一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺及其系统技术方案

一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，对碱性蚀刻废液进行加热，收集加热过程中产生的气体，得废液气体；当蚀刻废液加热至有沉淀物析出后，得固液混合物A1；将固液混合物A1与盐酸和/或酸性蚀刻废液混合并调节pH，并将不溶的沉淀物与其他可溶成分分离；得混合溶液A2；将废液气体与二氧化碳混合，生成碳酸铵和/或碳酸氢铵；将碳酸铵和/或碳酸氢铵加入至混合溶液A2并补充蚀刻工艺其他所需的组分，得循环再用蚀刻子液，其处理过程中没有带入对蚀刻不良的外来物质，能循环再用并有效地降低生产成本，同时也解决了传统碱性氯化铜铵蚀刻废液萃取回收工艺中所带出的氨氮污染问题；还公开了一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺系统。

A recycling process and system of ammonia evaporation from alkaline etching waste liquor of circuit board

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺及其系统
本专利技术涉及蚀刻废液回收再利用领域，特别涉及一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺。
技术介绍
在现有的印刷线路板(PCB)制作过程中，蚀刻是重要的一步。蚀刻是指将覆铜箔基板上不需要的铜用蚀刻液以化学反应方式予以除去，使其形成所需要的电路图形。目前常用的蚀刻液有酸性氯化铜和碱性氯化铜铵，其中：酸性氯化铜蚀刻液的主要成分为：铜盐、盐酸、氯化钠或氯化铵、水、及可选的添加剂。碱性氯化铜铵蚀刻液的主要成份为铜盐、氯化铵、氨水、水、可选的碳酸盐、及可选的添加剂；其中，碳酸盐通常采用碳酸铵以及碳酸氢铵。在使用碱性氯化铜铵蚀刻液对PCB板进行蚀刻的时候，通常会通过添加蚀刻子液的方式来保持蚀刻液在蚀刻工序进行时各成分的浓度平衡。蚀刻子液的主要组分为氯化铵、氨水、水、可选的碳酸盐和可选的添加剂。蚀刻液、蚀刻子液中可选的添加剂是指一些非必须的、但对蚀刻液的性能有一定优化效果(如改变反应平衡、反应速率)，而又不改变蚀刻过程发生的主要化学反应的助剂。例如稳定剂、增速剂等。当使用碱性氯化铜铵进行蚀刻时会发生如下反应：Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl4Cu(NH3)2Cl+4NH4Cl+4NH4OH+O2→4Cu(NH3)4Cl2+6H2O由于碱性氯化铜铵蚀刻液在蚀刻过程中不断发生反应，蚀刻液各成分不断地被消耗、浓度不断地变化，通常而言，蚀刻子液的成分含量会略高于蚀刻液中相应成分的浓度。在蚀刻的过程中需要将铜离子的浓度控制在30-180g/l，pH值为7-9内，因此需要在生产过程中通过自动检测投料控制机不断地检测蚀刻液中的成分含量并根据检测情况加投蚀刻子液和/或补投氨水。由于实际生产中，为了保持蚀刻液的成分稳定，需要不断地加投蚀刻子液和/或补投氨水，不可避免地导致蚀刻槽内的蚀刻液增多而溢出槽外；溢出蚀刻槽外的蚀刻液或已经使用过的蚀刻液，一般都称之为蚀刻废液，所述碱性氯化铜铵蚀刻废液的主要成分包括氯化铜铵、氯化亚铜铵、氯化铵、氨水，有的碱性蚀刻废液还会含有碳酸铵、碳酸氢铵、有机铵盐、有机胺等。目前对碱性蚀刻废液的常用处理方法有下面三种：酸化电解法：将碱性蚀刻废液用盐酸和/或酸性氯化铜蚀刻废液进行酸化反应，产生沉淀物和上层清液；分离后的沉淀物用硫酸溶解制成硫酸铜或电解制成精铜，上层清液和硫酸铜制取过程中所产生的含硫酸铜余液经进一步除铜后进行蒸发浓缩产得混合铵盐。其中，现有酸性氯化铜蚀刻废液的主要成分一般都会含有盐酸、氯化铜、氯化亚铜、水。此方法的不足之处在于，在回收处理过程中使用了硫酸，引入了对蚀刻抗蚀层有攻击腐蚀性的硫酸根，故其产得的混合铵盐不能再回用到蚀刻工序上；并且应用蒸发浓缩工艺制取混合铵盐能耗较大。碱化法：往碱性蚀刻废液中投入氢氧化钠溶液，加热得氧化铜沉淀。然后氧化铜沉淀用硫酸溶解制得硫酸铜，在加热过程中逸出的氨气用水吸收制得氨水进行回收利用。余液则还需要经过处理达到排放标准后才能排放。此方法的缺陷是，回收氧化铜和氨水后，废水处理量大、处理成本高。萃取电解法：碱性蚀刻废液与有机萃取剂混合分相后，再使用硫酸进行反萃取得硫酸铜，硫酸铜溶液经电解制得精铜。分相处理后的部分废液可以经重新调配为蚀刻子液作循环回用。此方法回收过程中使用有机萃取剂，其不足之处是，在蚀刻液回收循环利用重配蚀刻子液时，每次都会混带入少量的有机萃取剂，累积后会致使蚀刻速率和质量的指标下降。另外，使用萃取剂工艺在回收过程中会导致氨氮污染，且其处理成本也比较高。氨氮污染物极易溶于水，而水体内的氨氮物含量指标是水体富营养化的重要指标，水体一旦富营养化，就极易使得水中藻类大量繁殖爆发赤潮、水华，一方面导致水体含氧量降低，使得水中其余生物(鱼虾蟹等)缺氧死亡，导致水体污染；另一方面有毒藻类产生的毒素积累也能直接导致水体污染。综上所述，现有三种对碱性蚀刻废液的处理方法虽然能从废液中回收硫酸铜或精铜或铵盐或氨水，有的还能使碱性蚀刻废液重新调配为蚀刻子液循环再利用，但在碱性蚀刻废液循环处理的过程中，或是会带入对蚀刻不良的外来物质，影响蚀刻速率和质量的指标，并带来氨氮污染问题，或是处理成本高，并没有一种处理方法既能够良好地循环再利用碱性蚀刻废液，又能有效地降低生产成本，同时还能解决传统碱性氯化铜铵萃取电解回收工艺中所带出的氨氮污染问题。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，此工艺不但能将碱性蚀刻废液回收循环再利用，而且还能使回收得到的循环再用蚀刻子液保持正常的蚀刻速率和质量指标；且不会产生氨氮污染问题。本专利技术目的可以采用以下的技术方案来实现：一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，包括以下步骤：(1)蚀刻废液的气液分离：对铜离子浓度为30-180g/L、pH值为7-9的碱性蚀刻废液进行加热，收集加热过程中产生的气体，得废液蒸出气体A；当蚀刻废液加热至有沉淀物析出后，得固液混合物A1；(2)pH值的调整：将步骤(1)所得的固液混合物A1与盐酸和/或酸性蚀刻废液混合并调节pH至3-6，使固液混合物A1中的沉淀物进一步增加，将所得固液混合物A1中的沉淀物分离出来，固液分离后分别得固体的沉淀物和混合溶液A2；(3)气体的处理：将步骤(1)收集到的废液蒸出气体A与二氧化碳混合，生成碳酸铵和/或碳酸氢铵；(4)溶液的混合：将碳酸铵和/或碳酸氢铵加入至步骤2所得的混合溶液A2，得混合溶液A3；(5)蚀刻子液的再生：在步骤⑷所得的混合溶液A3中补充蚀刻工艺其他所需的组分，得循环再用蚀刻子液。本专利技术所述的在步骤(1)的加热过程中，产生的气体包括氨气、水蒸气以及可能生成的二氧化碳；其中氨气来源于蚀刻废液中所含的氨水挥发和部分碱性蚀刻液包含的碳酸铵、碳酸氢铵、有机胺、有机铵等组分的分解或水解反应。二氧化碳来源于蚀刻废液所含有的碳酸铵和/或碳酸氢铵受热分解反应；水蒸气来源于液态水的蒸发；具体参见以下化学反应式。步骤(1)中发生的化学反应如下：氨水的挥发反应：NH4OH→H2O+NH3↑碳酸铵的受热分解反应：(NH4)2CO3→2NH3↑+CO2+H2O碳酸氢铵的受热分解反应：NH4HCO3→NH3↑+CO2+H2O有机铵盐的受热分解反应：R-NH4→NH3↑+R-H有机胺的受热水解反应：R-NH2+H2O→NH3↑+R-OH本专利技术所述的步骤(1)中的固液混合物A1的主要成分包括氯化铜铵、氯化亚铜铵、氯化铵、氨水、碱式氯化铜、氢氧化铜。其中，氯化铜铵、氯化亚铜铵、氯化铵、氨水是碱性蚀刻废液原有主要成分，碱式氯化铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)蚀刻废液的气液分离：对铜离子浓度为30-180g/L、pH值为7-9的碱性蚀刻废液进行加热，收集加热过程中产生的气体，得废液气体；当蚀刻废液加热至有沉淀物析出后，得固液混合物A1；/n(2)pH值的调整：将步骤(1)所得的固液混合物A1与盐酸和/或酸性蚀刻废液混合并调节pH至3-6，使固液混合物A1中的沉淀物进一步增加，将所得固液混合物A1中的沉淀物分离出来；固液分离后分别得固体的沉淀物和混合溶液A2；/n(3)气体的处理：将步骤(1)收集到的废液气体与二氧化碳混合，生成碳酸铵和/或碳酸氢铵；/n(4)溶液的混合：将碳酸铵和/或碳酸氢铵加入至步骤⑵所得的混合溶液A2，得混合溶液A3；/n(5)蚀刻子液的再生：在步骤⑷所得的混合溶液A3中补充蚀刻工艺其他所需的组分，得循环再用蚀刻子液。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170705 CN 2017105425800;20171205 CN 201711264909一种线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)蚀刻废液的气液分离：对铜离子浓度为30-180g/L、pH值为7-9的碱性蚀刻废液进行加热，收集加热过程中产生的气体，得废液气体；当蚀刻废液加热至有沉淀物析出后，得固液混合物A1；
(2)pH值的调整：将步骤(1)所得的固液混合物A1与盐酸和/或酸性蚀刻废液混合并调节pH至3-6，使固液混合物A1中的沉淀物进一步增加，将所得固液混合物A1中的沉淀物分离出来；固液分离后分别得固体的沉淀物和混合溶液A2；
(3)气体的处理：将步骤(1)收集到的废液气体与二氧化碳混合，生成碳酸铵和/或碳酸氢铵；
(4)溶液的混合：将碳酸铵和/或碳酸氢铵加入至步骤⑵所得的混合溶液A2，得混合溶液A3；
(5)蚀刻子液的再生：在步骤⑷所得的混合溶液A3中补充蚀刻工艺其他所需的组分，得循环再用蚀刻子液。


根据权利要求1所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，利用步骤(1)所得的固液混合物A1，在步骤(2)调整pH值后进行过滤分离时将滤得的混合溶液A2冲刷溶解步骤(3)所得的碳酸铵和/或碳酸氢铵后，得混合溶液A3。


根据权利要求1所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，将步骤(1)中收集的气体分为两部分，使第一部分氨气的物质的量浓度大于二氧化碳物质的量浓度；使第二部分氨气的物质的量浓度小于二氧化碳物质的量浓度，以便控制生成的碳酸铵和碳酸氢铵的比例。


根据权利要求1或权利要求3所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(3)中使用射流装置，并使用水作射流液体对废液气体与二氧化碳反应生成碳酸铵和/或碳酸氢铵的合成反应的尾气进行吸收。


根据权利要求4所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(3)中使用射流装置，并使用水作射流液体对废液气体与二氧化碳反应生成碳酸铵和/或碳酸氢铵的合成反应的尾气进行吸收，得水溶液；采用pH计对所述射流装置中得到的水溶液进行酸碱度检测，并以此控制步骤(3)中二氧化碳气体的加投量。


根据权利要求1所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(1)加热过程中使用搅拌装置对碱性蚀刻废液进行搅拌，以便促使气体由搅拌位置逸出。


根据权利要求4所述的线路板碱性蚀刻废液的蒸氨回收循环工艺，其特征在于：所述步骤(1)加热过程中使用搅拌装置对碱性蚀刻废液进行搅拌，以便促使气体由搅拌位置逸出。


根据权利要求1或权...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶涛，
申请(专利权)人：叶涛，
类型：发明
国别省市：广东;44