酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置及方法

摘要

本发明公开了一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置及方法，该装置包括利用复合导电高分子膜分成阴极区和阳极区的电解槽、蚀刻辅缸、蚀刻废液收集缸、再生液收集缸和废气处理装置；阴极区内设有阴极电解片，所述阳极区内设有阳极电解片，蚀刻辅缸内设置有溶气装置；蚀刻缸产生的废液通过蚀刻废液收集缸送入电解槽的阴极区，电解槽的阳极区设有出水口和出气口，该出水口通过再生液收集缸与蚀刻辅缸连通，该出气口将阳极区产生的气体通过溶气装置通入蚀刻辅缸中，蚀刻辅缸与蚀刻缸连通，蚀刻辅缸产生的废气送入废气处理装置内。本发明解决现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环的高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题。

说明书

 

技术领域

本发明涉及酸性氯化铜蚀刻液再生循环及有色金属回收领域，尤其涉及一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置及方法。

 

背景技术

酸性氯化铜蚀刻废液具有环境危害大、资源回收价值高等特性。现阶段酸性氯化铜蚀刻液的再生循环工艺主要有有机溶剂萃取法、膜电解法，其中膜电解法又包含离子膜电解法和隔膜电解法。有机溶剂萃取法再生循环回用率低严重制约其应用，现再生循环工艺多采用膜电解法。

离子膜电解法因离子膜电阻大、成本高、更换周期短等特征而导致该电解再生循环工艺运行能耗高、设备维护成本高；隔膜电解法因阴极铜回收主要为铜颗粒，因其表面松散易夹带大量的酸性氯化铜溶液，不仅造成物料损耗，更严重影响阴极铜品质。所以现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环工艺因高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题严重影响市场推广应用。

    

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置及方法，解决现有再生循环技术高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置，包括利用复合导电高分子膜分成阴极区和阳极区的电解槽、蚀刻辅缸、蚀刻废液收集缸、再生液收集缸和废气处理装置；所述阴极区内设有阴极电解片，所述阳极区内设有阳极电解片，所述蚀刻辅缸内设置有溶气装置；

蚀刻缸产生的废液通过蚀刻废液收集缸送入电解槽的阴极区，电解槽的阳极区设有出水口和出气口，该出水口通过再生液收集缸与蚀刻辅缸连通，该出气口将阳极区产生的气体通过溶气装置通入蚀刻辅缸中，蚀刻辅缸与蚀刻缸连通，所述蚀刻辅缸产生的废气送入废气处理装置内。

其中，所述废气处理装置包括溶气吸收模块和喷淋吸收模块，所述蚀刻辅缸产生的废气依次经过溶气吸收模块和喷淋吸收模块处理。

其中，所述溶气吸收模块内装填有还原剂，所述喷淋吸收模块的喷淋吸收剂为强碱性溶液。

其中，所述还原剂为亚铁盐或亚硫酸盐，所述强碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钙。

其中，所述溶气装置包括离心风机、风管和微孔布气头，所述阳极区产生的气体通过离心风机驱动，经风管送入微孔布气头扩散到蚀刻辅缸液体中，该微孔布气头没入到蚀刻辅缸的液面之下。

其中，所述阴极电解片为无涂层的纯钛板，所述阳极电解片为稀有贵金属涂层的钛板。

为实现上述目的，本发明还提供一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收方法，包括以下步骤：

利用复合导电高分子膜将电解槽分成阴极区和阳极区；

在阴极区内设阴极电解片，在阳极区内设阳极电解片，利用阴阳极电解片对电解槽内的蚀刻废液进行电解；

电解过程中，阴极产生铜板便于回收二次利用；阳极区产生的有效的氯气经溶气装置通入蚀刻辅缸中，在蚀刻辅缸内氧化得到再生蚀刻液，可以循环使用于蚀刻生产线；

蚀刻辅缸内的无效气体经废气处理装置进行分解处理后排放。

其中，所述废气处理装置包括溶气吸收模块和喷淋吸收模块，所述蚀刻辅缸产生的废气依次经过溶气吸收模块和喷淋吸收模块处理；所述溶气吸收模块内装填有还原剂，所述喷淋吸收模块的喷淋吸收剂为强碱性溶液。

其中，所述还原剂采用亚铁盐或亚硫酸盐方式对废气进行处理，所述强碱性溶液采用氢氧化钠或氢氧化钙方式对废气进行处理。

其中，所述阴极电解片为无涂层的纯钛板，所述阳极电解片为稀有贵金属涂层的钛板；所述溶气装置采用微孔溶气方式。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置,采用的复合导电高分子膜具有电阻小、电流分布均匀等优点。电阻小，相对的电解槽电压低，能耗小。电流分布均匀，在表面活性剂的协同作用下，阴极铜形成光滑致密板，夹带溶液少，不仅提高阴极铜品质，同时减少物料浪费，提高回用率。本电解再生循环电流效率高，对应的阳极电解物料损耗小、回用率高。从而解决现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环的高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题。本发明解决现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环的高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题，对酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环技术的全面应用提供技术支持。

 

附图说明

图1为本发明酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置的结构图;

图2为本发明酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收方法的流程图。

主要元件符号说明如下：

1、电解槽                  2、复合导电高分子膜

3、阴极电解片              4、阳极电解片

5、蚀刻辅缸                6、再生液收集缸

7、蚀刻废液收集缸          8、废气处理装置

9、蚀刻缸                  10、溶气装置

11、阴极区                 12、阳极区

81、溶气吸收模块           82、喷淋吸收模块

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

参阅图1，本发明酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置包括复合导电高分子膜电解槽1、蚀刻辅缸5、蚀刻废液收集缸7、再生液收集缸6、废气处理装置8。复合导电高分子膜2将电解槽1分成阴极区11和阳极区12，阴极区11内设有阴极电解片3，阳极区12内设有阳极电解片4，蚀刻辅缸5内设置有溶气装置10；蚀刻缸9产生的废液通过蚀刻废液收集缸7送入电解槽1的阴极区11，电解槽1的阳极区12设有出水口和出气口，该出水口通过再生液收集缸6与蚀刻辅缸5连通，该出气口将阳极区12产生的气体通过溶气装置10通入蚀刻辅缸5中，蚀刻辅缸5与蚀刻缸9连通，蚀刻辅缸5产生的废气送入废气处理装置8内。

其中，电解槽1含有复合导电高分子膜2，复合导电高分子膜2具有良好导电性，电阻低，有效降低电解槽电压，且将电解槽1分隔为阴极区11和阳极区12，防止阴极液和高氧化性的阳极液对流，有效提高电解电流效率。阴极区有无涂层的纯钛板3作为阴极，无涂层钛板在强酸溶液中具有良好导电性及耐腐蚀性，作为载体易与阴极铜板分离，阳极区有稀有贵金属涂层的钛板4作为阳极。

失效酸性蚀刻液由蚀刻缸9经管道进入蚀刻废液收集缸7，蚀刻废液收集缸7与阴极区11相连，蚀刻液在阴极区11电解还原形成铜板，降低铜离子浓度的蚀刻液经复合导电高分子膜2渗透进入阳极区12，在电解作用下成为高氧化性蚀刻液，可以作为蚀刻子液添加。

相关电极反应：

阳极： 2Cl^― ― 2 e^―　→Cl₂

阴极： Cu²⁺  + 2 e^―　→Cu

阳极区12设有出气口和出水口，阳极区电解产生的氯气具有强氧化性，是蚀刻液氧化再生的良好物质，通过出气口，氯气经溶气装置10中离心风机输送至蚀刻辅缸5，在微孔布气头的作用下，均匀分布于溶液中与蚀刻辅缸5中亚铜离子进行反应，恢复蚀刻液蚀刻能力。阳极区出水口通过管道与再生液收集缸6相连。

相关反应式：

2Cu⁺  + Cl2  →2Cu2⁺ + 2Cl^―

再生液收集缸6与蚀刻辅缸5相连，再生液就有低铜离子浓度、高酸度、高氧化性特性，符合蚀刻子液特征，可添加到蚀刻辅缸5调节蚀刻液的铜离子浓度、酸度及氧化还原电位。蚀刻辅缸5与蚀刻缸9通过循环泵强制循环，以使蚀刻缸溶液性质稳定。

蚀刻辅缸5与废气处理装置8相连，蚀刻辅缸5中极少量未溶解的氯气和挥发的氯化氢气体如直接外排，将对环境产生危害。配备废气处理装置8对蚀刻辅缸5中废气进行处理达标后外排。

废气处理装置8包括溶气吸收模块81及喷淋吸收模块82，溶气采用微孔溶气方式，能使气体充分溶于吸收溶液中。吸收剂具有还原性，如亚铁盐、亚硫酸盐等溶液，喷淋吸收剂为强碱性溶液，如氢氧化钠、氢氧化钙等溶液。

请参阅图2，本发明还公开了一种酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收方法，包括以下步骤：

利用复合导电高分子膜将电解槽分成阴极区和阳极区；

在阴极区内设阴极电解片，在阳极区内设阳极电解片，利用阴阳极电解片对电解槽内的蚀刻废液进行电解；

电解过程中，阴极产生铜板便于回收二次利用；阳极区产生的有效的氯气经溶气装置通入蚀刻辅缸中，在蚀刻辅缸内氧化得到再生蚀刻液，可以循环使用于蚀刻生产线；

蚀刻辅缸内的无效气体经废气处理装置进行分解处理后排放。

本发明具有以下优点：

1）、复合导电高分子膜具有电阻小、电流分布均匀等优点。

2）、电阻小，相对的电解槽电压低，能耗小。

3）、电流分布均匀，在表面活性剂的协同作用下，阴极铜形成光滑致密板，夹带溶液少，不仅提高阴极铜品质，同时减少物料浪费，提高回用率。

4）、本电解再生循环电流效率高，对应的阳极电解物料损耗小、回用率高。从而解决现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环的高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题。

5）、本发明解决现有酸性氯化铜蚀刻液再生循环的高能耗、低回用率、阴极铜杂质含量多等问题，对酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环技术的全面应用提供技术支持。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。