一種印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法

2023-05-29 09:41:06

專利名稱：一種印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法
技術領域：
本發明涉及原材料的回收利用領域，尤其是涉及一種印製板酸性蝕刻廢液的蝕刻液再生和銅回收方法。
背景技術：
近20年來，我國PCB行業一直保持高於10 %的年增長速度，目前有多種規模的PCB企業近5000家，年產量達到3億平方米。中國PCB工業要想持續快速發展，必須走清潔生產的道路。蝕刻廢液含有大量的銅氨絡離子、氨水、氯化物及其他無機鹽類，廢泥渣和廢邊料中都含有可以回收利用的重金屬。目前，國內大多數PCB企業一般都是將廢蝕刻液賣給專門的公司進行處理，這種處理方式存在著嚴重的弊病，如沒有處理徹底就排放到大自然中將會造成災難性的後果。
目前，傳統處理廢酸性蝕刻液的方法生產的再生液無法達到生產作業的要求，效率低，生產周期長，工藝步驟複雜等缺陷，同時又有大量的廢水和廢氣的產生。

發明內容
本發明提供了一種印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法，以解決現有技術生產的再生液進入蝕刻作業生產線時的影響蝕刻速度，並且生產的再生液需要陰極液調節，不僅增加設備，佔用空間，成本高，工藝步驟複雜，蝕刻作業周期長等缺陷。本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法，其包括在酸性蝕刻廢液進入電解槽進行通電電解時控制酸性蝕刻再生液氧化還原電位在480-550MV範圍內的步驟。所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，進一步的包括以下步驟將再生的酸性蝕刻液送回蝕刻機進行蝕刻作業的步驟；以及將陰極部分還原的銅粉分離回收的步驟。所述通電電解的電解電流範圍在2800-3200A內，酸性蝕刻廢液的輸送量範圍在2500-3500L/h 內。所述電解槽的陰極部分的上清液進入陰極液循環槽，陰極液循環槽中的陰極液抽入電解槽中的陰極部分，其循環量控制範圍為1500 2500L/h。所述電解槽的電極板為鈦材質，陽極板上塗有氧化銥塗層。所述的通電電解時所述的酸性蝕刻再生液中比重控制範圍為I. 2-1. 4g/ml，酸度控制範圍為1.0-2. 5mol/L。所述電解槽的陰極部分的陰極液中銅離子濃度的控制範圍為15_25g/L。通電電解的10-12小時後，進行一次出銅處理。所述電解槽中設有陽離子隔膜，將電解槽分為陽極和陰極部分，陽極與陰極部分分別設有陽極板和陰極板，陽極板和陰極板分別與電流控制裝置連接，電極板為鈦材質，陽極板上塗有氧化銥塗層，氧化銥塗層可以吸附產生的氯氣，避免了有毒氣體的排放，使陽極液恢復其再生效能，氧化還原電位達到要求，提高其再生能力，並且不需陰極液與陽極液混合來調節陽極液，使其恢復效能；酸性蝕刻廢液進入電解槽的陽極部分，通電電解過程中，廢液在陽極部分中發生氧化反應，通過控制電解電流範圍為2800-3200A，控制酸性蝕刻廢液的輸送量為2500-3500L/h，進而控制再生液的氧化還原電位480-550MV，陽極液的再生能力提高，蝕刻速度提高，再生的酸性蝕刻液送回蝕刻生產機進行蝕刻作業；電解槽中的陰極部分中的陰極液由酸性蝕刻廢液稀釋而成，在通電電解過程中，陰極液發生還原反應，其中的銅離子還原成金屬單質銅粉，用固液分離裝置將銅粉分離出來；電解槽的陰極部分與陰極循環槽形成閉路循環系統，陰極部分的上清液流入陰極液循環槽，再經陰極液循環槽流回陰極部分，達到陰極液的循環利用。本發明是一種在線的再生方法，生產的再生液可以顯著提高蝕刻作業的蝕刻速度，且不需要陰極液與陽極液混合來調節再生液，可使蝕刻液恢復較高的蝕刻效能，簡化了·工藝步驟，不需增加設備，設備佔地面積小，電流密度大、產能高，降低了生產成本。再生系統、銅回收系統和陰極液循環系統是獨立的系統，這樣工藝過程簡化，易於控制，並且本方法及系統不產生廢氣，沒有廢液排出，廢液可以循環利用，屬綠色工藝。


圖I為本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的系統結構示意圖；圖2為本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的工藝流程圖；圖3為本發明所述的再生液的氧化還原值與印製板蝕刻速度的關係圖；圖4為本發明所述的再生液的氧化還原值與印製板蝕刻速度的關係圖。附圖標記I-電解槽，2-陰極液循環槽，3-固液分離裝置，4-陽極液存儲槽，5-廢液過濾裝置，6-酸性蝕刻機，7-電解槽陽極部分，8-電解槽陰極部分，9-陰極液殘液槽，10-廢液中轉缸。
具體實施例方式如圖I所示，為本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收系統的結構示意圖，印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收系統包括電解槽1，陰極液循環槽2，固液分離裝置3，陽極液存儲槽4，廢液過濾裝置5，酸性蝕刻機6，電解槽陽極部分7，電解槽陰極部分8，陰極液殘液槽9，廢液中轉缸10。電解再生系統包括陽極液存儲槽4，廢液過濾裝置5，酸性蝕刻機6，電解槽陽極部分7，廢液中轉缸10，電解槽陽極部分7通過管道與陽極液存儲槽4連通，陽極液存儲槽4通過管道與酸性蝕刻機6連通，酸性蝕刻機6與廢液中轉缸10連通，廢液中轉缸10與廢液過濾裝置5連通，廢液過濾裝置5與電解槽的陽極部分7連通。所述的電解槽中設有陽離子隔膜，將電解槽分為陽極部分7和陰極部分8，陽離子隔膜相當於選擇性透過膜，陽極液中的陽離子可以透過離子隔膜進入到陰極部分，而陰極液中的陰離子不能透過陽離子隔膜，這樣陽極液中的銅離子可以透過膜進入陰極部分8中，降低陽極液中銅離子的濃度，所述的陽極液為再生液，使再生液的效能提高。陽極部分7和陰極部分8內分別設有陽極板和陰極板.優選的，所述的陽極板與陰極板為鈦材料製成，陽極板表面塗有一鉬族貴金屬塗層，塗層優選為氧化銥，氧化銥塗層可以吸附氯氣，當電解槽內發生氧化還原反應時，不會有氯氣和氫氣的析出，從而沒有廢氣排放，不汙染環境，具有環保性。陰極板和陽極板分別與高頻整流機連接，電流控制裝置與電解槽的電極板通過銅排連接，電流控制裝置控制通電電流在2800-3200A範圍內。銅回收系統包括陰極液循環槽2，固液分離裝置3，電解槽陰極部分8，陰極液殘液槽9。電解槽的陰極部分8與固液分離裝置3通過管道連通，固液分離裝置3通過管道與陰極液殘液槽9連通，陰極液殘液槽9通過管道與電解槽的陰極部分8連通。電解槽陰極部分8電解產生的陰極液經固液分離裝置將銅粉分離出來，剩下的陰極液進入到陰極液殘液槽9中存儲，用於補充到電解槽的陰極部分中，陰極液可以循環利用，不產生廢液。在電解槽陰極部分8與陰極液循環槽10形成閉路循環系統。電解槽陰極部分8的上清液進入陰極液循環槽10，然後流入電解槽陰極部分8，起到調節陰極部分8的陰極液中銅離子濃度， 使陰極液達到電解要求，達到陰極液的循環利用，同時降低了固液分離裝置過濾流量，降低了固液分離裝置的負荷，提高了銅回收的收率。酸性蝕刻機6產生的酸性蝕刻廢液經過廢液中轉缸10，再經過廢液過濾裝置5過濾，進入到電解槽陽極部分7中電解，輸送量範圍為2500-3500L/h，酸性蝕刻廢液發生氧化反應，電解電流控制範圍為2800-3200A，經過多次實踐發現控制再生液氧化還原電位在480-550MV以內，可以顯著提高蝕刻作業機的蝕刻速度，提高了印製板生產效率，縮短生產周期，且再生液不需要陰極液與陽極液混合，用陰極液調節陽極液，就可使陽極液達到蝕刻作業要求，簡化工藝步驟。氧化還原電位根據廢液輸送量進行調節。當氧化還原電位超過550MV時增大蝕刻廢液的輸送量；當氧化還原電位低於480MV時，減小蝕刻廢液的輸送量。調整範圍要在要求的輸送量內，還不能使氧化還原電位在480-550MV內，就要調整整流機的電流大小，電流增大，氧化還原電位升高，電流減小，氧化還原電位降低。陽極液中的亞銅絡離子氧化成銅絡離子。電解前，陰極液由酸性蝕刻廢液用水稀釋而成，其銅離子的濃度控制範圍為15-25g/L。陽極液與陰極液存在一定的銅濃度差。通電電解時，在化學勢的作用下，陽極液中的部分銅離子透過陽離子隔膜進入到陰極液中，從而使陽極部分的酸性蝕刻液中銅離子濃度下降至一定的範圍，從而使陽極部分的酸性蝕刻液的化學組成、氧化還原電位及銅離子濃度恢復如初，所述的酸性蝕刻再生液的比重範圍為I. 2-1. 4g/ml，酸度控制範圍為I. 0-2. 5摩爾/升，氧化還原電位控制範圍為480-550MV。再生的酸性蝕刻液，經陽極液存儲槽4，然後進入酸性蝕刻機6，酸性蝕刻機6上產生的廢液經過過濾再進入電解槽電解，達到酸性蝕刻廢液的循環利用。陰極部分8的陰極液經固液分離裝置2將銅粉分離出來，可直接銷售，也可壓成團後銷售。在通電電解的12小時後，進行一次出銅處理。電解再生系統和回收銅系統是互為獨立的，電解再生系統在工作時，回收銅系統停止工作；電解再生系統在電解10-12個小時後必須進行一次回收銅處理，否則產生的過多容易造成堵塞管路，使陰陽極短接。如圖2所示，為本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的工藝流程示意圖，酸性蝕刻廢液經過濾去除雜質，進入電解槽電解，再生的酸性蝕刻液進入到陽極液存儲槽，當陽極液存儲槽達到一定量時,再生的酸性蝕刻液進入酸性蝕刻生產線,酸性蝕刻生產線產生的酸性蝕刻廢液經過廢液中轉缸,再經過濾進入到電解槽,形成酸性蝕刻液再生的循環利用；電解槽陰極部分產生的陰極液中含有銅粉，陰極液經過固液過濾分離，將分離出來的銅粉洗乾淨後裝袋，剩下的陰極液進入到陰極液殘液槽，當達到一定量後，進入電解槽的陰極部分，達到陰極液的循環利用，電解槽陰極部分與陰極液循環槽形成閉路循環，陰極液循環槽用於調節陰極部分中陰極液的銅離子濃度，使其達到電解要求。下述實施例中所用蝕刻機名稱為宇宙蝕刻機，生產廠家為東莞市長安金夢噴霧淨化設備有限公司，規格為三段式蝕刻機，底銅厚度為I盎司，即銅厚為35微米，蝕刻參數溫度50°C，酸度為2mol/L，銅含量145g/L，比重為I. 26。實施例I
如圖3所示，為本實施例再生液的氧化還原值與印製板蝕刻速度的關係，當氧化還原值範圍在300-460MV內時，蝕刻速度上升幅度較小，在300-460MV區間內，曲線較平緩，經過多次生產實踐發現，當氧化還原值達到480MV時，蝕刻速度突然有一大漲幅，當氧化還原值達到550MV時，蝕刻速度達到最大，在550-600MV區間內，曲線逐漸平緩，蝕刻速度幾乎沒有漲幅，蝕刻速度幾乎不變，因此氧化還原值範圍控制在480-550MV內時，既保證了生產的再生液適應不同規格的蝕刻機，又能保證較高的速度。因為電流增大，氧化還原電位升高，電流減小，氧化還原電位降低，酸性蝕刻廢液輸送量升高，氧化還原電位降低，當酸性蝕刻廢液輸送量降低，氧化還原電位升高，當氧化還原值高於550MV時，需要很高的電流，酸性蝕刻廢液處理量小,不僅浪費電能,而且需要一定的設備,生產成本高，同時電流高,危險係數增大，不適合大規模生產，並且由於酸性蝕刻廢液處理量小，使得再生液的生產周期變長。因此氧化還原電位控制在480-550MV範圍內最優。實施例2如圖4所示，為本實施例再生液的氧化還原值與印製板蝕刻速度的關係，當氧化還原值範圍在300-460MV內時，蝕刻速度較低，達不到生產要求，蝕刻速度上升幅度較小，在300-460MV區間內，曲線較平緩，經過多次生產實踐發現，當氧化還原值達到480MV時，蝕刻速度突然有一大漲幅，當氧化還原值達到550MV時，蝕刻速度達到最大，在550-600MV區間內，曲線逐漸平緩，蝕刻速度幾乎保持不變，因此氧化還原值範圍控制在480-550MV內時，既保證了生產的再生液適應不同規格的蝕刻機，又能保證較高的速度。因為電流增大，氧化還原電位升高，電流減小，氧化還原電位降低，酸性蝕刻廢液輸送量升高，氧化還原電位降低，當酸性蝕刻廢液輸送量降低，氧化還原電位升高，當氧化還原值高於550MV時，需要很高的電流，酸性蝕刻廢液處理量小，不僅浪費電能，而且需要一定的設備，生產成本高，同時電流高，危險係數增大，不適合大規模生產，並且由於酸性蝕刻廢液處理量小，使得再生液的生產周期變長。因此氧化還原電位控制在480-550MV範圍內最優。本發明是一種在線的再生方法，不需要陰極液與陽極液混合來調節再生液，可使蝕刻液恢復原有的蝕刻效能，簡化了工藝步驟，不需增加設備，設備佔地面積小，電流密度大、產能高，降低了生產成本。再生系統、銅回收系統和陰極液循環系統是獨立的系統，這樣工藝過程簡化，易於控制，並且本方法及系統不產生廢氣，沒有廢液排出，廢液可以循環利用，屬綠色工藝。本發明並不限於以上最佳實施例所公開的方式，凡基於上述設計思路，進行簡單推演與替換，得到的具體的回收系統和回收再生方法，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法，包括在酸性蝕刻廢液進入電解槽進行通電電解時控制酸性蝕刻再生液氧化還原電位在480-550MV範圍內的步驟。
2.根據權利要求I所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，進一步的包括以下步驟 將再生的酸性蝕刻液送回蝕刻機進行蝕刻作業的步驟；以及 將陰極部分還原的銅粉分離回收的步驟。
3.根據權利要求I所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，其特徵在於所述通電電解電流範圍在2800-3200A內，酸性蝕刻廢液的輸送量範圍在2500_3500L/h內。
4.根據權利要求I所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，其特徵在於電解槽的陰極部分的上清液進入陰極液循環槽，陰極液循環槽中的陰極液抽入電解槽中的陰極 部分，其循環量控制範圍為1500 2500L/h。
5.根據權利要求I所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，其特徵在於所述電解槽的電極板為鈦材質，陽極板上塗有氧化銥塗層。
6.根據權利要求I所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收方法，其特徵在於在通電電解的10-12小時後，進行一次出銅處理。
全文摘要
本發明公開了一種印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法，其包括酸性蝕刻廢液在電解槽中通電電解時控制所述酸性蝕刻再生液氧化還原電位在480-550MV範圍內的步驟；該方法解決了現有技術生產的再生液需要陰極液調節，增加設備，佔用空間，成本高，工藝步驟複雜等缺陷，本發明所述的印製板酸性蝕刻廢液的再生和銅回收的方法不需要陰極液與陽極液混合的步驟，簡化了工藝步驟，節約了成本。
文檔編號C25C1/12GK102851730SQ20111018436
公開日2013年1月2日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者王成清 申請人:東莞市海力環保設備科技有限公司