專利名稱：廢微蝕液再生與銅回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路板企業(yè)微蝕刻工序產(chǎn)生的廢微蝕液的再生循環(huán)，尤其涉及一 種節(jié)能減排新工藝和新技術(shù)應(yīng)用的廢微蝕液再生與銅回收裝置。
背景技術(shù)：
我國電路板行業(yè)20多年來，特別是近10年，其產(chǎn)能每年以20%以上的速度增長， 2009年在世界上雄居第一，產(chǎn)能已達(dá)到1.5億!112。然而，電路板行業(yè)的污染物也在不斷增 大，資源浪費(fèi)也在逐步增加。隨著國家的《清法生產(chǎn)促進(jìn)法》和《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》的出臺， 對電路板行業(yè)的要求也越來越高。節(jié)約資源，減少排放不僅是國家的要求，也是企業(yè)的愿望?，F(xiàn)有電路板企業(yè)的微蝕刻工序的廢微蝕液，銅離子濃度低，沒有像蝕刻廢液一樣 作高要求回收處理。其處理方法一般都是在銅離子濃度達(dá)到30-60g/L后，排入到廢水處理 系統(tǒng)，采用中和沉淀法回收銅化合物后，廢水再沉清過濾后排放或再回用。該過程作為環(huán)保 治理方法簡單可行，但浪費(fèi)很大，不符合資源節(jié)約的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策，企業(yè)的利益損失也 是較大的。迫切需要廢微蝕液再生回收，并使廢微蝕液中的銅得到回收，廢液轉(zhuǎn)換為合格的 微蝕液，并且能循環(huán)使用的新工藝新技術(shù)裝置。如要解決廢微蝕液的再生循環(huán)問題，必須使再生微蝕液溶液中銅離子濃度控制在 小于5g/L過氧化氫濃度控制在10. 5 18. 5g/L之間，硫酸濃度在115 185g/L之間；若 微蝕液溶液中各離子濃度太高或太低時，其微蝕效果無法達(dá)到工藝要求，會造成工件質(zhì)量 不合格或產(chǎn)能低的缺陷，排出的廢微蝕液只能按原處理方法進(jìn)行，達(dá)不到廢微蝕液再生與 銅回收的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種與電路板微蝕工序配套的在線廢液再生循環(huán)，銅回收技 術(shù)，既能保證無污染物的排出，且設(shè)備成本低，工藝簡單可靠，在線生產(chǎn)運(yùn)行成本低，充分利 用廢微蝕液再生循環(huán)，回收價格貴重的純銅的電路板廢微蝕液再生與銅回收裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種電路板廢微蝕液再生與銅回收裝置，包括在微蝕刻槽側(cè)壁 的上部設(shè)置溢流管路連接廢液儲槽，廢液儲槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵I連接過 氧化氫分解循環(huán)槽，過氧化氫分解循環(huán)槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵II分別連接過 氧化氫分解器和電積循環(huán)槽，過氧化氫分解器的出液管路連接過氧化氫分解循環(huán)槽；電積 循環(huán)槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵III分別連接電積槽和配制槽，電積槽的出液管路 連接電積循環(huán)槽；配制槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵IV連接微蝕液槽，微蝕液槽側(cè) 壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵V連接微蝕刻槽；所述廢液儲槽中的廢微蝕液成分為銅離 子濃度為30 60g/L，過氧化氫1. 5 11. 5g/L，硫酸35 85g/L，穩(wěn)定劑的重量百分比小 于2. 5%，溶液載體為去離子水。置于微蝕刻槽內(nèi)蝕刻形成已加工工件，在此過程中以過氧化 氫_硫酸型溶液為微蝕刻液，脫除工件表面的氧化銅和金屬銅，微蝕刻液銅離子濃度增加 成為廢微蝕刻液，經(jīng)過脫除廢微蝕液中殘存過氧化氫、電積銅離子為金屬銅、補(bǔ)充微蝕液中 損失組分至合格微蝕液，合格微蝕液返回微蝕刻槽的再生循環(huán)過程。本發(fā)明的第一個特征是過氧化氫分解槽通過直流電的電解作用，對廢微蝕液中的 過氧化氫進(jìn)行有效分解。使其被分解后的濃度達(dá)到電化學(xué)沉積銅所要求的范圍內(nèi)。溶液中 的過氧化氫在電解槽中，在一定電流、電壓及溫度條件下，一部分過氧化氫在陽極表面形成 氧氣和水；在陰極表面上，溶液中銅離子形成金屬銅，過氧化氫與金屬銅作用，形成氧化銅 和水，氧化銅與溶液中氫離子作用形成銅離子，在一定時間內(nèi)，過氧化氫被破壞，過氧化氫 濃度達(dá)到規(guī)定范圍。銅離子濃度和其它物相濃度基本不變。本發(fā)明的第二個特征是電積槽通直流電，對廢微蝕液中的銅離子濃度進(jìn)行有效 電積，使溶液達(dá)到微蝕過程所要求的范圍；使銅離子形成高純金屬銅。溶液作為電解液在電 解槽中，在一定電流、電壓和溫度條件下，銅離子在陰極上獲得電子，沉積為金屬銅。在一定 時間內(nèi)，溶液中的銅離子大部分被沉積，溶液中銅離子濃度達(dá)到規(guī)定范圍。廢微蝕液再生后，再生微蝕液中各組分在再生過程中有化學(xué)和物理損失，應(yīng)使其 恢復(fù)到微蝕所要求的濃度范圍。過氧化氫由于電化學(xué)破壞，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍內(nèi)；硫酸、穩(wěn) 定劑在微蝕過程中有物理損失或其它損失，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍；去離子水在循環(huán)過程中有 物理損失，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善、提高本發(fā)明的綜合性能，進(jìn)一步的措施是 所述廢液儲槽和氧化氫分解循環(huán)槽的連接管路上設(shè)有過濾器A。所述電積循環(huán)槽的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門IV和過濾器B。所述電積槽的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門III。所述配制槽的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門II和過濾器C。所述所述微蝕液槽與微蝕刻槽之間的管路上設(shè)有過濾器D。所述閥門I、閥門II、閥門III、閥門IV、閥門V為電動控制閥或手動控制閥。所述配制槽中經(jīng)配制的微蝕液成分為銅離子濃度小于5g/L，過氧化氫10. 5 18. 5g/L，硫酸115 185g/L，穩(wěn)定劑重量百分比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。微蝕液經(jīng)過若干次(60次)循環(huán)后，由于過氧化氫溶液、硫酸、微蝕操作過程可能 帶入的其它雜質(zhì)，因富集而增加到一定濃度，使電路板的蝕刻速率減慢較大時，應(yīng)將微蝕廢 液中的銅離子電沉積后，再排入廢水處理裝置。使用新配制的微蝕液。本發(fā)明采用在微蝕刻槽側(cè)壁的上部設(shè)置溢流管路連接廢液儲槽，廢液儲槽側(cè)壁下 部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵I連接過氧化氫分解循環(huán)槽，過氧化氫分解循環(huán)槽側(cè)壁下部的 管路經(jīng)閥門I和輸液泵II分別連接過氧化氫分解器和電積循環(huán)槽，過氧化氫分解器的出液 管路連接過氧化氫分解循環(huán)槽；電積循環(huán)槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵III分別連 接電積槽和配制槽，電積槽的出液管路連接電積循環(huán)槽；配制槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 和輸液泵IV連接微蝕液槽，微蝕液槽側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I和輸液泵V連接微蝕刻槽方 案，克服了現(xiàn)有廢微蝕液處理無純銅回收和無再生的缺陷。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果
1、本發(fā)明從控制污染源著手，而不是污染物治理。通過對電路板企業(yè)微蝕刻工序在線
4排出的微蝕廢液進(jìn)行化學(xué)再生技術(shù)處理，使其達(dá)到微蝕過程所要求的范圍，使在線微蝕廢 液成為微蝕液而不斷循環(huán)。而不是將微蝕廢液排至污水處理場再生回收。2、本發(fā)明適應(yīng)于各種生產(chǎn)能力的過氧化氫型微蝕液微蝕刻工序的在線廢液再生 處理循環(huán)使用與過程設(shè)備的配置。3、微蝕刻工序在線微蝕刻廢液再生循環(huán)使用，使在線排出廢液量降為原有的2% 以下，且達(dá)到了對廢液周期性排放和處理；廉價的銅化合物變成高價的高純銅。運(yùn)行效果不 僅克服了成本問題，而且創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)收益和社會效益。4、投入設(shè)備成本低，自動化控制程度高，操作、維護(hù)方便，提取純銅操作只需在常 壓與常溫下就能實(shí)現(xiàn)；
5、廢微蝕液中的銅離子回收成純銅，廢溶液再生成合格的微蝕液循環(huán)使用，無廢液排 放，解決了對水環(huán)境的污染。6、按日排廢微蝕液Im3為例，不計(jì)入中和沉淀法的成本費(fèi)用，每年成本費(fèi)用為45 萬元。采用廢微蝕液再生與銅回收裝置后，綜合經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)65萬元/年。本發(fā)明適用于處理各種銅電路板微蝕刻工序產(chǎn)生的廢液。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明的裝配示意圖。圖2為采用中和法或其它方法處理廢微蝕液的成本圖。圖3為采用本發(fā)明處理廢微蝕液的成本圖。圖中1、微蝕刻槽，2、廢液儲槽，3、閥門I，4、輸液泵I，5、過濾器A，6、過氧化氫 分解循環(huán)槽，7、輸液泵II，8、電積循環(huán)槽，9、輸液泵III，10、配制槽，11、輸液泵IV，12、微蝕液 槽，13、輸液泵V，14、過濾器D，15、過濾器C，16、閥門II，17、閥門III，18、電積槽，19、過濾器 B，20、閥門IV，21、閥門V，22、過氧化氫分解器。
具體實(shí)施例方式根據(jù)附圖1所示，一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，包括在微蝕刻槽1側(cè)壁的上部 設(shè)置溢流管路連接廢液儲槽2，廢液儲槽2側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 3和輸液泵I 4連接過 氧化氫分解循環(huán)槽6，過氧化氫分解循環(huán)槽6側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 3和輸液泵II 7分別 連接過氧化氫分解器22和電積循環(huán)槽8，過氧化氫分解器22的出液管路連接過氧化氫分 解循環(huán)槽6 ；電積循環(huán)槽8側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 3和輸液泵III 9分別連接電積槽18和 配制槽10，電積槽18的出液管路連接電積循環(huán)槽8 ；配制槽10側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 3 和輸液泵IVll連接微蝕液槽12，微蝕液槽12側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門I 3和輸液泵V 13連 接微蝕刻槽1 ；廢液儲槽2中的廢微蝕液成分為銅離子濃度為30 60g/L，過氧化氫1. 5 11. 5g/L，硫酸35 85g/L，穩(wěn)定劑的重量百分比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。廢液儲槽2和氧化氫分解循環(huán)槽6的連接管路上設(shè)有過濾器A5。過氧化氫分解分 解器22的進(jìn)液管路上閥門V 21。電積循環(huán)槽8的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門IV 20和過濾器B19。 電積槽18的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門III 17。配制槽10的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門II 16和過濾器 C15。微蝕液槽12與微蝕刻槽1之間的管路上設(shè)有過濾器D14。閥門I 3、閥門II 16、閥門III 17、閥門IV 20、閥門V 21為電動控制閥或手動控制閥。配制槽10中經(jīng)配制的微蝕液成 分為銅離子濃度小于5g/L，過氧化氫10. 5 18. 5g/L，硫酸115 185g/L，穩(wěn)定劑重量百分 比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。本發(fā)明的工作原理為將電路板待加工工件置于微蝕刻槽1內(nèi)蝕刻形成已加工工 件，在此過程中以過氧化氫_硫酸型溶液為微蝕液，脫除工件表面的氧化銅和金屬銅，微蝕 刻液銅離子濃度增加成為廢微蝕刻液，經(jīng)過脫除廢微蝕液中殘存過氧化氫、電積銅離子為 金屬銅、補(bǔ)充微蝕液中損失組分至合格微蝕液，合格微蝕液返回微蝕刻槽1的再生循環(huán)過程。本發(fā)明的第一個特征是過氧化氫分解器22通過直流電電解作用，對廢微蝕液中 的過氧化氫進(jìn)行有效分解。使其被分解后的濃度達(dá)到電化學(xué)沉積銅所要求的范圍內(nèi)。溶液 中的過氧化氫在過氧化氫分解器22中，在一定電流、電壓及溫度條件下，一部分過氧化氫 在陽極表面形成氧氣和水；在陰極表面上，溶液中銅離子形成金屬銅，過氧化氫與金屬銅作 用，形成氧化銅和水，氧化銅與溶液中氫離子作用形成銅離子，在一定時間內(nèi)，過氧化氫被 破壞，過氧化氫濃度達(dá)到規(guī)定范圍。銅離子濃度和其它物相濃度基本不變。本發(fā)明的第二個特征是電積槽18通直流電，對廢微蝕液中的銅離子濃度進(jìn)行有 效電積，使溶液達(dá)到微蝕過程所要求的范圍；使銅離子形成高純金屬銅。溶液作為電解液在 電積槽18中，在一定電流、電壓和溫度條件下，銅離子在陰極上獲得電子，沉積為金屬銅。 在一定時間內(nèi)，溶液中的銅離子部分被沉積，多元溶液中銅離子濃度達(dá)到規(guī)定范圍。廢微蝕液再生后，微蝕液中各組分應(yīng)恢復(fù)到過程中因化學(xué)和物理損失，使其達(dá)到 微蝕過程所要求的濃度范圍。過氧化氫由于電化學(xué)破壞，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍內(nèi)；硫酸、穩(wěn)定 劑在微蝕刻過程中有物理損失或其它損失，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍；去離子水在循環(huán)過程中有 物理損失，應(yīng)補(bǔ)充到規(guī)定范圍。參見附圖1，本發(fā)明的工作步驟為 (1)、微蝕液在微蝕刻槽1中的反應(yīng)。電路板工件在鍍銅后，表面的粗糙度不均勻，且與空氣接觸形成很薄的氧化層。 為使工件除去表面的氧化銅等雜物和達(dá)到表面要求的粗糙度，電路板的加工都設(shè)置有微 蝕刻工序，微蝕刻工序設(shè)置微蝕刻槽1，槽中裝有微蝕液。工件在微蝕液中，表面的氧化銅 和少量金屬銅通過化學(xué)反應(yīng)，溶于溶液中，電路板工件每批次在微蝕刻槽1的停留時間 約為60 90秒，使工件表面微蝕深度達(dá)到1.25 1.5微米。多批次后銅離子濃度達(dá)到 30 50g/L。當(dāng)銅離子濃度超過該濃度時，工件的微蝕刻速率受到抑制，當(dāng)微蝕刻速率降低 程度達(dá)到50%以上時，該微蝕液已失去微蝕刻作用，必須換新微蝕液，原有微蝕液成為廢 微蝕液。( 2 )、在廢液儲槽2內(nèi)儲存廢微蝕液。當(dāng)微蝕液中銅離子濃度達(dá)到30 60g/L時成為廢微蝕液，微蝕液槽12上的輸液 泵V 13自動啟動，每次向微蝕刻槽1內(nèi)添加12 15L微蝕液，微蝕液從微蝕刻槽1的一 端加入，從另一端有等量的廢微蝕液溢出，經(jīng)溢流管流至廢液儲槽2。廢微蝕液的成分如 下銅離子濃度為30 60g/L，過氧化氫1. 5 11. 5g/L,硫酸35 85g/L，穩(wěn)定劑的重 量百分比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。廢微蝕液經(jīng)多次溢流，高度增至廢液儲槽2的上限控制點(diǎn)，廢液儲槽2側(cè)壁下部的輸液泵I 4啟動，將廢微蝕液過濾后泵人過氧化氫分解循環(huán)槽6中。(3)、過氧化氫分解循環(huán)槽6輸送廢微蝕液至過氧化氫分解器22。過氧化氫分解循環(huán)槽6的作用是保持廢微蝕刻液的電解濃度的穩(wěn)定和均勻，廢微 蝕液經(jīng)輸液泵II 7輸送廢微蝕液至過氧化氫分解器22。(4)、過氧化氫分解器22進(jìn)行電解反應(yīng)。過氧化氫分解器22的作用是將廢液中殘存的過氧化氫分解脫除。將過氧化氫分 解器22的電極通入直流電，電壓1 2V，電流290 5IOA/ m2。脫除過氧化氫的電化學(xué)反應(yīng)原理如下 陽極反應(yīng) 2H20 — 4H+ + O2
陰極反應(yīng) Cu+2+2e+ — Cu Cu + H2O2 = CuO + H2O CuO+ 2H+= Cu+2 + H2O
在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，采用的陽極板材料為鈦板表面涂氧化鉭、氧化銥；陰 極板材料為316L不銹鋼，用陰極板4 5塊，陽極板5 6塊，陰極板和陽極板的規(guī)格為 250 X 200mm。在環(huán)境溫度下進(jìn)行電解并放熱，在不加熱條件下溫度逐步升至35 45 °C，工 作6 10小時，使過氧化氫濃度降至0. 5g/L以下，實(shí)現(xiàn)過氧化氫的分解脫除。過氧化氫分 解循環(huán)槽6的過氧化氫濃度降至0. 5g/L以下關(guān)閉閥門V 21，過氧化氫分解器22停止工作。 按日處理Im3溶液計(jì)，裝有輸液泵II 7的過氧化氫分解循環(huán)槽6為PVC材料或其它材料制 成，有效規(guī)格為1900 X 800 X 1000mm,體積為1. 5m3。(5)、電積循環(huán)槽8儲存并輸送廢微蝕液至電積槽18。電積循環(huán)槽8的作用是使溶液濃度維持均勻穩(wěn)定。過氧化氫分解循環(huán)槽6中已除 去過氧化氫的廢微蝕液經(jīng)過濾后由輸液泵II 7送到電積循環(huán)槽8，再經(jīng)輸液泵III 9不斷泵 入電積槽18，電積槽18中的廢微蝕液電解后又不斷返回電積循環(huán)槽8，使銅回收過程正常 進(jìn)行。電積槽18中銅的回收過程是將廢微蝕液中的銅離子轉(zhuǎn)化為純銅，廢微蝕液得到再 生，電積槽18是本發(fā)明的關(guān)鍵設(shè)備，溶液進(jìn)入電積槽18后，通入直流電進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)， 電壓3 5V，電流280 350A/ m2。反應(yīng)過程在環(huán)境溫度下進(jìn)行，在不加熱條件下溫度逐步 升至35 45°C。銅離子沉積反應(yīng)原理如下 陽極反應(yīng) 2H20 — O2 + 4H+ 陰極反應(yīng) Cu+2+ 2e — Cu
總反應(yīng)式Cu+2+2e + H2O — Cu°+2H++ 1/202
在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，與過氧化氫分解器22配套使用的電積槽18設(shè)陰極板 7 8塊，陽極板8 9塊，兩板規(guī)格為500 X 400mm ；陽極板材料為鈦板表面涂氧化鉭、氧化 銥；陰極板材料為0. 3 0. 5mm純銅板。電積槽18是銅離子回收成純銅和廢微蝕液再生的 關(guān)鍵設(shè)備，運(yùn)行中通入直流電進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。溶液中銅離子濃度下降至5g/L以下，硫酸 濃度得到增加至115 165g/L，過氧化氫被繼續(xù)分解為零。廢微蝕液經(jīng)除銅后為再生微蝕 液，電積槽18中除銅的再生微蝕液不斷返回電積循環(huán)槽8。每批溶液電積正常工作時間為14 18小時，當(dāng)銅離子濃度降至彡5g/L時，相應(yīng) 降低電流和電壓，防止陰極銅少量返溶，連續(xù)工作25 30天時，更換陰極板，獲得優(yōu)質(zhì)的純銅產(chǎn)品。按日處理Im3溶液計(jì)，電積槽18和電積循環(huán)槽8殼體為PVC材料或其它材料制成， 電積循環(huán)槽8有效規(guī)格為1900 X 800 X 1000mm，體積為1. 5m3。(6)在配制槽10內(nèi)配置微蝕液。銅離子濃度下降至5g/L以下時關(guān)閉閥門III 17，切斷電積槽18電源，電積槽18停 止工作，將再生微蝕液從電積循環(huán)槽8過濾后泵入配制槽10，在配制槽10中將再生微蝕液 所損失的組分給予補(bǔ)足至合格微蝕液成品。合格微蝕液成過氧化氫10. 5 18. 5g/L，硫酸 115 185g/L，穩(wěn)定劑重量百分比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。經(jīng)過上述步驟，廢微蝕液中的組成成分得到有效控制，廢微蝕液得到再生成為半 成品。由于過氧化氫已被脫除，穩(wěn)定劑和硫酸也有一定損失，在配制槽10內(nèi)必須補(bǔ)足過氧 化氫、穩(wěn)定劑和硫酸，得到合格微蝕液成品，輸入微蝕液槽12。按日處理Im3溶液計(jì)，裝有攪 拌機(jī)的配制槽10為PVC材料；規(guī)格為Φ 1200 X 1500mm ；容積為1. 5m3。(7)、微蝕液槽12將已配制合格的微蝕液進(jìn)行儲存，隨時備用。當(dāng)微蝕刻槽1內(nèi)的微蝕液中銅離子濃度達(dá)到30_60g/L時，成為廢微蝕液，微蝕液 槽12的輸液泵V 13自動啟動，微蝕液被送入微蝕液槽1內(nèi)，每次添加12-15L微蝕液。在實(shí)施例中，閥門I 3、閥門II 16、閥門III 17、閥門IV 20、閥門V 21為自動控制和 手動控制相結(jié)合。在再生回收過程中有兩個電化學(xué)反應(yīng)過程，采用過氧化氫分解器22和電積槽18 兩臺設(shè)備，它們的工作原理相同，設(shè)備大小不同，工作用途不一樣；兩臺設(shè)備也可以合為一 臺設(shè)備，但仍然是兩個電化學(xué)反應(yīng)過程，首先仍是破壞過氧化氫，然后才是銅的電沉積。實(shí)施例實(shí)驗(yàn)1 室內(nèi)溫度31°C，取廢微蝕刻液體積1.5L，其主要組分銅離 子:30. lg/L ；硫酸68. 2g/L ；過氧化氫:6. 4g/L ；穩(wěn)定劑1. 56% ；
實(shí)驗(yàn)設(shè)備①微電解槽一臺，有效規(guī)格為200X100X100mm，陽極板一塊，陰極板兩塊， 分別采用0. 5mm厚純銅板和0. 5mm厚316L不銹鋼板，規(guī)格為80 X 80mm，面積為0. 0064 m2， 純銅板重28. 5g，極間距50mm。外置保溫；②微整流器一臺；③抽濾器一臺；④微型泵一臺； ⑤其它器具若干。過氧化氫脫除將無濁微蝕刻廢液1. 5L置于微電解槽中，啟動微型泵，通直流 電，控制電流2.64(406々/1112)，電壓1. 5V ；陽極板液面有氣體逸出；每隔1小時檢查一次溫 度，第一小時增加3°C，以后每小時增加1 2°C。工作8小時溫度增至42°C。停止通電， 及時取出陰極，取樣檢驗(yàn)過氧化氫含量為0. 28g/L，符合脫除要求。純銅電積將微電解槽中已除去過氧化氫溶液冷卻至室溫，啟動微型泵，通直流 電，控制電流2A(310A/m2)，電壓4V ；電解中陽極有少量氣體逸出。每1小時檢測一次溫 度，與脫除過氧化氫相比升溫慢，因電流較脫除過氧化氫小。工作14小時后停止通電，此 時，溶液溫度44°C。取出陰極板，用清潔水沖洗，烘干，稱重為70.5g增加重量42g。取溶液樣化驗(yàn)銅離子濃度2. 7g/L，硫酸濃度129. lg/L,過氧化氫濃度為0，穏定 劑濃度1.37%，溶液的體積為1.43L，溶液體積少量減少是因操作過程中的自然蒸發(fā)以及濾 渣和極板帶走等損失。試驗(yàn)總結(jié)試驗(yàn)是成功的。該溶液作微蝕液使用，只要添加過氧化氫和穩(wěn)定劑， 補(bǔ)加少量的去離子水，即為合格微蝕液。實(shí)施例實(shí)驗(yàn)2 室內(nèi)溫度33°C，取廢微蝕刻液體積1.5L，其主要組分銅離子60g/L ；硫酸47. 3g/L ；過氧化氫3. 2g/L ；穩(wěn)定劑1. 35% ；
實(shí)驗(yàn)設(shè)備①微電解槽一臺，有效規(guī)格為200X100X100mm，陽極板一塊，陰極板兩塊， 分別采用0. 5mm厚純銅板和0. 5mm厚316L不銹鋼板，規(guī)格為80 X 80mm，面積為0. 0064 m2， 純銅板重28. 5g，極間距50mm ；②微整流器一臺；③抽濾器一臺；④微型泵一臺；⑤其它器 具若干。過氧化氫脫除將無濁微蝕刻廢液1. 5L置于微電解槽中，啟動微型泵，通直流 電，控制電流2.64(406々/1112)，電壓1. 5V ；陽極板液面有氣體逸出；每隔1小時檢查一次溫 度，第一小時增加3°C，以后每小時增加1 2°C。工作8小時溫度增至42. 5°C，停止通電， 及時取出陰極，取樣檢驗(yàn)過氧化氫含量為0. 22g/L，符合脫除要求。純銅電積將微電解槽中已除去過氧化氫溶液冷卻至室溫，啟動微型泵，通直流 電，控制電流2A(310A/m2)，電壓4V;電解中陽極有少量氣體逸出。每1小時檢測一次 溫度，與脫除過氧化氫相比升溫慢，因電流較脫除過氧化氫小，工作16小時后停止通電，此 時，溶液溫度44.5°C。取出陰極板，用清潔水沖洗，烘干，稱重為115.2g增加重量86.7g。取溶液樣化驗(yàn)銅離子濃度2. lg/L，硫酸濃度180. 6g/L，過氧化氫濃度為0，穏定 劑濃度1. 16%，溶液的體積為1.42L，溶液體積少量減少是因操作過程中的自然蒸發(fā)以及濾 渣和極板帶走等損失。試驗(yàn)總結(jié)試驗(yàn)是成功的。該溶液作微蝕液使用，只要添加過氧化氫和穩(wěn)定劑， 補(bǔ)加少量的去離子水，即為合格微蝕液。實(shí)施例應(yīng)用1
配套生產(chǎn)工序 電路板廠沉銅生產(chǎn)線微蝕刻工序。年生產(chǎn)能力46. 5萬m2 (英制500萬ft2)。本實(shí)例生產(chǎn)日 28天。該微蝕刻工序采用本發(fā)明后，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在28天的生產(chǎn)中工件產(chǎn)量為4. 92萬m2， 實(shí)際達(dá)產(chǎn)率約為106%。廢微蝕液再生與銅回收裝置處理廢微蝕液總量約為29000L。該沉銅生產(chǎn)線微蝕液采用過氧化氫-硫酸型微蝕液，微蝕刻槽1容積1000 L，微蝕 液800L，電路板工件每微蝕刻18 Hl2，微蝕液的銅離子濃度在30-60g/L，微蝕液的輸液泵 V 13自動啟動，微蝕液槽12中的微蝕液被添加到微蝕刻槽1中，微蝕刻槽1中等量的廢 液自動溢流排出至廢液儲槽2中。微蝕刻槽1中每次添加量(排出量)為12L。為控制銅離 子濃度在30-60g/L之間，微蝕刻槽1中排出廢液每2小時由車間抽樣檢測一次，如果銅離 子濃度低于此范圍時，電路板工件每次微蝕刻超過18 Itl2，銅離子濃度高于此范圍時，電路 板工件每次微蝕刻少于18 Hf。穩(wěn)定劑采用物理法檢驗(yàn)。廢液經(jīng)自動溢流至廢液儲槽2，到達(dá)上限液位后，輸液泵I 4自動啟動，廢液被泵 送至過氧化氫分解循環(huán)槽6，過氧化氫循環(huán)槽6容積1500L。廢微蝕液液位達(dá)到一定高度 后，廢微蝕液經(jīng)輸液泵II 7輸送廢微蝕液至過氧化氫分解器22，過氧化氫分解器22自動 啟動工作，過氧化氫分解器22有陰極板4塊，陽極板為5塊，規(guī)格為200X250。過氧化氫 分解器22運(yùn)行控制電壓為1 2V ；電流為300 500A/ m2，廢溶液在過氧化氫分解器22和 過氧化氫分解循環(huán)槽6之間循環(huán)，工作時間約為8 10小時，溶液中過氧化氫被分解破壞。 每天抽樣檢測1 3次，過氧化氫濃度小于0. 5g/L為合格。溶液合格后，切斷過氧化氫分 解器22的電源。
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溶液中的過氧化氫被分解脫除后，廢微蝕液經(jīng)過濾后由輸液泵II 7送到電積循環(huán) 槽8，電積循環(huán)槽8容積為1500L，電積循環(huán)槽8廢微蝕液液位達(dá)到一定位置后，輸液泵 III 9自動啟動，將廢微蝕液泵入電積槽18，電積槽18陰極板9塊，陽極板為10塊，規(guī)格 為400X500 ；調(diào)整控制電流密度280 350A/ m2，電壓3 5V。溶液在電積循環(huán)槽8和電 積槽18之間循環(huán)，正常運(yùn)行14 18小時，每天抽樣檢驗(yàn)1 3次，銅離子濃度在5g/L 以下，過氧化氫濃度為零。溶液合格后，切斷電積槽18的電源。經(jīng)電積銅后的再生溶液經(jīng)輸液泵III 9送至微蝕液配制槽10中，每批加入50%過氧 化氫溶20L左右；98%硫酸IL左右；加入穩(wěn)定劑1 1. 2L。每批抽樣檢測1 3次，控制氧 化氫濃度10. 5 18. 5g/L，穩(wěn)定劑2. 5%以下，硫酸濃度115 185g/ L。溶液合格后泵至 微蝕液槽12備用。電積槽18中的陰極板在28天后取出，更換新的陰極板，被取出的陰極板用清水洗 凈，烘干，即為產(chǎn)品金屬銅，經(jīng)檢測，銅含量在99%以上，產(chǎn)純銅680Kg。再生的微蝕液經(jīng)配制后，返回到微蝕刻生產(chǎn)中，無廢液外排。上述電路板廠沉銅生產(chǎn)線微蝕刻工序配套的廢微蝕液再生與銅回收裝置已安裝 有20多家，且生產(chǎn)正常。實(shí)施例應(yīng)用2
配套生產(chǎn)工序 電路板廠沉銅生產(chǎn)線微蝕刻工序。年生產(chǎn)能力 46. 5萬m2 (英制500萬ft2)。本實(shí)例生產(chǎn)日 31天。該微蝕刻工序采用本發(fā)明后，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，在31天的生產(chǎn)中工件產(chǎn)量為4. 38萬m2， 實(shí)際達(dá)產(chǎn)率約為97%。廢微蝕液再生與銅回收裝置處理廢微蝕液總量約為30500L。該沉銅生產(chǎn)線微蝕液采用過氧化氫-硫酸型微蝕液，微蝕刻槽1容積1000L，微蝕 液750L，電路板工件每微蝕刻20 Hl2，微蝕液的銅離子濃度在30 60g/L，微蝕液的添加泵 13自動啟動，微蝕液槽12中的微蝕液被添加到微蝕刻槽1中，微蝕刻槽1中等量的廢液 自動溢流排出至廢液儲槽2中。微蝕刻槽1中每次添加量(排出量)為15L。為控制銅離子 濃度在30 60g/L之間，微蝕刻槽1中排出廢液每2小時由車間中控抽樣檢測一次，如果 銅離子濃度低于此范圍時，電路板工件每次微蝕刻超過20 IIf ；銅離子濃度高于此范圍時， 電路板工件每次微蝕刻少于20 Hf。穩(wěn)定劑采用物理法檢驗(yàn)。廢液經(jīng)自動溢流至廢液儲槽2，到達(dá)上限液位后，輸液泵I 4被自動啟動，廢液被 泵送至過氧化氫分解循環(huán)槽6，過氧化氫循環(huán)槽6容積1500L。廢微蝕液液位達(dá)到一定高度 后，廢微蝕液經(jīng)輸液泵II 7輸送廢微蝕液至過氧化氫分解器22，過氧化氫分解器22自動 啟動工作，過氧化氫分解器22有陰極板5塊，陽極板為6塊，規(guī)格為200X250。過氧化氫 分解器22的運(yùn)行控制電壓為1 2V ；電流為300 500A/ m%廢溶液在過氧化氫分解器22 和過氧化氫分解循環(huán)槽6之間循環(huán)，工作時間約為8 10小時，溶液中過氧化氫被分解。每 天抽樣檢測1 3次，過氧化氫濃度小于0. 5g/L為合格。溶液合格后，切斷過氧化氫循環(huán) 槽6電源。溶液中的過氧化氫被分解脫除后，廢微蝕液經(jīng)過濾后由輸液泵II 7送到電積循環(huán) 槽8，電積循環(huán)槽8容積為1500L，電積循環(huán)槽8的廢微蝕液液位達(dá)到一定位置后，輸液泵 III 9自動啟動，將廢微蝕液泵入電積槽18，電積槽18有陰極板9塊，陽極板10塊，規(guī)格為400X500 ；調(diào)整控制電流密度280 350A/ m2，電壓3 5V。溶液在電積循環(huán)槽8和電積 槽18之間循環(huán)，正常運(yùn)行14 18小時，每天抽樣檢驗(yàn)1 3次，銅離子濃度在5g/L以 下，硫酸濃度115 160g/L之間，過氧化氫濃度為零。溶液合格后，切斷電積槽18的電源。電積銅后的溶液經(jīng)輸液泵III 9送至微蝕液配制槽10中，每批加入50%過氧化氫溶 15 20 L左右，98%硫酸1 2L左右，加入穩(wěn)定劑1 1. 5L，加入去離子水3 5L。每批 抽樣檢測13次，控制過氧化氫濃度10. 5 18g/L，穩(wěn)定劑2. 5%以下，硫酸濃度115 185g/ L。溶液合格后泵至微蝕液槽12備用。電積槽18中的陰極板在31天后取出，更換新的陰極板，被取出的陰極板用清水洗 凈，烘干，即為產(chǎn)品金屬銅，經(jīng)檢測，銅含量在99%以上，產(chǎn)純銅740Kg。再生的微蝕液經(jīng)配制后，返回到微蝕刻生產(chǎn)中，無廢液外排。圖2和圖3給出了使用本發(fā)明處理廢微蝕液和使用其它方法處理廢微蝕液的成本 和效益的比較，按年產(chǎn)電路板50萬m2，產(chǎn)生和處理廢微蝕液廢液量1000升/天計(jì)算，使用本 發(fā)明成本大幅降低，且能回收具有良好經(jīng)濟(jì)效益的精銅，說明本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。在廢微蝕液的再生和銅的回收過程中，本發(fā)明沒有污水和廢液外排放，并以處理 后的再生微蝕液為母液配制新的微蝕刻液，節(jié)約了微蝕刻液的配制成本，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
權(quán)利要求
一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于它包括在微蝕刻槽(1)側(cè)壁的上部設(shè)置溢流管路連接廢液儲槽(2)，廢液儲槽(2)側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門Ⅰ(3)和輸液泵Ⅰ(4)連接過氧化氫分解循環(huán)槽(6)，過氧化氫分解循環(huán)槽(6)側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門Ⅰ(3)和輸液泵Ⅱ(7)分別連接過氧化氫分解器(22)和電積循環(huán)槽(8)，過氧化氫分解器(22)的出液管路連接過氧化氫分解循環(huán)槽(6)；電積循環(huán)槽(8)側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門Ⅰ(3)和輸液泵Ⅲ(9)分別連接電積槽(18)和配制槽(10)，電積槽(18)的出液管路連接電積循環(huán)槽(8)；配制槽(10)側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門Ⅰ(3)和輸液泵Ⅳ(11)連接微蝕液槽(12)，微蝕液槽(12)側(cè)壁下部的管路經(jīng)閥門Ⅰ(3)和輸液泵Ⅴ(13)連接微蝕刻槽(1)；所述廢液儲槽(2)中的廢微蝕液成分為銅離子濃度為30～60g/L，過氧化氫1.5～11.5g/L，硫酸35～85g/L，穩(wěn)定劑的重量百分比小于2.5%，溶液載體為去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述廢液儲槽 (2)和氧化氫分解循環(huán)槽(6)的連接管路上設(shè)有過濾器A (5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述過氧化氫 分解分解器(22)的進(jìn)液管路上閥門V (21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述電積循環(huán) 槽(8)的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門IV (20)和過濾器B (19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述電積槽 (18)的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門III (17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述配制槽 (10)的進(jìn)液管路上設(shè)有閥門II (16)和過濾器C (15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述微蝕液槽 (12)與微蝕刻槽(1)之間的管路上設(shè)有過濾器D (14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述 閥門I (3)、閥門II (16)、閥門III (17)、閥門IV(20)、閥門V (21)為電動控制閥或手動控制 閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，其特征在于所述配制 槽(10)中經(jīng)配制的微蝕液成分為銅離子濃度小于5g/L，過氧化氫10. 5 18. 5g/L，硫酸 115 185g/L，穩(wěn)定劑重量百分比小于2. 5%，溶液載體為去離子水。
全文摘要
一種廢微蝕液再生與銅回收裝置，它以電路板待加工工件于微蝕刻槽內(nèi)形成已加工工件，在此過程中以過氧化氫-硫酸型溶液為微蝕刻液，脫除工件表面的氧化銅和極少量金屬銅，使微蝕刻液銅離子濃度增加成為廢微蝕刻液，經(jīng)過脫除廢微蝕液中殘存過氧化氫,電積銅離子為金屬銅,補(bǔ)充微蝕液中損失組分至合格微蝕液，合格微蝕液返回微蝕刻槽的再生循環(huán)過程。它克服了現(xiàn)有電路板企業(yè)的電路板微蝕刻工藝中的微蝕廢液只經(jīng)簡單處理后即被排放，且處理過程浪費(fèi)大，資源損失嚴(yán)重的缺陷；適合作各種電路板生產(chǎn)企業(yè)的電路板含銅廢微蝕廢液再生循環(huán)與銅回收。
文檔編號C25C1/12GK101974756SQ20101051095
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者羅忠凱, 謝羽 申請人:羅忠凱