專利名稱：含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝕刻組合物的再生方法，特別是涉及一種使含有二價鎳離子和二價鐵離子的三氯化鐵蝕刻廢液降低鎳含量得以再生利用的方法。
背景技術(shù)：
平板蔭罩是彩色顯像管的關(guān)鍵部件之一，是一個重要的選色元件。小屏幕彩色電視機的顯像管一般采用AK鋼(含鐵99.95％)生產(chǎn)蔭罩，因為原料中不含鎳，所以蔭罩生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的三氯化鐵蝕刻廢液只含有二價鐵離子，補充適量的氯元素該三氯化鐵蝕刻廢液即可再生利用。隨著彩色電視機趨向大屏幕、數(shù)字化、全平化、高清晰度發(fā)展，顯像管及顯示器蔭罩大都采用INVER鋼材料制造，INVER鋼中文名稱為“殷鋼”其含有鐵及35.5％～36.5％的鎳，殷鋼具有熱膨脹系數(shù)小、強度高等優(yōu)點，使用殷鋼生產(chǎn)蔭罩能使得陰極射線管取得最佳色彩純度，因此在大尺寸顯像管及顯示器蔭罩生產(chǎn)中殷鋼的應用非常廣泛。采用殷鋼生產(chǎn)蔭罩，三氯化鐵是目前最常用的蝕刻劑。在蝕刻工藝中，三氯化鐵中三價鐵離子被金屬鐵和鎳還原為二價鐵離子，金屬鐵和鎳則分別轉(zhuǎn)化為二價鐵離子和二價鎳離子被溶解到蝕刻液中。隨著蝕刻過程的進行，三氯化鐵蝕刻液中鎳離子的濃度會越來越高，導致蔭罩刻蝕孔粗糙度升高，蝕刻質(zhì)量下降。一般來講三氯化鐵蝕刻液中鎳離子的濃度不能超過2％，否則就必須更換蝕刻液。在大尺寸顯像管及顯示器蔭罩生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含鎳三氯化鐵蝕刻廢液，如果要使上述蝕刻廢液再生利用，則必須降低蝕刻廢液中鎳離子的含量(濃度)。
目前大多數(shù)生產(chǎn)廠家對含鎳三氯化鐵蝕刻廢液采用純鐵還原法進行處理，該方法包括將過量的純鐵投入到含鎳三氯化鐵蝕刻廢液中進行還原反應，使全部三氯化鐵還原成二氯化鐵，二價鎳離子還原成金屬鎳，并將鎳吸附共沉在過量的鐵中，用固液分離的方法使鎳鐵混合粉末與二氯化鐵溶液分離，再將二氯化鐵溶液重新注氯氧化成三氯化鐵蝕刻液。如日本專利JP5140667中提出的鐵粉置換反應除鎳的方法。在該方法中，用鐵粉與三氯化鐵廢液混合，三氯化鐵還原成二氯化鐵，過量的鐵粉又置換溶液中的二價鎳離子使金屬鎳沉淀下來。除鎳后的二氯化鐵用氯氣氧化成三氯化鐵，重新用作蝕刻液。該方法中加入的鐵粉量必須是過量的，因此，回收鎳的品位相當?shù)?，沒有進一步的使用價值，而且大量投入純鐵增加了生產(chǎn)成本。日本專利JP8269745中提出了一種先濃縮結(jié)晶，再對母液電解分離回收鎳的方法。在該方法中，先將含鎳的三氯化鐵廢液濃縮結(jié)晶，結(jié)晶出含鎳較低的三氯化鐵晶體，然后對結(jié)晶后的三氯化鐵母液進行電解，在陰極有鐵鎳合金析出，在陽極有氯氣析出。該方法鎳的回收率較高，但由于電解過程中有氯氣析出，對設備腐蝕比較大，操作成本較高。日本專利JP10046370中提出了濃縮結(jié)晶分離鎳的方法。在該方法中，含有鎳的三氯化鐵蝕刻廢液先濃縮結(jié)晶，分離出含鎳量較低的三氯化鐵晶體，其母液經(jīng)反復結(jié)晶，鎳離子被富集，達到分離鎳的目的。但是該方法步驟多，浪費大，效率很低。中國發(fā)明專利申請?zhí)?2116014.7，公開號是1386906，名稱為“含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的除鎳方法”公開了一種對含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的除鎳方法，步驟包括(1)在蝕刻廢液中加入鐵粉或鱗狀鐵皮，進行還原反應，(2)加熱反應混合物至55℃-95℃，再往其中加入鐵粉和硫磺粉，進行二價鎳的沉淀反應，(3)往55℃-95℃的反應混合物中，或者繼續(xù)加入鐵粉和硫磺粉，或者加入鐵粉和砷化合物，或者加入鐵粉和銻化合物，進一步進行二價鎳的沉淀反應，然后過濾。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?0127588.7，公開號是1309194，名稱為“含鎳三氯化鐵蝕刻廢液再生和鎳回收方法”公開了一種含鎳三氯化鐵刻蝕廢液再生和鎳回收方法，該發(fā)明以硫化氫氣體為沉淀劑，將Ni2+從三氯化鐵刻蝕廢液中以NiS沉淀出來，使得Ni2+與Fe2+分離。Fe2+再經(jīng)氯氣氧化成Fe3+，除鎳后的三氯化鐵溶液可重新用作刻蝕液。上述兩件中國專利公開的方法均能有效地將鎳從三氯化鐵刻蝕廢液中分離出來使三氯化鐵刻蝕廢液再生利用，但是上述專利方法均需要在含鎳三氯化鐵刻蝕廢液中添加大量高純度的鐵和含硫或含砷、含銻的化工原料，大量純鐵的投入增加了生產(chǎn)成本，同時處理過程中三氯化鐵轉(zhuǎn)化成二氯化鐵補氯后三氯化鐵總量增加近三分之一給精確控制刻蝕液中三氯化鐵的含量增加了麻煩；另一方面含硫、含砷、含銻化工原料的使用既容易造成環(huán)境污染又不可避免的給三氯化鐵刻蝕液引入雜質(zhì)增加了三氯化鐵刻蝕液再生利用后品質(zhì)控制的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有含鎳三氯化鐵蝕刻廢液再生方法生產(chǎn)成本高、操作復雜和容易引入新雜質(zhì)等方面存在的不足，提供一種生產(chǎn)成本低、操作步驟簡單、不引入新雜質(zhì)的含鎳三氯化鐵蝕刻廢液再生方法。
為了實現(xiàn)發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，依次包括如下步驟(a)將含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱到600℃～700℃焙燒一定時間，所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的進料速度為4.3Kg/min～4.7Kg/min；(b)向所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)，然后將固液兩相分離；(c)步驟b得到的固體物質(zhì)與鹽酸反應，得到三氯化鐵蝕刻液。
步驟(a)中所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒時間為10小時。
步驟(b)中所述向焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)采用二次逆流浸出的形式，所述焙燒產(chǎn)物與水的體積比為1∶2，浸出溫度為45℃～60℃，攪拌速度為83r/h。
步驟(c)中所述固體物質(zhì)與28％的鹽酸反應，溫度控制為95℃，攪拌速度控制為130r/h，反應時間為2小時～3小時。
步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.06％。
步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.03％。
步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液在66℃時比重為1.475g/cm3。
本發(fā)明的有益效果是，所述發(fā)明通過焙燒過程中進料速度、溫度、時間的控制，使含鎳三氯化鐵蝕刻廢液焙燒烘干氧化成氧化鐵、二氯化鎳的固體混合物及少量殘余鹽酸，然后通過對焙燒產(chǎn)物物料浸出過程中的相比、溫度、時間、攪拌速度的控制使氧化鐵與二氯化鎳分離，最后控制氧化鐵在酸溶過程中的相比、溫度、轉(zhuǎn)速、時間等參數(shù)使氧化鐵酸溶成三氯化鐵蝕刻液供大屏幕彩色顯像管蔭罩生產(chǎn)使用。本發(fā)明中所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液再生方法，生產(chǎn)成本低、操作簡單，可以有效的實現(xiàn)鎳、鐵分離，是一種環(huán)保經(jīng)濟型處理含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的方法。


圖1是含鎳三氯化鐵蝕刻廢液再生方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明進一步詳細描述一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，依次包括如下步驟(a)將含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱到600℃～700℃焙燒一定時間，所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的進料速度為4.3Kg/min～4.7Kg/min；(b)向所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)，然后將固液兩相分離；(c)步驟b得到的固體物質(zhì)與鹽酸反應，得到三氯化鐵蝕刻液，如圖1所示。
含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的基本組成為鎳1.5-2.5％、二價鐵6.5％、游離鹽酸0.3-0.5％、其余為三價鐵，所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液在66℃時的比重為1.48g/cm3。上述步驟中發(fā)生的化學反應有
含鎳三氯化鐵蝕刻廢液中的二價鐵離子、三價鐵離子在高溫焙燒中轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w氧化鐵，而鎳由于化學惰性比較高，二價鎳離子在600℃～700℃的焙燒中將不發(fā)生化學變化，依然以二氯化鎳可溶性鹽的形態(tài)存在。因此含鎳三氯化鐵蝕刻廢液經(jīng)過焙燒后的產(chǎn)物可以加水溶解其中的二氯化鎳鹽實現(xiàn)鎳、鐵的分離。步驟(a)中所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒時間為10小時。步驟(b)中所述向焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)采用二次逆流浸出的形式，所述焙燒產(chǎn)物與水的體積比為1∶2，浸出溫度為45℃～60℃，攪拌速度為83r/h。步驟(c)中所述固體物質(zhì)與28％的鹽酸反應，溫度控制為95℃，攪拌速度控制為130r/h，反應時間為2小時～3小時。步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.06％。步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.03％。步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液66℃比重為1.475g/cm3。
實施例1將一定量的含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱焙燒，溫度控制為700℃以下，物料焙燒的進料速度為4.7Kg/min，焙燒時間10個小時。含鎳三氯化鐵蝕刻廢液經(jīng)過焙燒得到一些固體的焙燒產(chǎn)物，向焙燒產(chǎn)物中加水采用二次逆流浸出的形式溶解其中的可溶性鎳鹽，所述焙燒產(chǎn)物與水的體積比為1∶2，浸出溫度為60℃，攪拌速度為83r/h，然后將固液兩相分離，經(jīng)測定液體為二氯化鎳的水溶液，固體的絕大多數(shù)為三價氧化鐵。將得到的三價氧化鐵在95℃攪拌速度130轉(zhuǎn)/小時條件下與28％的鹽酸反應，反應時間為3小時，得到成品的三氯化鐵蝕刻液，并且測定出該三氯化鐵蝕刻液66℃的比重為1.475g/cm3，蝕刻液中鎳離子的含量小于0.06％。該蝕刻液可供大屏幕彩色顯像管及顯示器蔭罩蝕刻生產(chǎn)使用。
實施例2將一定量的含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱焙燒，溫度控制為600℃以下，物料焙燒的進料速度為4.3Kg/min，焙燒時間10個小時。含鎳三氯化鐵蝕刻廢液經(jīng)過焙燒得到一些固體的焙燒產(chǎn)物，向焙燒產(chǎn)物中加水采用二次逆流浸出的形式溶解其中的可溶性鎳鹽，所述焙燒產(chǎn)物與水的體積比為1∶2，浸出溫度為45℃，攪拌速度為83r/h，然后將固液兩相分離，經(jīng)測定液體為二氯化鎳的水溶液，固體的絕大多數(shù)為三價氧化鐵。將得到的三價氧化鐵在95℃攪拌速度130轉(zhuǎn)/小時條件下與28％的鹽酸反應，反應時間為2小時，得到成品的三氯化鐵蝕刻液，并且測定出該三氯化鐵蝕刻液66℃的比重為1.475g/cm3，蝕刻液中鎳離子的含量小于0.03％。該蝕刻液可供大屏幕彩色顯像管及顯示器蔭罩蝕刻生產(chǎn)使用。
權(quán)利要求
1.一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于依次包括如下步驟(a)將含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱到600℃～700℃焙燒一定時間，所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的進料速度為4.3Kg/min～4.7Kg/min；(b)向所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)，然后將固液兩相分離；(c)步驟b得到的固體物質(zhì)與鹽酸反應，得到三氯化鐵蝕刻液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(a)中所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒時間為10小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(b)中所述向焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)采用二次逆流浸出的形式，所述焙燒產(chǎn)物與水的體積比為1∶2，浸出溫度為45℃～60℃，攪拌速度為83r/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(c)中所述固體物質(zhì)與28％的鹽酸反應，溫度控制為95℃，攪拌速度控制為130r/h，反應時間為2小時～3小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.06％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液含鎳量小于0.03％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，其特征在于步驟(c)中所述三氯化鐵蝕刻液在66℃時比重為1.475g/cm3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的再生方法，依次包括如下步驟(a)將含鎳三氯化鐵蝕刻廢液加熱到600℃～700℃焙燒一定時間，所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的進料速度為4.3Kg/min～4.7Kg/min；(b)向所述含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的焙燒產(chǎn)物中添加一定量的水溶解其中的可溶物質(zhì)，然后將固液兩相分離；(c)步驟b得到的固體物質(zhì)與鹽酸反應，得到三氯化鐵蝕刻液。該方法生產(chǎn)成本低、操作簡單，可以有效的將鎳、鐵分離，最終得到的三氯化鐵蝕刻液中鎳含量低于0.03％，是一種環(huán)保經(jīng)濟型處理含鎳三氯化鐵蝕刻廢液的方法。
文檔編號C23F1/46GK1566401SQ03116558
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月29日
發(fā)明者李華, 李文煥, 蔡體偉 申請人:上海新芝電子有限公司