一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢水環(huán)保處理及金屬銅回收領(lǐng)域，具體涉及一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，尤其是指印制電路板酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電子工業(yè)年增長(zhǎng)率超過20%，帶動(dòng)了印刷電路板((PCB)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)己成為世界最大的PCB生產(chǎn)中心。而蝕刻工藝又是目前制造PCB過程中必不可少的一個(gè)重要步驟，在印刷電路板生產(chǎn)過程中通常用酸性和堿性蝕刻工藝生產(chǎn)電路板，這些企業(yè)每年要產(chǎn)生大量的腐蝕性廢液。然而，作為蝕刻方式其中的一種，酸性蝕刻廢液的排放量就可達(dá)為8KT/d以上，如直接排放，后果將是災(zāi)難性的，此舉將嚴(yán)重污染環(huán)境，影響水中微生物的生存，破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，并且造成資源的巨大浪費(fèi)。
[0003]具體的，酸性蝕刻液主要包括鹽酸、鹽酸+氯酸鈉、鹽酸+雙氧水三種蝕刻藥水體系。經(jīng)使用后形成的酸性蝕刻廢液的主要成分為CuC12，HCl，NH4Cl或NaCl等，其中銅含量為85?155g/L，酸度為I?4N，密度為1.2?1.6g/ml。由上述數(shù)據(jù)更加說明酸性蝕刻廢液中可回收銅的空間巨大，而酸性蝕刻廢液高含量的酸度對(duì)環(huán)境構(gòu)成了巨大威脅。因此，研究和開發(fā)一種無任何廢液排放且可循環(huán)再生利用的回收裝置，具有極好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0004]目前，公知的從廢酸性蝕刻液中回收銅的方法包括以下幾種:
[0005]稀釋中和萃取法:此方法是在酸性蝕刻液中投入大量的NaOH、氨氣或氨水，通過中和，當(dāng)PH值為2-3時(shí)，進(jìn)行萃取銅。此方法雖然不產(chǎn)生氯氣，但會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢物，且設(shè)備投資大、NaOH、氨氣或氨水消耗量大。
[0006]置換法；此方法是在酸性蝕刻廢液中投入生鐵粉，利用鐵離子的活性置換金屬銅。該法在生產(chǎn)過程中會(huì)發(fā)熱并蒸發(fā)產(chǎn)生大量的水蒸氣和氫氣，置換完成后須排放大量廢水，其排放的廢水中含有大量鹽及Cl，污染環(huán)境。另外，蝕刻液也無法再生，造成浪費(fèi)。
[0007]隔膜電解法:此方法是采用活性耐Cl—陽極對(duì)酸性蝕刻廢液進(jìn)行隔膜電解，回收粉狀的銅。此方法在電解鹽酸溶液時(shí)產(chǎn)生大量的氫氣和氯氣，危險(xiǎn)性極高，且陽極消耗非?？?生產(chǎn)運(yùn)行成本極高。
[0008]硫酸萃取蒸餾法:此方法是在酸性蝕刻廢液中加入硫酸并進(jìn)行高溫蒸餾，利用硫酸與鹽酸的沸點(diǎn)不同，通過蒸餾分離回收HCl并生產(chǎn)硫酸銅。該法需加入大量的硫酸將CuCl2置換成硫酸銅，由于硫酸銅屬化工產(chǎn)品，需要有專門的化工生產(chǎn)資質(zhì)，然而，在電路板生產(chǎn)企業(yè)不具備生產(chǎn)資格。
[0009]以上四種廢酸性蝕刻液回收銅的方法存在各種不同的弊端，不利于應(yīng)用到生產(chǎn)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提一種低成本、無污染的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置。
[0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，包括過濾泵、電解槽、電流控制器、固液分離器、陰極液存儲(chǔ)槽以及混合槽；
[0013]所述電解槽被設(shè)置在其內(nèi)的陽離子膜分割成陰極室和陽極室，所述陰極室內(nèi)設(shè)置有陰極板，所述陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極板與陽極板分別與電流控制器相連；
[0014]所述過濾泵一端設(shè)置有蝕刻廢液入口，過濾泵的另一端通過管道分別與陰極室和陽極室相連；
[0015]所述固液分離器的輸入端連接有陰極室，所述固液分離器的輸出端連接有陰極液存儲(chǔ)槽；
[0016]所述陰極液存儲(chǔ)槽與陰極室通過管道連接形成獨(dú)立的閉路循環(huán)；
[0017]所述混合槽的輸入端分別連接有陽極室的輸出端和陰極液存儲(chǔ)槽的輸出端，所述混合槽還設(shè)置有再生液排出口。
[0018]本發(fā)明的創(chuàng)新理念為:主要是利用不同離子電極反應(yīng)的電極電位差來進(jìn)行控制和實(shí)現(xiàn)銅的回收與蝕刻液的再生循環(huán)利用，離子隔膜將電解槽分為陽極室和陰極室，其中陽極室作為蝕刻液再生區(qū)，陰極區(qū)作為銅回收區(qū)；在電解作用下，陽極室的一部分亞銅離子被氧化成銅離子作為再生液的組成部分存于混合槽，陽極室的另一部分亞銅離子透過離子隔膜進(jìn)入陰極室并與陰極室內(nèi)的亞銅離子一起被還原出銅粉析出；
[0019]其中，由于陽離子膜帶負(fù)電荷，通過電場(chǎng)作用，帶有正電荷的陽離子就可以通過陽離子膜，而陰離子因?yàn)橥耘懦舛荒芡ㄟ^，這種設(shè)置使得陽極室內(nèi)的亞銅離子和水可通過鹽離子膜進(jìn)入陰極室。
[0020]為了提高環(huán)保性能，避免在電解時(shí)，極板有氯氣和氫氣析出，作為改進(jìn)技術(shù)方案，所述的陰極板和陽極板使用鈦材質(zhì)，也可使用不銹鋼材質(zhì)，陽極板的表面還設(shè)置有鉬族金屬涂層。
[0021]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述過濾泵內(nèi)設(shè)置有過濾棉芯，過濾棉芯的優(yōu)選直徑為10-30英寸的規(guī)格。
[0022]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述固液分離器為離心機(jī)。
[0023]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述陰極室與離心機(jī)之間連接有砂泵，通過砂泵將含銅粉的陰極液抽入離心機(jī)中。
[0024]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述陰極液存儲(chǔ)槽設(shè)置有液位監(jiān)控儀。
[0025]作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述混合槽設(shè)置有比重計(jì)、酸度測(cè)量?jī)x和氧化還原值測(cè)量?jī)x。
[0026]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0027]1、本發(fā)明工藝過程簡(jiǎn)單，一步電解即可回收銅并使酸性蝕刻廢液得到再生；
[0028]2、工藝過程無“三廢”排放，滿足清潔生產(chǎn)工藝的要求:電解過程陰極析銅，陽極為氧化反應(yīng)，無氯氣等污染氣體產(chǎn)生，生產(chǎn)中無廢液排放；
[0029]3、除一次性設(shè)備投資外，生產(chǎn)中幾乎不消耗其他化學(xué)試劑，生產(chǎn)成本低；
[0030]4、陰極液存儲(chǔ)槽和陰極室之間保持液體循環(huán)狀態(tài)，保證陰極室中的液位和陰極液濃度的均勻性。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式不限于此。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，包括過濾泵5、電解槽1、電流控制器10、固液分離器2、陰極液存儲(chǔ)槽3以及混合槽4 ;電解槽I被設(shè)置在其內(nèi)的陽離子膜分割成陰極室7和陽極室8，陰極室7內(nèi)設(shè)置有陰極板，陽極室8內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極板7與陽極板8分別與電流控制器10相連；過濾泵5 —端設(shè)置有蝕刻廢液入口，蝕刻液入口與蝕刻生產(chǎn)線6相連，過濾泵5的另一端通過管道分別與陰極室7和陽極室8相連；固液分離器2的輸入端連接有陰極室7，固液分離器2的輸出端連接有陰極液存儲(chǔ)槽3 ;陰極液存儲(chǔ)槽3與陰極室7通過管道連接形成獨(dú)立的閉路循環(huán)；混合槽4的輸入端分別連接有陽極室8的輸出端和陰極液存儲(chǔ)槽3的輸出端，混合槽4還設(shè)置有再生液排出口，再生液排出口與蝕刻生產(chǎn)線6相連，用于將本發(fā)明處理的再生液投入到蝕刻生產(chǎn)線循環(huán)使用。
[0034]其中:
[0035]陰極板和陽極板使用鈦材質(zhì)，也可使用不銹鋼材質(zhì)，陽極板的表面還設(shè)置有鉬族金屬涂層；
[0036]過濾泵5內(nèi)設(shè)置有直徑為10-30英寸過濾棉芯，通過過濾泵5把存儲(chǔ)的廢酸性蝕刻液抽入電解槽I中，該過濾泵5同時(shí)起到過濾廢液中固體雜質(zhì)和結(jié)晶物的作用，以免對(duì)系統(tǒng)后續(xù)設(shè)備和裝置造成破壞；
[0037]固液分離器2為離心機(jī)，此裝置的作用是進(jìn)行固液分離，對(duì)固體銅粉進(jìn)行回收清潔；陰極室7與固液分離器2之間連接有砂泵9，通過砂泵9將含銅粉的陰極液抽入離心機(jī)中；
[0038]陰極液存儲(chǔ)槽3設(shè)置有液位監(jiān)控儀用于監(jiān)控陰極液存儲(chǔ)槽3內(nèi)的液位，控制液位在超出監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)后，通過溢流，使陰極液進(jìn)入到混合槽4中。
[0039]混合槽4設(shè)置有比重計(jì)、酸度測(cè)量?jī)x和氧化還原值測(cè)量?jī)x，通過比重計(jì)、酸度測(cè)量?jī)x和氧化還原值測(cè)量?jī)x等儀表來控制混合液的比例，使混合液能達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)。具體的，比重控制范圍為:1.2?1.3，酸度控制范圍:1.5?2.5N ;氧化還原值控制范圍為450?600mvo
[0040]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:包括過濾泵、電解槽、電流控制器、固液分離器、陰極液存儲(chǔ)槽以及混合槽； 所述電解槽被設(shè)置在其內(nèi)的陽離子膜分割成陰極室和陽極室，所述陰極室內(nèi)設(shè)置有陰極板，所述陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極板，陰極板與陽極板分別與電流控制器相連； 所述過濾泵一端設(shè)置有蝕刻廢液入口，過濾泵的另一端通過管道分別與陰極室和陽極室相連； 所述固液分離器的輸入端連接有陰極室，所述固液分離器的輸出端連接有陰極液存儲(chǔ)槽； 所述陰極液存儲(chǔ)槽與陰極室通過管道連接形成獨(dú)立的閉路循環(huán)； 所述混合槽的輸入端分別連接有陽極室的輸出端和陰極液存儲(chǔ)槽的輸出端，所述混合槽還設(shè)置有再生液排出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述的陰極板為鈦陽極板或不銹鋼陽極板，所述陰極板為鈦陰極板或不銹鋼陰極板，所述陽極板的表面還設(shè)置有鉬族金屬涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述過濾泵內(nèi)設(shè)置有過濾棉芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述固液分離器為離心機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述陰極室與離心機(jī)之間連接有砂泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述陰極液存儲(chǔ)槽設(shè)置有液位監(jiān)控儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，其特征在于:所述混合槽設(shè)置有比重計(jì)、酸度測(cè)量?jī)x和氧化還原值測(cè)量?jī)x。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種酸性蝕刻廢液再生及銅回收裝置，包括過濾泵、電解槽、電流控制器、固液分離器、陰極液存儲(chǔ)槽以及混合槽；電解槽被設(shè)置在其內(nèi)的陽離子膜分割成陰極室和陽極室，陰極室內(nèi)設(shè)置有陰極板，陽極室設(shè)置有陽極板，陰極板與陽極板分別與電流控制器相連；過濾泵一端設(shè)置有蝕刻廢液入口，另一端通過管道分別與陽極室和陽極室相連；固液分離器的輸入端連接有陰極室，輸出端連接有陰極液存儲(chǔ)槽；陰極液存儲(chǔ)槽與陰極室通過管道連接形成獨(dú)立的閉路循環(huán)；混合槽的輸入端分別連接有陽極室的輸出端和陰極液存儲(chǔ)槽的輸出端，混合槽還設(shè)置有再生液排出口。本發(fā)明工藝過程無“三廢”排放，且生產(chǎn)成本低。
【IPC分類】C23F1-46, C25C1-12
【公開號(hào)】CN104726866
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310728064
【發(fā)明人】張逸
【申請(qǐng)人】張逸
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月24日