[发明专利]全闭路PCB碱性蚀刻液再生及铜回收系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种应用于印刷线路板中碱性蚀刻废液的再生系统，可以安全再生蚀刻废液应用于生产线并且回收多余的金属铜，达到资源的最大利用和零排放。是一种环保技术。

背景技术

在印刷线路板生产过程中，碱性蚀刻是一个重要的步骤。随着蚀刻的进行，蚀刻液中铜离子浓度越来越高，蚀刻速度越来越慢，如果不更换会严重影响蚀刻进度及质量。碱性蚀刻废液不仅含有大量铜离子，还含有其它有价值的化学物质。因此厂家基本上都会自行处理或者委托有资格的商家进行回收处理。

目前，有多种方式回收蚀刻废液中的铜，有代表性的技术包括：1.化学法。在废液中加入NaOH，与铜离子结合生成氢氧化铜沉淀，再制成CuO或CuSO₄结晶等，这种方法可以回收Cu，但消耗化学品较高，能耗大，而且产生难处理的废水，废水中Cu离子浓度超标，废液中的大量氨也难以降解，需要花大量的成本进行再处理；2.直接电解法。代表性的是德国Elochem碱性蚀刻液回收系统。该方法要求将碱性蚀刻液中的CuCl₂改为CuSO₄。产生蚀刻废液后，由于废液中没有Cl^-离子，可以不用萃取直接电解得到部分铜，从而降低蚀刻液中的铜离子浓度，达到再生和回收铜的目的。但该技术会严重降低蚀刻线的速度和质量，大多数厂家难以接受；3.萃取然后电解得到铜。该方法尚存在如下缺陷(1)萃取后蚀刻液中铜的浓度很难准确控制在80-90g/l，对蚀刻液的再生回用有影响；(2)难以避免一部分萃取剂进入蚀刻液中，影响蚀刻的效果，时间稍长甚至破坏蚀刻液，导致蚀刻液必须完全更换；(3)一部分物质不能回用，达不到完全闭路的效果；(4)加入氨水后蚀刻液的体积越来越多，以至生产线难以完全容纳，必须扔弃部分蚀刻液，并产生高浓度污水；(5)反萃取时间长，体积大。

鉴于目前的回收方法尚存在以上不足，本发明意图解决存在的问题，找到一个理想的解决方案。

发明内容

本发明为了克服目前市面上现存蚀刻液的弊端，采用了萃取及反萃取的工艺，通过4个互相嵌套的闭路循环，将废液处理后返回生产线，而其它主要物质也得以重复利用。

如说明书附图所示：3个主闭路循环分别是蚀刻液循环圈、萃取剂循环圈、以及反萃取剂(浓硫酸)循环圈，三种主要的物质(蚀刻液、萃取剂、反萃取剂)相互作用，但各自完成一个闭路循环，三种主要物质都得到不断重复利用，而不是作为废物排放。

1个辅闭路循环是氨气循环，利用管道将蚀刻液储存池、萃取池和分离池中挥发的氨气收集起来，利用水射器造成的负压，将氨气溶入到蚀刻液中，补充所需要的氨气。

本工艺的萃取阶段并不是将蚀刻废液中所有的铜都萃取出来，而是通过操作条件(搅拌方式和强度、萃取时间、液液比等)的控制，将蚀刻废液中铜的浓度萃取到与新鲜蚀刻液相同的正常铜离子浓度范围内，这样既减少萃取剂的用量、节省运行成本，缩短运行时间，又可以将蚀刻液回收到生产线。

本发明所采用的技术方案是：

(1)采用Lix系列萃取剂，该萃取剂对碱性蚀刻液中的铜具有针对性，萃取率高，速度快，水溶性低，可以确保萃取后溶入到蚀刻液中的萃取剂浓度减至最低。萃取段蚀刻液和萃取剂的体积流量比为1∶0.5-2.0。搅拌采用机械配合空气搅拌，搅拌时间为0.5-2小时，实际应用中根据生产厂家新鲜蚀刻液以及蚀刻废液中铜离子的浓度调整搅拌时间和搅拌强度，控制萃取后蚀刻液中铜离子浓度低于新鲜蚀刻液中铜离子浓度30-10g/l这样一个宽幅的范围内，即萃后在50-70g/l这样的范围内，操作控制比较容易。

(2)萃取后采用重力分离，利用萃取剂与蚀刻液互不相溶且萃取剂比蚀刻液轻的原理，在一个平流式的水槽中静置分层，静置时间为2-4小时。在重力分离的下段，采用微气泡气浮法，除去蚀刻液中的油状萃取剂，使蚀刻液中萃取剂的含量低于1％。上层液含铜萃取剂进入到反萃取段，而下层液蚀刻液则进入在线纤维除油器继续除去里面的萃取剂；

(3)目前一些再生系统，萃取后仅仅利用重力分离萃取剂和蚀刻液，这样只能分离约97左右的萃取剂，蚀刻液中还含有大约3％的萃取剂(油)，这些油状萃取剂会对蚀刻生产线造成不良影响，严重的会附着在线路板上，影响蚀刻进程。为了解决这一问题，本系统首先利用重力加气浮分离99％的萃取剂，再利用一种亲油憎水性的纤维滤料对蚀刻液进行过滤，彻底除去蚀刻液中的萃取剂，同时除去其中少量的悬浮性杂质，确保再生蚀刻液的品质；