专利名称：一种印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法
技术领域：
本发明涉及原材料的回收利用领域，尤其是涉及一种印制板酸性蚀刻废液的蚀刻液再生和铜回收方法。
背景技术：
近20年来，我国PCB行业一直保持高于10 %的年增长速度，目前有多种规模的PCB企业近5000家，年产量达到3亿平方米。中国PCB工业要想持续快速发展，必须走清洁生产的道路。蚀刻废液含有大量的铜氨络离子、氨水、氯化物及其他无机盐类，废泥渣和废边料中都含有可以回收利用的重金属。目前，国内大多数PCB企业一般都是将废蚀刻液卖给专门的公司进行处理，这种处理方式存在着严重的弊病，如没有处理彻底就排放到大自然中将会造成灾难性的后果。
目前，传统处理废酸性蚀刻液的方法生产的再生液无法达到生产作业的要求，效率低，生产周期长，工艺步骤复杂等缺陷，同时又有大量的废水和废气的产生。
发明内容
本发明提供了一种印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法，以解决现有技术生产的再生液进入蚀刻作业生产线时的影响蚀刻速度，并且生产的再生液需要阴极液调节，不仅增加设备，占用空间，成本高，工艺步骤复杂，蚀刻作业周期长等缺陷。本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法，其包括在酸性蚀刻废液进入电解槽进行通电电解时控制酸性蚀刻再生液氧化还原电位在480-550MV范围内的步骤。所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，进一步的包括以下步骤将再生的酸性蚀刻液送回蚀刻机进行蚀刻作业的步骤；以及将阴极部分还原的铜粉分离回收的步骤。所述通电电解的电解电流范围在2800-3200A内，酸性蚀刻废液的输送量范围在2500-3500L/h 内。所述电解槽的阴极部分的上清液进入阴极液循环槽，阴极液循环槽中的阴极液抽入电解槽中的阴极部分，其循环量控制范围为1500 2500L/h。所述电解槽的电极板为钛材质，阳极板上涂有氧化铱涂层。所述的通电电解时所述的酸性蚀刻再生液中比重控制范围为I. 2-1. 4g/ml，酸度控制范围为1.0-2. 5mol/L。所述电解槽的阴极部分的阴极液中铜离子浓度的控制范围为15_25g/L。通电电解的10-12小时后，进行一次出铜处理。所述电解槽中设有阳离子隔膜，将电解槽分为阳极和阴极部分，阳极与阴极部分分别设有阳极板和阴极板，阳极板和阴极板分别与电流控制装置连接，电极板为钛材质，阳极板上涂有氧化铱涂层，氧化铱涂层可以吸附产生的氯气，避免了有毒气体的排放，使阳极液恢复其再生效能，氧化还原电位达到要求，提高其再生能力，并且不需阴极液与阳极液混合来调节阳极液，使其恢复效能；酸性蚀刻废液进入电解槽的阳极部分，通电电解过程中，废液在阳极部分中发生氧化反应，通过控制电解电流范围为2800-3200A，控制酸性蚀刻废液的输送量为2500-3500L/h，进而控制再生液的氧化还原电位480-550MV，阳极液的再生能力提高，蚀刻速度提高，再生的酸性蚀刻液送回蚀刻生产机进行蚀刻作业；电解槽中的阴极部分中的阴极液由酸性蚀刻废液稀释而成，在通电电解过程中，阴极液发生还原反应，其中的铜离子还原成金属单质铜粉，用固液分离装置将铜粉分离出来；电解槽的阴极部分与阴极循环槽形成闭路循环系统，阴极部分的上清液流入阴极液循环槽，再经阴极液循环槽流回阴极部分，达到阴极液的循环利用。本发明是一种在线的再生方法，生产的再生液可以显著提高蚀刻作业的蚀刻速度，且不需要阴极液与阳极液混合来调节再生液，可使蚀刻液恢复较高的蚀刻效能，简化了·工艺步骤，不需增加设备，设备占地面积小，电流密度大、产能高，降低了生产成本。再生系统、铜回收系统和阴极液循环系统是独立的系统，这样工艺过程简化，易于控制，并且本方法及系统不产生废气，没有废液排出，废液可以循环利用，属绿色工艺。
图I为本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的系统结构示意图；图2为本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的工艺流程图；图3为本发明所述的再生液的氧化还原值与印制板蚀刻速度的关系图；图4为本发明所述的再生液的氧化还原值与印制板蚀刻速度的关系图。附图标记I-电解槽，2-阴极液循环槽，3-固液分离装置，4-阳极液存储槽，5-废液过滤装置，6-酸性蚀刻机，7-电解槽阳极部分，8-电解槽阴极部分，9-阴极液残液槽，10-废液中转缸。
具体实施例方式如图I所示，为本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收系统的结构示意图，印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收系统包括电解槽1，阴极液循环槽2，固液分离装置3，阳极液存储槽4，废液过滤装置5，酸性蚀刻机6，电解槽阳极部分7，电解槽阴极部分8，阴极液残液槽9，废液中转缸10。电解再生系统包括阳极液存储槽4，废液过滤装置5，酸性蚀刻机6，电解槽阳极部分7，废液中转缸10，电解槽阳极部分7通过管道与阳极液存储槽4连通，阳极液存储槽4通过管道与酸性蚀刻机6连通，酸性蚀刻机6与废液中转缸10连通，废液中转缸10与废液过滤装置5连通，废液过滤装置5与电解槽的阳极部分7连通。所述的电解槽中设有阳离子隔膜，将电解槽分为阳极部分7和阴极部分8，阳离子隔膜相当于选择性透过膜，阳极液中的阳离子可以透过离子隔膜进入到阴极部分，而阴极液中的阴离子不能透过阳离子隔膜，这样阳极液中的铜离子可以透过膜进入阴极部分8中，降低阳极液中铜离子的浓度，所述的阳极液为再生液，使再生液的效能提高。阳极部分7和阴极部分8内分别设有阳极板和阴极板.优选的，所述的阳极板与阴极板为钛材料制成，阳极板表面涂有一钼族贵金属涂层，涂层优选为氧化铱，氧化铱涂层可以吸附氯气，当电解槽内发生氧化还原反应时，不会有氯气和氢气的析出，从而没有废气排放，不污染环境，具有环保性。阴极板和阳极板分别与高频整流机连接，电流控制装置与电解槽的电极板通过铜排连接，电流控制装置控制通电电流在2800-3200A范围内。铜回收系统包括阴极液循环槽2，固液分离装置3，电解槽阴极部分8，阴极液残液槽9。电解槽的阴极部分8与固液分离装置3通过管道连通，固液分离装置3通过管道与阴极液残液槽9连通，阴极液残液槽9通过管道与电解槽的阴极部分8连通。电解槽阴极部分8电解产生的阴极液经固液分离装置将铜粉分离出来，剩下的阴极液进入到阴极液残液槽9中存储，用于补充到电解槽的阴极部分中，阴极液可以循环利用，不产生废液。在电解槽阴极部分8与阴极液循环槽10形成闭路循环系统。电解槽阴极部分8的上清液进入阴极液循环槽10，然后流入电解槽阴极部分8，起到调节阴极部分8的阴极液中铜离子浓度， 使阴极液达到电解要求，达到阴极液的循环利用，同时降低了固液分离装置过滤流量，降低了固液分离装置的负荷，提高了铜回收的收率。酸性蚀刻机6产生的酸性蚀刻废液经过废液中转缸10，再经过废液过滤装置5过滤，进入到电解槽阳极部分7中电解，输送量范围为2500-3500L/h，酸性蚀刻废液发生氧化反应，电解电流控制范围为2800-3200A，经过多次实践发现控制再生液氧化还原电位在480-550MV以内，可以显著提高蚀刻作业机的蚀刻速度，提高了印制板生产效率，缩短生产周期，且再生液不需要阴极液与阳极液混合，用阴极液调节阳极液，就可使阳极液达到蚀刻作业要求，简化工艺步骤。氧化还原电位根据废液输送量进行调节。当氧化还原电位超过550MV时增大蚀刻废液的输送量；当氧化还原电位低于480MV时，减小蚀刻废液的输送量。调整范围要在要求的输送量内，还不能使氧化还原电位在480-550MV内，就要调整整流机的电流大小，电流增大，氧化还原电位升高，电流减小，氧化还原电位降低。阳极液中的亚铜络离子氧化成铜络离子。电解前，阴极液由酸性蚀刻废液用水稀释而成，其铜离子的浓度控制范围为15-25g/L。阳极液与阴极液存在一定的铜浓度差。通电电解时，在化学势的作用下，阳极液中的部分铜离子透过阳离子隔膜进入到阴极液中，从而使阳极部分的酸性蚀刻液中铜离子浓度下降至一定的范围，从而使阳极部分的酸性蚀刻液的化学组成、氧化还原电位及铜离子浓度恢复如初，所述的酸性蚀刻再生液的比重范围为I. 2-1. 4g/ml，酸度控制范围为I. 0-2. 5摩尔/升，氧化还原电位控制范围为480-550MV。再生的酸性蚀刻液，经阳极液存储槽4，然后进入酸性蚀刻机6，酸性蚀刻机6上产生的废液经过过滤再进入电解槽电解，达到酸性蚀刻废液的循环利用。阴极部分8的阴极液经固液分离装置2将铜粉分离出来，可直接销售，也可压成团后销售。在通电电解的12小时后，进行一次出铜处理。电解再生系统和回收铜系统是互为独立的，电解再生系统在工作时，回收铜系统停止工作；电解再生系统在电解10-12个小时后必须进行一次回收铜处理，否则产生的过多容易造成堵塞管路，使阴阳极短接。如图2所示，为本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的工艺流程示意图，酸性蚀刻废液经过滤去除杂质，进入电解槽电解，再生的酸性蚀刻液进入到阳极液存储槽，当阳极液存储槽达到一定量时,再生的酸性蚀刻液进入酸性蚀刻生产线,酸性蚀刻生产线产生的酸性蚀刻废液经过废液中转缸,再经过滤进入到电解槽,形成酸性蚀刻液再生的循环利用；电解槽阴极部分产生的阴极液中含有铜粉，阴极液经过固液过滤分离，将分离出来的铜粉洗干净后装袋，剩下的阴极液进入到阴极液残液槽，当达到一定量后，进入电解槽的阴极部分，达到阴极液的循环利用，电解槽阴极部分与阴极液循环槽形成闭路循环，阴极液循环槽用于调节阴极部分中阴极液的铜离子浓度，使其达到电解要求。下述实施例中所用蚀刻机名称为宇宙蚀刻机，生产厂家为东莞市长安金梦喷雾净化设备有限公司，规格为三段式蚀刻机，底铜厚度为I盎司，即铜厚为35微米，蚀刻参数温度50°C，酸度为2mol/L，铜含量145g/L，比重为I. 26。实施例I
如图3所示，为本实施例再生液的氧化还原值与印制板蚀刻速度的关系，当氧化还原值范围在300-460MV内时，蚀刻速度上升幅度较小，在300-460MV区间内，曲线较平缓，经过多次生产实践发现，当氧化还原值达到480MV时，蚀刻速度突然有一大涨幅，当氧化还原值达到550MV时，蚀刻速度达到最大，在550-600MV区间内，曲线逐渐平缓，蚀刻速度几乎没有涨幅，蚀刻速度几乎不变，因此氧化还原值范围控制在480-550MV内时，既保证了生产的再生液适应不同规格的蚀刻机，又能保证较高的速度。因为电流增大，氧化还原电位升高，电流减小，氧化还原电位降低，酸性蚀刻废液输送量升高，氧化还原电位降低，当酸性蚀刻废液输送量降低，氧化还原电位升高，当氧化还原值高于550MV时，需要很高的电流，酸性蚀刻废液处理量小,不仅浪费电能,而且需要一定的设备,生产成本高，同时电流高,危险系数增大，不适合大规模生产，并且由于酸性蚀刻废液处理量小，使得再生液的生产周期变长。因此氧化还原电位控制在480-550MV范围内最优。实施例2如图4所示，为本实施例再生液的氧化还原值与印制板蚀刻速度的关系，当氧化还原值范围在300-460MV内时，蚀刻速度较低，达不到生产要求，蚀刻速度上升幅度较小，在300-460MV区间内，曲线较平缓，经过多次生产实践发现，当氧化还原值达到480MV时，蚀刻速度突然有一大涨幅，当氧化还原值达到550MV时，蚀刻速度达到最大，在550-600MV区间内，曲线逐渐平缓，蚀刻速度几乎保持不变，因此氧化还原值范围控制在480-550MV内时，既保证了生产的再生液适应不同规格的蚀刻机，又能保证较高的速度。因为电流增大，氧化还原电位升高，电流减小，氧化还原电位降低，酸性蚀刻废液输送量升高，氧化还原电位降低，当酸性蚀刻废液输送量降低，氧化还原电位升高，当氧化还原值高于550MV时，需要很高的电流，酸性蚀刻废液处理量小，不仅浪费电能，而且需要一定的设备，生产成本高，同时电流高，危险系数增大，不适合大规模生产，并且由于酸性蚀刻废液处理量小，使得再生液的生产周期变长。因此氧化还原电位控制在480-550MV范围内最优。本发明是一种在线的再生方法，不需要阴极液与阳极液混合来调节再生液，可使蚀刻液恢复原有的蚀刻效能，简化了工艺步骤，不需增加设备，设备占地面积小，电流密度大、产能高，降低了生产成本。再生系统、铜回收系统和阴极液循环系统是独立的系统，这样工艺过程简化，易于控制，并且本方法及系统不产生废气，没有废液排出，废液可以循环利用，属绿色工艺。本发明并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述设计思路，进行简单推演与替换，得到的具体的回收系统和回收再生方法，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法，包括在酸性蚀刻废液进入电解槽进行通电电解时控制酸性蚀刻再生液氧化还原电位在480-550MV范围内的步骤。
2.根据权利要求I所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，进一步的包括以下步骤 将再生的酸性蚀刻液送回蚀刻机进行蚀刻作业的步骤；以及 将阴极部分还原的铜粉分离回收的步骤。
3.根据权利要求I所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，其特征在于所述通电电解电流范围在2800-3200A内，酸性蚀刻废液的输送量范围在2500_3500L/h内。
4.根据权利要求I所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，其特征在于电解槽的阴极部分的上清液进入阴极液循环槽，阴极液循环槽中的阴极液抽入电解槽中的阴极 部分，其循环量控制范围为1500 2500L/h。
5.根据权利要求I所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，其特征在于所述电解槽的电极板为钛材质，阳极板上涂有氧化铱涂层。
6.根据权利要求I所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收方法，其特征在于在通电电解的10-12小时后，进行一次出铜处理。
全文摘要
本发明公开了一种印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法，其包括酸性蚀刻废液在电解槽中通电电解时控制所述酸性蚀刻再生液氧化还原电位在480-550MV范围内的步骤；该方法解决了现有技术生产的再生液需要阴极液调节，增加设备，占用空间，成本高，工艺步骤复杂等缺陷，本发明所述的印制板酸性蚀刻废液的再生和铜回收的方法不需要阴极液与阳极液混合的步骤，简化了工艺步骤，节约了成本。
文档编号C25C1/12GK102851730SQ20111018436
公开日2013年1月2日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者王成清 申请人:东莞市海力环保设备科技有限公司