利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法
2023-06-20 09:01:16
利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，包括以下步驟：1）含銅微蝕液的預處理；2）正萃取：將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取；3）水洗；4）反萃取：水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅；5）冷凍結晶：萃取出的硫酸銅液體在-4℃～-6℃冷凍結晶；6）離心脫水：冷凍結晶後的硫酸銅沉澱20～40min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。本發明採用萃取冷凍法直接生產出硫酸銅，工藝方法簡單、環保，對環境不會造成二次汙染，能耗非常小，後期廢水好處理，回收率可達99.8%左右。
【專利說明】利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及含銅微蝕液的處理方法，具體地指一種利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國電子行業的不斷發展，線路板蝕刻廠家也越來越多，蝕刻廠家的廢水處理問題越來越重要。特別是含銅只有幾克升的微廢處理難度大、成本高。現在一般廠家處理出的汙泥極容易對環境造成二次汙染。含銅汙泥目前的處理方法是交給煉銅廠進行冶煉提銅，這種古老的方法最終造成對環境的二次汙染。冶煉成本也高，是高能耗的提銅方法。
[0003]經過多年的研究，對線路板蝕刻出來的含銅微蝕液進行綜合分析，其中主要含難以沉降的有機物C0D，含量最高達到2萬左右。含銅每升水只有6克左右，酸的含量達到25%-30%，其它金屬微量。
[0004]目前電子廠線路板蝕刻出來的含銅微蝕液的處理方法有:
[0005]1、鐵粉置換法:
[0006]鐵粉置換法主要是加還原鐵粉把銅置換出海綿銅，置換過程中有大量的氫氣揮發出來，氫氣帶有少量的硫化氫氣體揮發。這種方法對空氣造成一定的汙染，另外微蝕液含酸高，鐵粉的損耗也比較大。銅置換以後的廢水主要含硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的廢水其含鐵量不高，提取七水硫酸亞鐵毫無意義，但後續處理起來又非常困難，銅的置換率只能達到90%左右。
[0007]2、電解法提銅:
[0008]現在我國大部分廠家都是採用電解法提取微蝕液裡的銅，電解法提銅主要是把含銅微蝕液打入電解槽內，通電電解，最終得電解銅片。這種方法操作簡單，但是耗電量大，每噸電解銅需消耗6000元電費。這種微量含銅的液體電解難度較大，銅也很難全部電解出來，其回收率只能達到80%左右。電解後的廢水處理難度也非常大，因為廢水內含銅高，酸性強，需加鹼中和出含銅的汙泥，處理的成本也高。處理後的含銅汙泥多，含銅汙泥處理費用高，對環境極易造成二次汙染。因此，這種處理方法不符合國家的節能政策，也不是非常理想的處理方法。
[0009]3、加鹼中和法:
[0010]有些廠家為了方便處理，直接加鹼中和沉澱壓濾法處理微蝕液，然後賣給煉銅廠進行冶煉提銅。此方法雖然簡單快捷，但產生大量的含銅汙泥，而且汙泥含水量達到80%左右。由於其含水量高，煤耗非常大，對環境汙染也大，也不符合國家的節能政策。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的就是要克服現有技術所存在的不足，提供一種利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法。
[0012]為實現上述目的，本發明利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，包括以下步驟:
[0013]1)含銅微蝕液的預處理:在含銅微蝕液中加入重質碳酸鈉或氫氧化鈉，調節PH值為1.5~2 ;
[0014]2)正萃取:將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取，所述萃取劑為DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，含銅微蝕液的流動方向與萃取劑和航空煤油的流動方向相反，萃取劑和航空煤油從第一級正萃取槽依次進入第二級正萃取槽、第三級正萃取槽和第四級正萃取槽內，含銅微蝕液通過逆流的方式從第四級正萃取槽依次進入第三級正萃取槽、第二級正萃取槽和第一級正萃取槽內；
[0015]3)水洗:正萃取後的溶液進入水洗槽，將一部分雜質洗出來；
[0016]4)反萃取:水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅，水洗後溶液的流動方向與稀硫酸的流動方向相反，水洗後溶液從第一級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽、第三級反萃取槽內，稀硫酸通過逆流的方式從第三級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽和第一級反萃取槽，不斷地反萃取，使其硫酸銅的液體含量不斷的提聞;
[0017]5)冷凍結晶:萃取出的硫酸銅液體在_4°C~_6°C冷凍結晶；
[0018]6)離心脫水:冷凍結晶後的硫酸銅沉澱20~40min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。
[0019]微蝕液主要含有機COD和銅，也含微量的其它重金屬(其它重金屬含量極低可以忽略)。含銅一般在6~10克升，稀硫酸含量25%~35%。在萃取前必須對含銅微蝕液進行PH值調節，否則，銅就很難萃取出來，回收率也就不高。
[0020]當PH值低於1.4，銅就難以萃取出來，萃取劑就達不到最大值抓銅，PH值高於2.1時，銅就很容易沉澱，也不利於回收。所以，PH值的調節非常重要。優選重質碳酸鈉來調節PH值，因為處理成本比氫氧化鈉低一半。
[0021]本發明步驟2)正萃取中，所述萃取劑和航空煤油按體積比1:4復配混合。在正萃取過程中，通過酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，既融合了醛肟萃取動力快和萃取能力強等優點，也兼顧了酮肟反萃能力好和化學穩定性強的優點。
[0022]航空煤油的性能比較穩定，與DZ酮肟-醛肟復配型銅萃取劑的互溶性好，揮發慢，也不容易乳化，萃取率高，循環使用率高，這樣不會增加了生產總成本，也不會影響後期汙水的處理。
[0023]萃取劑和航空煤油的加入量要根據微蝕液含銅量的高低來確定，銅含量高加入量就相對多，銅含量低可以適量少加。
[0024]本發明步驟4)反萃取中，所述反萃取溫度在20~35°C。反萃取時硫酸的含量很重要。稀硫酸含量過高反而難以萃取，含量過低萃取出來硫酸銅的含量也就不高。
[0025]本發明步驟5)冷凍結晶中，所述硫酸銅液體的酸含量為170~190克/升。如酸性過低會影響結晶的效果，如果酸性過高就會影響產品的質量。
[0026]採用冷凍結晶，既節省能源又環保，沒有廢氣排放，結晶的產品顆粒均勻，產品質
量也非常高。
[0027]冷凍法結晶顆粒均勻，便於脫水，因此，通過萃取和冷凍結晶工藝生產出的產品質量上也佔了非常大的優勢。[0028]本發明的有益效果在於:採用萃取冷凍法直接生產出硫酸銅，工藝方法簡單、環保，對環境不會造成二次汙染，能耗非常小，後期廢水好處理，回收率可達99.8%左右。由於在萃取過程中除掉了其它雜質，所得到的硫酸銅純度非常高。
【具體實施方式】
[0029]為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，但它們不對本發明構成限定。
[0030]以下實施例中所用的DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑購買於河南德眾化學試劑廠。
[0031]實施例1
[0032]利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，包括以下步驟:
[0033]I)含銅微蝕液的預處理:在含銅微蝕液中加入重質碳酸鈉或氫氧化鈉，調節PH值為 1.6 ;
[0034]2)正萃取:將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取，萃取劑和航空煤油按體積比1:4復配混合，萃取劑為DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，含銅微蝕液的流動方向與萃取劑和航空煤油的流動方向相反，萃取劑和航空煤油從第一級正萃取槽依次進入第二級正萃取槽、第三級正萃取槽和第四級正萃取槽內，含銅微蝕液通過逆流的方式從第 四級正萃取槽依次進入第三級正萃取槽、第二級正萃取槽和第一級正萃取槽內；
[0035]3)水洗:正萃取後的溶液進入水洗槽，將一部分雜質洗出來；
[0036]4)反萃取:水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅，反萃取溫度在30°C，水洗後溶液的流動方向與稀硫酸的流動方向相反，水洗後溶液從第一級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽、第三級反萃取槽內，稀硫酸通過逆流的方式從第三級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽和第一級反萃取槽，不斷地反萃取，使其硫酸銅的液體含量不斷的提聞;
[0037]5)冷凍結晶:萃取出的硫酸銅液體在_5°C冷凍結晶，冷凍時要不斷攪拌，硫酸銅液體的酸含量為180克/升；
[0038]6)離心脫水:冷凍結晶後的硫酸銅通過下卸到儲槽內讓其沉澱30min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。
[0039]通過脫水後的五水硫酸銅含量達到98.8%，質量比熱結晶硫酸銅高2%以上。
[0040]實施例2
[0041]利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，包括以下步驟:
[0042]I)含銅微蝕液的預處理:在含銅微蝕液中加入重質碳酸鈉或氫氧化鈉，調節PH值為 1.8 ;
[0043]2)正萃取:將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取，萃取劑和航空煤油按體積比1:4復配混合，萃取劑為DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，含銅微蝕液的流動方向與萃取劑和航空煤油的流動方向相反，萃取劑和航空煤油從第一級正萃取槽依次進入第二級正萃取槽、第三級正萃取槽和第四級正萃取槽內，含銅微蝕液通過逆流的方式從第四級正萃取槽依次進入第三級正萃取槽、第二級正萃取槽和第一級正萃取槽內；
[0044]3)水洗:正萃取後的溶液進入水洗槽，將一部分雜質洗出來；
[0045]4)反萃取:水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅，反萃取溫度在25°C，水洗後溶液的流動方向與稀硫酸的流動方向相反，水洗後溶液從第一級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽、第三級反萃取槽內，稀硫酸通過逆流的方式從第三級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽和第一級反萃取槽，不斷地反萃取，使其硫酸銅的液體含量不斷的提聞;
[0046]5)冷凍結晶:萃取出的硫酸銅液體在_4°C冷凍結晶，冷凍時要不斷攪拌，硫酸銅液體的酸含量為170克/升；
[0047]6)離心脫水:冷凍結晶後的硫酸銅通過下卸到儲槽內讓其沉澱20min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。
[0048]通過脫水後的五水硫酸銅含量達到98.6%,質量比熱結晶硫酸銅高2%以上。
[0049]實施例3
[0050]利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，包括以下步驟:
[0051]I)含銅微蝕液的預處理:在含銅微蝕液中加入重質碳酸鈉或氫氧化鈉，調節PH值為 1.7 ;
[0052]2)正萃取:將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取，萃取劑和航空煤油按體積比1:4復配混合，萃取劑為DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，含銅微蝕液的流動方向與萃取劑和航空煤油的流動方向相反，萃取劑和航空煤油從第一級正萃取槽依次進入第二級正萃`取槽、第三級正萃取槽和第四級正萃取槽內，含銅微蝕液通過逆流的方式從第四級正萃取槽依次進入第三級正萃取槽、第二級正萃取槽和第一級正萃取槽內；
[0053]3)水洗:正萃取後的溶液進入水洗槽，將一部分雜質洗出來；
[0054]4)反萃取:水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅，反萃取溫度在35°C，水洗後溶液的流動方向與稀硫酸的流動方向相反，水洗後溶液從第一級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽、第三級反萃取槽內，稀硫酸通過逆流的方式從第三級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽和第一級反萃取槽，不斷地反萃取，使其硫酸銅的液體含量不斷的提聞;
[0055]5)冷凍結晶:萃取出的硫酸銅液體在_4°C冷凍結晶，冷凍時要不斷攪拌，硫酸銅液體的酸含量為190克/升；
[0056]6)離心脫水:冷凍結晶後的硫酸銅通過下卸到儲槽內讓其沉澱25min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。
[0057]通過脫水後的五水硫酸銅含量達到98.2%，質量比熱結晶硫酸銅高2%以上。
【權利要求】
1.一種利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)含銅微蝕液的預處理:在含銅微蝕液中加入重質碳酸鈉或氫氧化鈉，調節PH值為1.5 ~2 ; 2)正萃取:將預處理後的含銅微蝕液用萃取劑和航空煤油經多級逆流循環萃取，所述萃取劑為DZ系列酮肟-醛肟復配型銅萃取劑，含銅微蝕液的流動方向與萃取劑和航空煤油的流動方向相反，萃取劑和航空煤油從第一級正萃取槽依次進入第二級正萃取槽、第三級正萃取槽和第四級正萃取槽內，含銅微蝕液通過逆流的方式從第四級正萃取槽依次進入第三級正萃取槽、第二級正萃取槽和第一級正萃取槽內； 3)水洗:正萃取後的溶液進入水洗槽，將一部分雜質洗出來； 4)反萃取:水洗後溶液用質量分數為24%的稀硫酸經多級逆流循環反萃取出硫酸銅，水洗後溶液的流動方向與稀硫酸的流動方向相反，水洗後溶液從第一級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽、第三級反萃取槽內，稀硫酸通過逆流的方式從第三級反萃取槽依次進入第二級反萃取槽和第一級反萃取槽，不斷地反萃取，使其硫酸銅的液體含量不斷的提高； 5)冷凍結晶:萃取出的硫酸銅液體在_4°C~_6°C冷凍結晶； 6)離心脫水:冷凍結晶後的硫酸銅沉澱20~40min，再將上面的母液回收循環使用，然後將結晶體裝入離心機脫水，包裝，即可得到五水硫酸銅。
2.根據權利要求1所述的利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，其特徵在於:步驟2)正萃取中，所述萃取劑和航空煤油按體積比1:4復配混合。
3.根據權利要求1所述 的利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，其特徵在於:步驟4)反萃取中，所述反萃取溫度在20~35°C。
4.根據權利要求1所述的利用線路板蝕刻的含銅微蝕液生產硫酸銅的方法，其特徵在於:步驟5)冷凍結晶中，所述硫酸銅液體的酸含量為170~190克/升。
【文檔編號】C01G3/10GK103803631SQ201410036488
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月26日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】龔凌坤 申請人:武漢市嘉恆化工有限公司