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PCB铜回收的技术及设备

时间:2017-07-02    点击量:342

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      传统的印制板蚀刻废液处理方法存在着工艺落后、操作不便、二次污染、效益不高等问题,本工艺采用特殊的萃取电解、吸附电解技术,使蚀刻废液得以再生循环利用,铜得以100%回收,低含铜废水铜得到98%回收,整个系统不产生二次污染,获得的铜为高纯度铜板。在实现污染控制的同时,废液废水得到了资源化利用。

1、 前言

印制板在电子信息产业链中起着承上启下至关重要的作用。就是说,集成电路离不开印制板,军事民用、高科技电子产品少不了印制板,印制板是电子信息产业的基础。

      中国印制板产值已超过美国,次于日本,是世界印制板的生产大国。但是,我们不是世界印制板强国。和其他所有行业一样,印制板产业面临发展与资源、发展与环境的矛盾。一方面印制板生产中要消耗大量的覆铜板,每年消耗的铜占全国总消耗的三成;另一方面,在生产过程中的蚀刻微蚀刻,基材覆铜板上50-60%以上的铜要被蚀刻掉,产生大量的高浓度铜废液、一旦外排。会严重污染环境,一直以来被人们当作重污染行业来对待。

      其实,铜蚀刻废液、微蚀废液在印制板工厂液量大,造成污染的同时,又具有回收价值,是铜资源较丰富的废液。因此,在发展印制板生产的同时,如何使废水处理循环使用,废液回收再生,减污降污,使其中的有用资源得到最大限度的重复利用,减少污染排放,变废为宝,实现“以废养废”、增产不增污、创造人和自然的和谐发展,走可持续发展的道路,对印制板行业有着特别重要的意义。

2、国内外蚀刻废水废液处理、利用状况

      蚀刻废液含铜140-160克/升。目前通行的做法是,在各印制板厂内储存起来,放在密封的池子或罐子里等待外单位拉走处理。外单位一般是经当地环保部门审批过有资格回收的公司,他们把废液拉回去,使用化学方法(中和法、电解法、置换法)回收废液里的铜,或变硫酸铜产品。这些方法,工艺落后,铜回收不彻底,处理的经济效益不明显,有二次污染污染物排放。特别是碱性蚀刻,由于有大量的氨存在,一旦处理不当往外排放,势必对水体生态系统造成大的冲击。

      低含铜废水:其中含铜量较低,同传统的方法处理没有效益可言,因此没有单位愿意回收。通常的做法是排到线路板厂的废水处理站,加碱变成铜污泥,变成固体废物后交由专门环保公司处理,这样既增加了公司废水处理负荷,也增加了固体废物和污染物排放总量。

3、总体思路和技术原理

总体思路:目前,针对线路板生产过程的主要污染物之一———蚀刻液及低含铜废水,已有多种处理方法。这些方法在使其中的铜资源得到利用的同时,也有着前述的缺点。在总结前人研究成果利弊的基础上,针对印制板生产蚀刻过程的特点,我们高效利用蚀刻废液中残留的有用成分,取出废液中影响蚀刻效果的成分,形成了分离铜,电解成铜板,从而达到减少污染、回收资源的目的。

技术原理:印制板生产过程中,利用蚀刻工艺使附着在铜箔板上的铜壁变成所需要的线路图形。蚀刻废液在蚀刻过程中产生的失去蚀刻功能的高涵铜废液。本技术方案的依据就是铜超高的废蚀刻液中加进特殊的萃取剂,将其中的铜进行选择分离,这样蚀刻废液因为铜浓度降低而恢复了蚀刻功能并能够循环利用,而分离出来的铜液经电解形成高纯度的铜板,从而获得很好的经济效益。整个过程全部采用闭路循环系统,没有二次污染,实现了污染物的零排放。操作也方便简单。

处理过程的主要化学反应式为:

(1)鳌和吸附部分:2RH + Cu2+  = 2RCu + 2H+2RCu + 2H = 2RH + Cu2+ — -RH为一种有机溶剂

      此过程主要是利用有机溶剂的吸附能力,把铜从废液中选择性的分离,使铜进入酸电解系统。经过这一步骤,铜就从废液中单独地分离出来。进入酸体系,以铜盐的形式存在于溶液中,其存在形态较废液中而言,区别在于溶液所含杂质比较少,使铜以高纯度的方式回收成为可能;

(2)电解部分:Cu2+ + 2e    Cu     2H2O – 4e    4H+ + O2

经过第二步骤,使酸中的铜离子变成单质铜,本步骤有时候根据利用产物的情况可以省去,利用结晶法生成纯度很高的CuSO4也是可行的。

处理前处理后的蚀刻液成分对比:

      通过处理前后废液和废水相关成分对比,可以看出,无论是蚀刻液,还是低含铜废水,除铜的浓度以外,其他的成分都没有本质的变化。其中蚀刻废液中的铜经过处理后铜离子下降了一倍多,经过调整后完全可以恢复蚀刻功能;而低含铜废水的处理,通过特殊的吸附电解技术,使废水中含铜量低的铜,由10-30g/l下降到500ppm左右,并制成金属铜板,达到降污减污的目的,大大减轻废水的处理负担。

处理前后蚀刻液、低含铜废水成分对比表

项目

铜离子含量

酸度

氯离子

硫酸根

蚀刻废液

处理前

150g/l

PH=8.6

205g/l

处理后

70g/l

PH=8.5

201g/l

低含铜废水

处理前

20g/l

1.2N

0.50g/l

60g/l

处理后

0.8g/l

1.4N

0.45g/l

55g/l

依据本技术的设备

      根据本公司自主研发的螯合吸附电解技术为基础,公司自主研发特别的吸附电解铜回收设备———蚀刻废液再生循环利用及铜回收设备,这套设备可以将废液废水中的铜选择性地进行分离,达到降低其铜离子浓度并回收铜的目的。经本设备处理后,废水中铜浓度下降到只有几百ppm,稍加处理即可达标排放,在处理过程中不产生二次污染。

      全套回收设备为全自动控制,操作简单方便,废蚀废液不排放。