專(zhuān)利名稱(chēng)：一種從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種從低含銅、鎳或其它低金屬含量廢液中提取回收高 純、致密、塊狀銅塊的設(shè)備，屬于冶金與工業(yè)廢棄物的資源化利用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著世界電子工業(yè)的穩(wěn)步增長(zhǎng)，我國(guó)的印制電路板(PCB)制造 也快速發(fā)展，其產(chǎn)量及產(chǎn)值已列居世界前列。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，2006年我 國(guó)的印制電路板產(chǎn)量為13000萬(wàn)平方米，每生產(chǎn)1萬(wàn)平方米電路板將產(chǎn)生50 一100噸重金屬?gòu)U液(以含銅廢液為主)，主要分為堿性蝕刻液、酸性蝕刻液、 低含銅綜合廢液等。由于堿性蝕刻液、酸性蝕刻液銅離子含量高達(dá)100克每 升以上，故回收價(jià)值高。低含銅綜合廢液是指在線路板生產(chǎn)過(guò)程中以化學(xué)銅、 黑化線、棕化線、內(nèi)層前處理、防焊前處理、化金、銀線、蝕薄銅、水平線、 OSP等工序產(chǎn)生的含銅的換缸液或換缸清洗水，統(tǒng)稱(chēng)低含銅廢液，主要成分 是Cu2+、 HC1、 H2S04、氧化劑、穩(wěn)定劑及其他添加劑等，含銅量低(2 45g/L)， 平均9 左右，以目前所具有的技術(shù)對(duì)如此低銅含量的廢液進(jìn)行回收處理， 企業(yè)無(wú)利可圖，因此現(xiàn)在大部分線路板生產(chǎn)企業(yè)只能以付費(fèi)的方式將低含銅 綜合廢液交由處理商處理。
當(dāng)前，我國(guó)仍然是一個(gè)資源短缺、環(huán)境脆弱的人口大國(guó)，合理利用資源 十分必要。將低含銅廢液中的有價(jià)金屬銅進(jìn)行有效的回收，使其產(chǎn)出高純、 致密、塊狀的陰極銅不僅可以實(shí)現(xiàn)資源的再利用，還可以解決當(dāng)前面對(duì)PCB 所產(chǎn)出的低含銅廢液所蘊(yùn)含的價(jià)值無(wú)人問(wèn)津的窘境，使PCB生產(chǎn)企業(yè)和廢水處理商獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。完全實(shí)現(xiàn)企業(yè)、社會(huì)，環(huán)保共贏。
目前，對(duì)PCB生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的低含銅廢水的回收處理技術(shù)有以下幾 種工藝中和沉淀法、萃取一電積法、普通的電積提取法。上述工藝中以中 和沉淀法使用最為普遍，但由于它們本身的局限性，都未能將低含銅廢水所 蘊(yùn)含的價(jià)值最大限度的利用起來(lái)。
中和沉淀法工藝的基本原理是氫氧化銅在水溶液中的濃度積很小，通過(guò) 調(diào)整溶液的PH值，使銅離子以氫氧化銅的形式沉淀析出，再加入絮凝劑和 過(guò)濾的方法達(dá)到回收除去低含銅廢液中銅離子的目的。該工藝的缺陷是產(chǎn)出
的污泥銅含量?jī)H2~5%，不利于下一步對(duì)銅的有效回收，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，如采
用火法的方法對(duì)其進(jìn)行回收將對(duì)環(huán)境造成二次污染。同時(shí)，在處理過(guò)程中需 消耗大量的堿和絮凝劑，處理成本較高，與所獲得的收益不成比例。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，而 提供一種從印制電路板所產(chǎn)生的銅離子含量低、化學(xué)成分復(fù)雜的廢液中回收 生產(chǎn)出高純度、致密、塊狀的銅板、工藝流程簡(jiǎn)單、操作便捷易控制、設(shè)備 投資少。運(yùn)行成本低、環(huán)保性能好的從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè)備。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這種從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè) 備包括循環(huán)槽、耐酸性腐蝕泵、電積桶、直流電源、清洗槽、干燥烘烤箱， 循環(huán)槽內(nèi)盛裝低含銅廢液，耐酸性腐蝕泵的進(jìn)液端連接連通循環(huán)槽，耐酸性 腐蝕泵的出液端連接連通電積桶底部進(jìn)液端，電積桶上部出液端返回連接連 通至循環(huán)槽，電積桶內(nèi)安裝有陰極桶，陰極桶由變頻電機(jī)傳動(dòng)作圓周旋轉(zhuǎn)， 陰極桶中心導(dǎo)電銅軸連接直流電源負(fù)端，電積桶陽(yáng)極連接直流電源正端，電積結(jié)束后的陰極桶及陰極銅的清洗干燥設(shè)備為清洗槽和干燥烘箱。
上述技術(shù)方案中，陰極銅從陰極桶上剝離下來(lái)后，干燥的烘烤箱溫度為
150—180°C，時(shí)間30分鐘。
上述技術(shù)方案中，陰極桶由1.5—2.0毫米厚的鈦板或不銹鋼板制作而成， 陰極桶與陰極導(dǎo)電銅排的接觸采用水銀接觸，在電積生產(chǎn)過(guò)程中陰極可以30 —60轉(zhuǎn)/分鐘的速度做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。。
上述技術(shù)方案中，陽(yáng)極桶由不溶解性的石墨板或表面涂覆貴金屬釕、銥 氧化物的鈦板制作而成。
上述技術(shù)方案中，低含銅廢液從電積桶底部進(jìn)入，為底部切向進(jìn)入，并 緊貼陰極表面旋轉(zhuǎn)上升，最后由電積桶上部流出；或者低含銅廢液通過(guò)噴淋 的方式噴至陰極表面；最大限度減少陰極表面的溶液層流層厚度，陰極表面 溶液處于湍流狀態(tài)。
上述技術(shù)方案中，循環(huán)槽頂端還通過(guò)管道和抽風(fēng)機(jī)連接尾氣回收塔。
上述技術(shù)方案中，電積桶可以為多個(gè)，串聯(lián)或并聯(lián)；串聯(lián)時(shí)，上一個(gè)電 積桶的出液端連接下一個(gè)電積桶的進(jìn)液端，最后一個(gè)電積桶的出液端連接至 循環(huán)槽；并聯(lián)時(shí)，所有電積桶底部進(jìn)液端連接耐酸性腐蝕泵的輸出端，所有 電積桶上部的出液端都連接至循環(huán)槽。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的特點(diǎn)和進(jìn)步
1.現(xiàn)有技術(shù)的中和沉淀法
該工藝的基本原理是氫氧化銅在水溶液中的濃度積很小，通過(guò)調(diào)整溶液 的PH值，使銅離子以氫氧化銅的形式沉淀析出，再加入絮凝劑和過(guò)濾的方 法達(dá)到回收除去低含銅廢液中銅離子的目的。該工藝的缺陷是產(chǎn)出的污泥銅含量?jī)H2~5%，不利于下一步對(duì)銅的有效回收，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，如采用火法的
方法對(duì)其進(jìn)行回收將對(duì)環(huán)境造成二次污染。同時(shí)，在處理過(guò)程中需消耗大量 的堿和絮凝劑，處理成本較高，與所獲得的收益不成比例。
2. 現(xiàn)有技術(shù)的萃取一 電積工藝
該工藝的原理是通過(guò)萃取劑對(duì)銅離子的選擇性吸附，將低含銅廢液中的 銅離子富集到萃取劑中，再用硫酸做反萃劑將萃取液中的銅離子反萃至硫酸 溶液中，最后通過(guò)平板式電積槽對(duì)高含銅的硫酸溶液進(jìn)行電積回收，得到高 純度、致密、塊狀的陰極銅產(chǎn)品。這一工藝能夠最終得到經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的陰極 銅產(chǎn)品，但是它也存在以下不足適應(yīng)范圍小，對(duì)含有硝酸、過(guò)氧化氫等強(qiáng) 氧化型物質(zhì)的低含銅廢液，萃取劑的使用壽命短。設(shè)備一次性投資大，不適 于低含銅廢液所具有的量小且分散的特點(diǎn)。工藝流程長(zhǎng)，不易控制。萃取劑 重復(fù)使用次數(shù)有限，運(yùn)行成本較高。
3. 現(xiàn)有技術(shù)的平板式電積處理工藝
該工藝為一種傳統(tǒng)的電積工藝，它的原理是在直流電的作用下，陰陽(yáng)極 進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，陰極上主要進(jìn)行銅離子和氫離子的得電子還原反應(yīng)，以 單質(zhì)銅和氫氣的形式析出。陽(yáng)極上進(jìn)行氫氧根離子和氯離子等陰離子的失電 子氧化反應(yīng)，以氧氣和氯氣等其它氣體的形式析出。利用平板式電積處理工
藝來(lái)處理低含銅廢液主要體現(xiàn)出以下缺點(diǎn)首先，它只能產(chǎn)出海綿銅粉，由 于沒(méi)有有效的方法對(duì)其進(jìn)行鈍化處理，使海綿銅粉的最終含銅量只有80 —
95%，經(jīng)濟(jì)價(jià)值大幅下降。其次它的電流效率只有不到65%，而每噸陰極銅 的能耗則高達(dá)6000—8000度電，處理成本相當(dāng)高。再一個(gè)就是它的產(chǎn)能不大， 如果通過(guò)提高陰極電流密度的方法來(lái)達(dá)到增大產(chǎn)能的目的，那么它的電流效率將會(huì)更低，而電能消耗將會(huì)進(jìn)一步提高。
4.本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)陰極處理技術(shù)
本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)陰極處理技術(shù)的產(chǎn)生是在平板式電積處理工藝的技術(shù)基 礎(chǔ)上進(jìn)行了有效的改進(jìn)和完善，使其形成了一種處理回收低含銅廢液的新技 術(shù)。它的主要技術(shù)原理是，通過(guò)旋轉(zhuǎn)陰極電積桶的設(shè)計(jì)和對(duì)循環(huán)量的控制及 電積液在陰極表面流動(dòng)方式的改變，達(dá)到強(qiáng)化電積液的循環(huán)效果，使陰極表 面的溶液處于湍流狀態(tài)，最大限度的降低低含銅廢液在電積過(guò)程中陰極表面 產(chǎn)生的銅離子溶差極化，達(dá)到彌補(bǔ)低含銅廢液由于銅離子含量過(guò)低對(duì)電積回 收過(guò)程的不利影響。使其更利于形成致密結(jié)晶即塊狀的陰極銅產(chǎn)品。
利用旋轉(zhuǎn)陰極處理技術(shù)處理回收低含銅廢液與現(xiàn)行處理回收技術(shù)相比具
有如下優(yōu)點(diǎn)l.旋轉(zhuǎn)陰極處理技術(shù)能夠從低含銅廢液中電積提取高純、致密、 塊狀的陰極銅產(chǎn)品。2.低含銅廢液經(jīng)旋轉(zhuǎn)陰極電積提銅后廢液的銅離子濃度可
降至0.5克每升，銅的回收率達(dá)到95—99%。陰極銅產(chǎn)品的純度達(dá)99.8% — 99.95%。 3.利用旋轉(zhuǎn)陰極處理技術(shù)處理低含銅廢液的生產(chǎn)成本低，提取一噸 銅的電耗在3500—4000度電以?xún)?nèi)。4.旋轉(zhuǎn)陰極設(shè)備制造成本低，處理工藝流 程短，便于操作控制。5.整個(gè)處理過(guò)程在一個(gè)封閉的體系中進(jìn)行，沒(méi)有任何有 毒有害氣體向大氣中排放，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保。

圖l為本實(shí)用新型設(shè)備示意圖2為本實(shí)用新型電積桶結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)注說(shuō)明
1——耐酸性腐蝕泵 2——電積桶 3"直流電源4——一循環(huán)槽5廢液貯槽6—一陰極導(dǎo)電銅軸
7——一尾氣回收塔8—清洗槽9_一陰極銅烘烤箱
10—一陽(yáng)極導(dǎo)電銅排11—一陽(yáng)極12——陰極桶
13—一進(jìn)液口14——出液口15—軸承
16—一密封圈17—一水銀杯18—皮帶
19—一變頻電機(jī)20——銅軸鋼套
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖，本實(shí)用新型從低含銅廢液中回收高純度銅塊的方法為首先 用耐酸性腐蝕泵1將低含銅廢液從循環(huán)槽4導(dǎo)入電積桶2，低含銅廢液從電積
桶2底部進(jìn)入，由電積桶2上部流出，并最終流回至循環(huán)槽4，與此同時(shí)，變 頻電機(jī)19帶動(dòng)電積桶2內(nèi)的陰極桶12作圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直流電源3向陰極 桶12和陽(yáng)極電積桶2接通直流電，陰極桶12上析出高純、致密、塊狀的銅， 當(dāng)電積液中銅離子濃度下降至0.5克/升以下，電積過(guò)程結(jié)束，關(guān)閉直流電源3、 陰極桶旋轉(zhuǎn)變頻電機(jī)19及耐酸性腐蝕泵1，取出陰極桶12放入溫水清洗槽8 中浸泡，再用冷水沖洗，然后將干凈的陰極銅從陰極桶12上剝離下來(lái)，再經(jīng) 干燥、冷卻，最終得到純度為99.8_99.95%的塊狀陰極銅產(chǎn)品。
上述帶動(dòng)陰極桶旋轉(zhuǎn)的變頻電機(jī)19轉(zhuǎn)速為30—60轉(zhuǎn)/每分鐘。作業(yè)中， 陰極電流密度控制在300 — 800安/每平方米。電積過(guò)程結(jié)束后，陰極桶12放 入溫水清洗槽中8浸泡，水溫80°C，浸泡時(shí)間30分鐘。陰極銅從陰極桶12 上剝離下來(lái)后，干燥的烘箱溫度為150 — 180。C，時(shí)間30分鐘。上述陰極桶 12由L5—2.0毫米厚的鈦板或不銹鋼板制作而成。上述低含銅廢液從電積桶 底部進(jìn)入，為底部切向進(jìn)入，并緊貼陰極表面旋轉(zhuǎn)上升，最后由電積桶上部流出；或者低含銅廢液通過(guò)噴淋的方式噴至陰極表面；最大限度減少陰極表 面的溶液層流層厚度，陰極表面溶液處于湍流狀態(tài)。
本實(shí)用新型的從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè)備包括循環(huán)槽4、耐酸性 腐蝕泵l、電積桶2、直流電源3、清洗槽8、干燥烘烤箱9，循環(huán)槽4內(nèi)盛裝 低含銅廢液，耐酸性腐蝕泵1的進(jìn)液端連接連通循環(huán)槽4，耐酸性腐蝕泵1的 出液端連接連通電積桶2底部進(jìn)液端，電積桶2上部出液端返回連接連通循 環(huán)槽4，電積桶2內(nèi)安裝有陰極桶12，陰極桶12由變頻電機(jī)19傳動(dòng)作圓周 旋轉(zhuǎn)，陰極桶12中心導(dǎo)電銅軸6連接直流電源3負(fù)端，電積桶12陽(yáng)極連接 直流電源3正端，電積結(jié)束后陰極桶12及陰極銅的清洗干燥設(shè)備為清洗槽8 和干燥烘烤箱9。
上述循環(huán)槽4頂端還通過(guò)管道和抽風(fēng)機(jī)連接尾氣回收塔7。
上述電積桶2可以為多個(gè)，串聯(lián)或并聯(lián)；串聯(lián)時(shí)，上一個(gè)電積桶的出液 端連接下一個(gè)電積桶的進(jìn)液端，最后一個(gè)電積桶的出液端連接至循環(huán)槽4;并 聯(lián)時(shí)，所有電積桶2底部進(jìn)液端連接耐酸性腐蝕泵1的輸出端，所有電積桶2 上部的出液端都連接至循環(huán)槽4。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明
本實(shí)用新型的生產(chǎn)方法是針對(duì)低含銅廢液的有價(jià)金屬銅資源回收，現(xiàn)在 以印制電路板生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出微蝕刻低含銅廢液為例進(jìn)行說(shuō)明。
首先，將微蝕刻低含銅廢液導(dǎo)入電積桶2和循環(huán)槽4，開(kāi)啟耐酸性腐蝕泵 1進(jìn)行電積液在整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)。開(kāi)啟旋轉(zhuǎn)陰極桶動(dòng)力提供變頻電機(jī)19， 并根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)變頻器，使陰極的旋轉(zhuǎn)速度在60轉(zhuǎn)每分鐘，并接通尾氣 回收塔7電源使其處于工作狀態(tài)。完成上述工作后通過(guò)直流電源3向電積桶200920062933.8 輸入直流電，開(kāi)始進(jìn)行印制電路板微蝕刻低含銅廢液的電積提銅。在電積過(guò) 程中可根據(jù)電積液中銅離子的下降程度進(jìn)行輸入電流強(qiáng)度的適當(dāng)調(diào)整，電流 強(qiáng)度的調(diào)整依據(jù)是保證陰極銅形成致密、塊狀結(jié)晶，不能形成粉狀結(jié)晶。當(dāng) 電積液的銅離子濃度下降至0.5克每升時(shí)，整個(gè)電積過(guò)程結(jié)束，斷開(kāi)電源。電
積后廢液排放至廢液貯槽5，進(jìn)入廢水站處理。將陰極桶12取出后放入清洗 槽8清洗，保證陰極銅表面沒(méi)有任何殘留電積液，清洗干凈后將陰極銅從陰 極桶12上完全剝離下來(lái)放入烘烤箱9烘烤，最終得到合格的陰極銅產(chǎn)品。
電積過(guò)程的主要電極反應(yīng)
陽(yáng)極上主要進(jìn)行氫氧根離子和氯離子的失電子反應(yīng) 40H—-4e—02+2H20 2Cl一-2e—Cl2
陰極上主要進(jìn)行銅離子的得電子反應(yīng)和副反應(yīng)氫離子的得電子反應(yīng)
Cu2++2e—Cu 2f+2e—H2 實(shí)施實(shí)例
1實(shí)施條件及工藝參數(shù)
處理微蝕刻液二價(jià)銅含量7克/升 電積液體積560升 電積液循環(huán)速度80升/分鐘 陰極旋轉(zhuǎn)速度60轉(zhuǎn)/分鐘 陰極有效面積0.7平方米 陰極電流密度400安/平方米
10槽電壓2.9-2.6伏2實(shí)施結(jié)果整個(gè)電積過(guò)程共進(jìn)行了 13.7小時(shí)，產(chǎn)出致密、塊狀的陰極銅3600克， 印制電路板微蝕刻低含銅廢液經(jīng)電積回收處理后銅離子濃度下降至0.5克 每升。經(jīng)計(jì)算，利用旋轉(zhuǎn)陰極技術(shù)處理回收印制電路板微蝕刻低含銅廢液中 有價(jià)金屬銅，它的陰極電流效率為80%、電能消耗為3500度每噸陰極銅、 印制電路板微蝕刻低含銅廢液的銅回收率為91.8%、陰極銅的純度達(dá)到 99.828%。ii
權(quán)利要求1、一種從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè)備，其特征在于包括循環(huán)槽、耐酸性腐蝕泵、電積桶、直流電源、清洗槽、干燥烘烤箱，循環(huán)槽內(nèi)盛裝低含銅廢液，耐酸性腐蝕泵的進(jìn)液端連接連通循環(huán)槽，耐酸性腐蝕泵的出液端連接連通電積桶底部進(jìn)液端，電積桶上部出液端返回連接連通至循環(huán)槽，電積桶內(nèi)安裝有陰極桶，陰極桶由變頻電機(jī)傳動(dòng)作圓周旋轉(zhuǎn)，陰極桶中心導(dǎo)電銅軸連接直流電源負(fù)端，電積桶陽(yáng)極連接直流電源正端，電積結(jié)束的后陰極桶及陰極銅的清洗干燥設(shè)備為清洗槽和干燥烘箱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從低含銅廢液中回收高純度銅塊的設(shè)備，其特 征在于電積桶可以為多個(gè)，串聯(lián)或并聯(lián)；串聯(lián)時(shí)，上一個(gè)電積桶的出液端 連接下一個(gè)電積桶的進(jìn)液端，最后一個(gè)電積桶的出液端連接至循環(huán)槽；并聯(lián) 時(shí)，所有電積桶底部進(jìn)液端連接耐酸性腐蝕泵的輸出端，所有電積桶上部的 出液端都連接至循環(huán)槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的從低含銅廢液中回收高純度銅塊的設(shè)備，其特 征在于陰極桶由1.5_2.0毫米厚的鈦板或不銹鋼板制作而成,陰極桶與陰極 導(dǎo)電銅排的接觸采用水銀接觸，在電積生產(chǎn)過(guò)程中陰極可以30—60轉(zhuǎn)/分鐘的 速度做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
專(zhuān)利摘要一種從低含銅廢液中回收高純銅塊的設(shè)備，包括循環(huán)槽、耐酸性腐蝕泵、電積桶、直流電源、清洗槽、干燥烘烤箱，循環(huán)槽內(nèi)盛裝低含銅廢液，耐酸性腐蝕泵的進(jìn)液端連接連通循環(huán)槽，耐酸性腐蝕泵的出液端連接連通電積桶底部進(jìn)液端，電積桶上部出液端返回連接連通至循環(huán)槽，電積桶內(nèi)安裝有陰極桶，陰極桶由變頻電機(jī)傳動(dòng)作圓周旋轉(zhuǎn)，陰極桶中心導(dǎo)電銅軸連接直流電源負(fù)端，電積桶陽(yáng)極連接直流電源正端，電積結(jié)束的后陰極桶及陰極銅的清洗干燥設(shè)備為清洗槽和干燥烘箱。本實(shí)用新型工藝流程簡(jiǎn)單，操作便捷易控制，設(shè)備投資少，運(yùn)動(dòng)成本低，環(huán)保性能好，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。
文檔編號(hào)C25C1/12GK201411492SQ20092006293
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
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