Wyroby trawi się w kąpieli czyszczącej o temperaturze co najmniej 60°C korzystnie 90°C, stężeniu żelaza najwyżej 5% wagowych, korzystnie 2% zawierającej kwasy: kwas siarkowy, lub kwas fosforowy, lub kwas cytrynowy w ilości najwyżej 1% i odpowiednie sole: siarczany i/lub fosforany i/lub cytryniany, pierwiastki I, II i III grupy układu okresowego, amon w ilości wystarczającej do przeprowadzenia prądu powyżej 100 A/m czyli wynoszącej korzystnie 10% wagowych wraz z odpowiednimi dodatkami inhibitora i aktywatora. Równocześnie z kąpieli czyszczącej w wyniku elektrolizy wydziela się na katodzie żelazo, cynk. Skład kąpieli czyszczącej z konwencjonalnymi dodatkami inhibitora jak klej, urotropina; aktywatora jak rokafenol, boraks dobiera się odpowiednio do rodzaju dalszej obróbki wyrobów. Elektrolizę prowadzi się korzystnie za pomocą prądu stałego o gęstości prądowej ₂ powyżej 100 A/m , przy napięciu 3-24 V, korzystnie 8 V. Proces elektrolizy prowadzi się poza wanną do trawienia przy ciągłej cyrkulacji kąpieli czyszczącej, która powinna krążyć z taką wydajnością masową, aby różnica temperatur między roztworem w elektrolizerze i w wannie trawiącej nie przekraczała 10°C.The description of the invention No. PL190941 describes a method of cleaning the surface of steel products with regeneration of the cleaning bath intended for further treatment. The method consists in simultaneously carrying out the process of cleaning the surface of steel products and regenerating the cleaning bath. The products are etched in a cleaning bath with a temperature of at least 60 ° C, preferably 90 ° C, an iron concentration of at most 5% by weight, preferably 2%, containing acids: sulfuric acid, or phosphoric acid, or citric acid in an amount of at most 1%, and the corresponding salts: sulphates and / or phosphates and / or citrates, elements I, II and III of the periodic table, ammonium sufficient to carry a current above 100 A / m, i.e. preferably 10% by weight with suitable inhibitor and activator additives. At the same time, iron and zinc are released on the cathode by electrolysis from the cleaning bath. The composition of the cleaning bath with conventional inhibitor additives such as glue, urotropin; activator such as rocaphenol or borax is selected according to the type of further processing of the products. The electrolysis is preferably carried out with a direct current with a current density of ₂ above 100 A / m, at a voltage of 3-24 V, preferably 8 V. The electrolysis process is carried out outside the etching bath with a continuous circulation of the cleaning bath, which should circulate with this mass capacity that the temperature difference between the solution in the electrolyser and the pickling bath does not exceed 10 ° C.

Z opisu zgłoszenia wynalazku Nr P.396693 znany jest sposób odmiedziowania elektrolitów porafinacyjnych charakteryzujący się tym, że realizuje się go za pomocą jednoetapowego procesu potencjostatycznego wydzielania miedzi na katodzie w zakresie potencjałów katody od -1,00 V do -1,50 V względem anody ze stali kwasoodpornej, przy czym elektrolit nie jest poddawany obróbce chemicznej.From the description of the application of the invention No.P.396693 there is known a method of copper removal of post-refining electrolytes, characterized by the fact that it is carried out by means of a single-stage process of potentiostatic copper separation at the cathode in the range of cathode potentials from -1.00 V to -1.50 V in relation to the anode with acid-resistant steel, but the electrolyte is not chemically treated.

Istotą urządzenia do regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej, według wynalazku jest to, że komora robocza wyposażona jest w zbiornik regenerujący z przegrodami i ma zespół cienkościennych elektrod w postaci płyt, gdzie anoda i katoda rozmieszczone są naprzemiennie względem siebie w odległości 1-15 cm, korzystnie 2-10 cm, a katoda posiada dodatkową grafitową powłokę, zaś komora robocza wyposażona jest w, co najmniej jeden czujnik poziomu cieczy oraz co najmniej jeden czujnik gazowy korzystnie wodoru i co najmniej jeden czujnik optyczny, a ponadto posiada pompę obiegową oraz zespół filtrów. Komora robocza połączona jest kolektorem dopływowym do wanny przemysłowej, w której prowadzony jest proces trawiąco-myjący wyrobów metalowych, zwłaszcza wyrobów miedzianych i wytworzonych ze stopów miedzi.The essence of the device for regenerating the washing-etching bath, according to the invention, is that the working chamber is equipped with a regenerating tank with baffles and has a set of thin-walled electrodes in the form of plates, where the anode and cathode are arranged alternately at a distance of 1-15 cm, preferably 2-10 cm, and the cathode has an additional graphite coating, and the working chamber is equipped with at least one liquid level sensor and at least one gas sensor, preferably hydrogen, and at least one optical sensor, and also has a circulation pump and a set of filters. The working chamber is connected with an inflow collector to the industrial bath, in which the etching and washing process of metal products, especially copper and copper alloy products, is carried out.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest prostota konstrukcji urządzenia pozwalająca na jednoczesne prowadzenie procesu myjąco-trawiącego oraz procesu regenerującego tę kąpiel. Urządzenie pozwala także na szybkie i łatwe oczyszczanie katod używanych w procesie chemicznej elektrolizy. Zastosowanie zespołu czujników pozwala na bezpośrednią kontrolę procesu regeneracji i prowadzenie procesu o optymalnych parametrach. Proces regeneracji nie wymaga wprowadzania dodatkoPL 224 594 B1 wych składników chemicznych, jest bezpieczny i tani ze względu na możliwość jego prowadzenia przy małym napięciu zasilania zespołu elektrod i niewielkiej (ilości energii) mocy elektrycznej.The advantage of the solution according to the invention is the simplicity of the construction of the device, which allows the washing-etching process and the process of regenerating the bath to be carried out simultaneously. The device also allows for quick and easy cleaning of cathodes used in the process of chemical electrolysis. The use of a set of sensors allows for direct control of the regeneration process and conducting the process with optimal parameters. The regeneration process does not require the introduction of additional chemical components, is safe and cheap due to the possibility of carrying it out with a low supply voltage to the electrode assembly and low (energy) electrical power.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym urządzenie do regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej w sposób schematyczny.The subject of the invention is shown in the embodiment on the drawing showing a device for regenerating a washing-etching bath in a schematic manner.

Urządzenie do regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej, posiada komorę roboczą 1 połączoną instalacją i kolektorem dopływu 2 z wanną przemysłową 3, w której jest prowadzony proces myjąco-trawiący wyrobów miedzianych i/lub wytworzonych ze stopów miedzianych.The device for regenerating the washing-etching bath has a working chamber 1 connected by an installation and an inlet collector 2 to an industrial bath 3, in which the washing-etching process of copper and / or copper alloy products is carried out.

Komora robocza 1 wyposażona jest w zbiornik regenerujący 4 z przegrodami 5 w celu pozycjonowania elektrod do bezpośredniego oczyszczania i ich regeneracji po procesie elektrolizy.The working chamber 1 is equipped with a regenerating tank 4 with baffles 5 for the positioning of the electrodes for direct cleaning and their regeneration after the electrolysis process.

W komorze roboczej 1 umieszczony jest zespół cienkościennych elektrod w postaci płyt anody 6 i katody 7 wytworzonych ze stali kwasoodpornej do prowadzenia procesu elektrolizy. Anoda 6 i katoda 7 rozmieszczone są naprzemiennie względem siebie w odległości korzystnie 5 cm, a katoda 7 posiada dodatkowo grafitową powłokę 8.In the working chamber 1, there is a set of thin-walled electrodes in the form of anode 6 and cathode 7 plates, made of acid-resistant steel to conduct the electrolysis process. Anode 6 and cathode 7 are arranged alternately to each other at a distance of preferably 5 cm, and the cathode 7 additionally has a graphite coating 8.

Komora robocza 1 wyposażona jest w czujnik 9 poziomu cieczy oraz czujnik gazowy 10 a także czujnik optyczny 11, które umieszczone są w obszarze górnego obrzeża tej komory. Czujnik 9 poziomu cieczy przekazuje bezpośrednią informację o możliwości rozpoczęcia procesu elektrowydzielania. Czujnik gazowy 10 przekazuje bezpośrednią informację o zakończeniu procesu elektrowydzielania. Czujnik optyczny 11 przekazuje bezpośrednią informację o etapach zaawansowania procesu elektrowydzielania. Komora robocza 1 wyposażona jest w pompę obiegową 12 oraz zespół filtrów 13. Pompa obiegowa 12 pozwala na przepływ części roztworu trawiąco-myjącego z wanny przemysłowej 3 do komory roboczej w celu przeprowadzenia regeneracji kąpieli myjąco-trawiącej do optymalnych parametrów technicznych. Proces regeneracji odbywa się poprzez ciągłą wymianę roztworu pomiędzy wanną przemysłową 3 a komorą roboczą 1.The working chamber 1 is equipped with a liquid level sensor 9 and a gas sensor 10 as well as an optical sensor 11, which are located in the area of the upper edge of this chamber. The liquid level sensor 9 transmits direct information about the possibility of starting the electro-separation process. The gas sensor 10 provides direct information on the completion of the electro-separation process. The optical sensor 11 transmits direct information about the advancement of the electro-separation process. The working chamber 1 is equipped with a circulation pump 12 and a set of filters 13. The circulation pump 12 allows the flow of a part of the etching and washing solution from the industrial bath 3 to the working chamber in order to regenerate the washing-etching bath to optimal technical parameters. The regeneration process takes place through a continuous exchange of the solution between the industrial bath 3 and the working chamber 1.

Claims

1. Device for the regeneration of the washing-etching bath, having a working chamber with anodes and cathodes, an inflow collector of the washing-etching bath and an outflow collector of the regenerated liquid, characterized in that the working chamber (1) is equipped with a regenerating tank (4) with partitions ( 5) and has a set of thin-walled electrodes in the form of plates, where the anode (6) and cathode (7) are arranged alternately at a distance of 1-15 cm, preferably 2-10 cm, and the cathode (7) has an additional graphite coating (8 ), and the working chamber (1) is equipped with at least one liquid level sensor (9) and at least one gas sensor (10) and at least one optical sensor (11), and furthermore has a circulation pump (12) and a set of filters (13).

2. The device according to claim The process of claim 1, characterized in that the working chamber (1) is connected to an industrial bath (3) by means of an inflow collector (2), in which the washing and cleaning bath process is carried out.