一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统的制作方法

1.本实用新型属于蚀刻液回收技术领域，特别是涉及一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统。


背景技术：

2.含铜蚀刻废液主要来自电子元件制造行业印制线路板生产蚀刻工序或铜板蚀刻工序，蚀刻液能腐蚀电路板或铜板上多余的铜箔，蚀刻液中铜离子浓度不断增高，当铜离子含量达到一定浓度时，蚀刻液腐蚀铜的效率就会逐渐下降直至失效，从而成为蚀刻废液而排放，常见的含铜蚀刻废液有酸性含铜蚀刻废液、碱性含铜蚀刻废液和含铜三氯化铁蚀刻废液等。酸性含铜废蚀刻液主要成分为cu
2+
、h
+
、cucl42－、cl－、及微量重金属杂质（如镍、镉、砷、铅、铬等）。若不采用针对性的处理措施，直接排放会给环境带来很大危害，同时也造成资源浪费。
3.国内外对酸性废蚀刻液综合利用的主要方法有置换法、电解法、合成法等。置换法消耗铁粉和氯气，同时产品纯度低、回收率低；电解法生产出来的铜虽然纯度高，但耗电量较高，废水中铜含量也偏高，废水还需要进一步处理；合成法目前应用最广泛，但目前存在的主要问题是硫酸铜结晶后母液中含铜量较高，不能回收利用废水中的钠盐，造成环境污染和资源浪费。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，能够彻底除去酸性废蚀刻液中重金属及杂质，到高纯度的硫酸铜产品，同时，通过将前道工序产生的滤液经离子交换、多效蒸发结晶后得到氯化钠产品。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，包括废液储存单元和预处理单元，所述废液储存单元内的废液经所述预处理单元处理后分为第一支路和第二支路，所述第一支路包括滤液储槽装置、调浆装置、离子交换装置和流化床，用于制备五水硫酸铜产品；所述第二支路包括沉铜母液槽机构、树脂筒、蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置，用于制备氯化钠。
6.优选的是，所述废液储存单元包括多个酸性蚀刻液储罐，多个所述酸性蚀刻液储罐均分别设置有输入管道和输出管道，蚀刻液槽车通过输入管道将废液输至酸性蚀刻液储罐中，酸性蚀刻液储罐通过输出管道将其内的废液输送至预处理单元，所述输入管道上设置有酸性蚀刻液卸车泵，所述输出管道上设置有酸性蚀刻液输送泵，所述酸性蚀刻液输送泵与所述预处理单元之间采用低液位与高液位联锁方式。
7.优选的是，所述预处理单元和所述滤液储槽装置之间依次设置有输送泵和压滤机，酸性蚀刻液经预处理单元后依次经气动隔膜压滤泵、压滤机至所述滤液储槽装置，预处理后的滤液经输送泵、中和反应罐、压滤泵、压滤机后，滤饼通过溜槽去碱式碳酸铜调浆罐，再经压滤机、调浆滤液罐、碱式碳酸铜酸溶罐后得到硫酸铜溶液。
8.优选的是，所述调浆装置包括滤饼调浆洗涤槽和调浆酸溶槽，所述滤饼调浆洗涤槽和所述调浆酸溶槽之间设置有矿浆泵、压滤机和计量称。
9.优选的是，所述沉铜母液进入第二支路的沉铜母液槽机构，沉铜母液槽机构处理后的溶液经输送泵、高位槽、流量计至树脂筒得到氯化钠溶液，氯化钠溶液经蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置得到氯化钠湿盐。
10.优选的是，所述蒸发结晶装置包括硫酸铜冷冻结晶反应釜，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜内设置有搅拌组件，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜连接有冷却水进水机和冷却水回水机，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜的出口处设置有清洗组件，用于冲洗所述硫酸铜冷冻结晶反应釜的出口防止堵塞。
11.与现有技术相比，通过本实用新型的实施，达到了以下明显的技术效果：
12.本实用新型能够彻底除去酸性废蚀刻液中重金属及杂质，到高纯度的硫酸铜产品，同时，通过将前道工序产生的滤液经离子交换、多效蒸发结晶后得到氯化钠产品。
13.以下将结合附图对本实用新型的构思及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
14.图1是本实用新型一实施例一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统的流程图；
15.图2是本实用新型一实施例一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统的废液储存单元的结构示意图；
16.图3是本实用新型一实施例一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统的废液储存单元的硫酸铜结晶结构示意图。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
18.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
19.请参阅图1-图3，一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，包括废液储存单元和预处理单元1，所述废液储存单元内的废液经所述预处理单元1处理后分为第一支路和第二支路。
20.所述第一支路包括滤液储槽装置3、调浆装置、离子交换装置和流化床，用于制备五水硫酸铜产品；所述第二支路包括沉铜母液槽机构、树脂筒、蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置，用于制备氯化钠。
21.请参阅图2，所述废液储存单元包括多个酸性蚀刻液储罐16，所述酸性蚀刻液储罐16均分别设置有输入管道和输出管道，蚀刻液槽车通过输入管道将废液输至酸性蚀刻液储罐16中，酸性蚀刻液储罐16通过输出管道将其内的废液输送至预处理单元1，所述输入管道上设置有酸性蚀刻液卸车泵，所述输出管道上设置有酸性蚀刻液输送泵，所述酸性蚀刻性输送泵与所述预处理单元1之间采用低液位与高液位联锁方式。
22.优选的是，所述预处理单元1和所述滤液储槽3装置之间依次设置有输送泵和压滤机2，酸性蚀刻液经预处理单元1后依次经矿浆泵、压滤机2至所述滤液储槽3装置，预处理后的滤液经输送泵、中和反应罐、矿浆机后，滤饼通过去碱式碳酸铜调浆罐，再经压滤机4、调浆滤液罐、碱式碳酸铜溶罐后得到沉铜母液。
23.优选的是，所述调浆装置包括滤饼调浆洗涤槽5和调浆酸溶槽6，所述滤饼调浆洗涤槽5和所述调浆酸溶槽6之间设置有矿浆泵、压滤机7和计量称。
24.优选的是，所述调浆酸溶槽6处理后的滤液经精密过滤器9、硫酸铜结晶装置、砂浆机和所述硫酸铜离心机8得到七水硫酸铜湿品。
25.优选的是，七水硫酸铜湿品经振动流化床10、计量称后得到五水硫酸铜。
26.优选的是，所述沉铜母液进入第二支路的沉铜母液槽机构11，沉铜母液槽机构11处理后的废水经输送泵、高位槽、流量计至树脂筒12得到氯化钠溶液，氯化钠溶液经蒸发结晶装置13、离心脱水装置14和干燥装置15得到氯化钠湿盐。
27.优选的是，所述蒸发结晶装置13包括硫酸铜冷冻结晶反应釜131，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜131内设置有搅拌组件132，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜131连接有冷却水进水机和冷却水回水机，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜的出口处设置有清洗组件133，用于冲洗所述硫酸铜冷冻结晶反应釜131的出口防止堵塞。
28.优选的是，所述树脂筒12内设置有螯合离子树脂。
29.优选的是，所述干燥装置15为沸腾流化床。
30.优选的是，所述蒸发结晶装置13采用三效蒸发结晶方式。
31.一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统的工作方法，包括以下步骤：
32.步骤一）在预处理槽中加入酸性废蚀刻液，按比例加入计量后的氯酸钠，将蚀刻液中的亚
33.铜离子氧化成铜离子，调节蚀刻液ph在3～5之间，将重金属离子沉淀后，再加入计量后的pam、氯化镁、活性炭等，搅拌一定时间后将蚀刻液泵入压滤机压滤，滤液进入储槽；
34.步骤二）将计量后的碳酸钠溶液泵入滤液储槽，加热至60～70℃，控制ph7～10，生成碱式
35.碳酸铜沉淀和氯化钠溶液；
36.步骤三）将步骤二反应后的混合浆液泵入压滤机过滤，分离后的沉铜母液送离子交换系统，
37.滤饼经调浆洗涤后泵入压滤机压滤，洗涤水送离子交换系统；
38.步骤四）将步骤二产生的碱式碳酸铜转运至调浆酸溶槽，先进行调浆，调浆用水为七水硫酸铜过滤液。调浆后向反应槽缓慢加入适量硫酸，同时控制反应温度在50～60℃，搅拌速度60～100r/min、ph值在1.5～2，反应30分钟～1小时。
39.步骤五）将步骤四产生的硫酸铜溶液经精密过滤器滤除少量的不溶物后进行水冷
结晶，不溶物返回酸溶槽调浆酸溶。水冷结晶后的硫酸铜浆液泵入真空过滤机并洗涤，滤液进入滤液储槽储存，再泵入调浆酸溶槽调浆。滤饼为七水硫酸铜湿品，经计量后送入振动流化床低温干燥得到五水硫酸铜产品。
40.步骤六）步骤三产生的沉铜母液主要为氯化钠溶液，同时残留少量的铜离子，铜离子浓度约为0.7～1.1g/l，通过流量计将定量沉铜母液送入螯合离子树脂吸附脱出铜离子，氯化钠溶液进入储槽后泵送氯化钠制备工序。吸附的铜离子用盐酸解吸再生得到氯化铜解析液，返回步骤二再次中和沉铜；
41.步骤七）将步骤六产生的氯化钠溶液泵入三效蒸发结晶、离心脱水后产出氯化钠湿盐，经沸腾流化床干燥后打包外售。离心脱水后的结晶母液进入沉铜母液槽，与沉铜母液混合后泵入离子交换系统处理。
42.实例一
43.生产过程中产生的酸性废蚀刻液1000kg，h+离子浓度0.12mol/l，含铜5.86%，钠0.26%，钾0.003%，铁0.002%，钙0.003%，重金属（镍、镉、砷、铅、铬）0.002%，以及大量的氯离子，泵入预处理槽中，先加入0.17kg氯酸钠，搅拌反应30分钟，然后用碳酸钠调节溶液ph在3～4，然后加入38g氯化镁搅拌20分钟，再加入20g pam搅拌30分钟，最后加入1kg粉末活性炭，再次搅拌30分钟后用压滤机过滤，滤液进入滤液储槽；
44.用蒸汽加热滤液至65℃，缓慢加入碳酸钠，控制滤液ph在8～9之间，反应1小时后用压滤机过滤，滤饼用清水洗涤两次后得到碱式碳酸铜固体，洗涤水与沉铜母液一并去离子交换系统；
45.将碱式碳酸铜转运至调浆酸溶槽，加七水硫酸铜过滤液并搅拌至浆状，缓慢加入40%硫酸溶液至ph为1.5～2，反应温度55℃，搅拌速度70r/min，反应30分钟，生成硫酸铜溶液；
46.将硫酸铜溶液用精密过滤器过滤，控制滤液温度10～20℃，使硫酸铜结晶析出，结晶完成后离心过滤和洗涤，滤液去调浆酸溶槽，硫酸铜晶体送入振动流化床低温干燥，可得到工业级五水硫酸铜228.5kg，其中cuso4
·
5h2o含量97.3%，砷0.0002%，铅0.0003%，铁0.002%，氯化物0.02%，水不溶物0.04%；
47.碱式碳酸铜合成过程中产生的洗涤水和沉铜母液中，铜离子含量为0.9g/l，通过螯合离子交换树脂后，溶液中铜离子降至0.4mg/l，树脂再生时将脱附出的铜离子送入滤液储槽，与下一槽蚀刻液再次合成碱式碳酸铜；
48.离子交换系统产生的氯化钠溶液进入三效蒸发系统进行蒸发结晶，最后离心脱水，再将湿盐经过沸腾流化床干燥，得到工业级氯化钠288.1kg，其中氯化钠含量98.1%，水分0.3%，水不溶物0.1%，铜0.01%，镍0.001%，镉0.0003%，铬0.0001%，砷0.0001%，铅0.0002%。
49.实例二
50.过程中产生的酸性废蚀刻液1000kg，h+离子浓度0.09mol/l，含铜9.41%，钠0.32%，钾0.002%，铁0.003%，钙0.003%，重金属（镍、镉、砷、铅、铬）0.007%，以及大量的氯离子，泵入预处理槽中，先加入0.26kg氯酸钠，搅拌反应30分钟，然后用碳酸钠调节溶液ph在3～4，然后加入43g氯化镁搅拌20分钟，再加入25g pam搅拌30分钟，最后加入1kg粉末活性炭，再次搅拌30分钟后用压滤机过滤，滤液进入滤液储槽；
51.用蒸汽加热滤液至68℃，缓慢加入碳酸钠，控制滤液ph在8～9之间，反应1小时后
用压滤机过滤，滤饼用清水洗涤两次后得到碱式碳酸铜固体，洗涤水与沉铜母液一并去离子交换系统；
52.将碱式碳酸铜转运至调浆酸溶槽，加七水硫酸铜过滤液并搅拌至浆状，缓慢加入40%硫酸溶液至ph为1.5～2，反应温度55℃，搅拌速度70r/min，反应30分钟，生成硫酸铜溶液；
53.将硫酸铜溶液用精密过滤器过滤，控制滤液温度10～20℃，使硫酸铜结晶析出，结晶完成后离心过滤和洗涤，滤液去调浆酸溶槽，硫酸铜晶体送入振动流化床低温干燥，可得到工业级五水硫酸铜367.4kg，其中cuso4
·
5h2o含量97.4%，砷0.0001%，铅0.0001%，铁0.001%，氯化物0.03%，水不溶物0.03%；
54.碱式碳酸铜合成过程中产生的洗涤水和沉铜母液中，铜离子含量为0.8g/l，通过螯合离子交换树脂后，溶液中铜离子降至0.5mg/l，树脂再生时将脱附出的铜离子送入滤液储槽，与下一槽蚀刻液再次合成碱式碳酸铜；
55.离子交换系统产生的氯化钠溶液进入三效蒸发系统进行蒸发结晶，最后离心脱水，再将湿盐经过沸腾流化床干燥，得到工业级氯化钠227.3kg，其中氯化钠含量98.0%，水分0.3%，水不溶物0.1%，铜0.01%，镍0.0005%，镉0.0003%，铬0.0002%，砷0.0001%，铅0.0001%。
56.实例三
57.生产过程中产生的酸性废蚀刻液1000kg，h+离子浓度0.18mol/l，含铜4.45%，钠0.22%，钾0.003%，铁0.008%，钙0.005%，重金属（镍、镉、砷、铅、铬）0.009%，以及大量的氯离子，泵入预处理槽中，先加入0.12kg氯酸钠，搅拌反应30分钟，然后用碳酸钠调节溶液ph在3～4，然后加入31g氯化镁搅拌20分钟，再加入25g pam搅拌30分钟，最后加入1kg粉末活性炭，再次搅拌30分钟后用压滤机过滤，滤液进入滤液储槽；
58.用蒸汽加热滤液至65℃，缓慢加入碳酸钠，控制滤液ph在8～9之间，反应1小时后用压滤机过滤，滤饼用清水洗涤两次后得到碱式碳酸铜固体，洗涤水与沉铜母液一并去离子交换系统；
59.将碱式碳酸铜转运至调浆酸溶槽，加七水硫酸铜过滤液并搅拌至浆状，缓慢加入40%硫酸溶液至ph为1.5～2，反应温度55℃，搅拌速度70r/min，反应30分钟，生成硫酸铜溶液；
60.将硫酸铜溶液用精密过滤器过滤，控制滤液温度10～20℃，使硫酸铜结晶析出，结晶完成后离心过滤和洗涤，滤液去调浆酸溶槽，硫酸铜晶体送入振动流化床低温干燥，可得到工业级五水硫酸铜173.8kg，其中cuso4
·
5h2o含量97.1%，砷0.0001%，铅0.0002%，铁0.002%，氯化物0.02%，水不溶物0.03%；
61.碱式碳酸铜合成过程中产生的洗涤水和沉铜母液中，铜离子含量为0.8g/l，通过螯合离子交换树脂后，溶液中铜离子降至0.4mg/l，树脂再生时将脱附出的铜离子送入滤液储槽，与下一槽蚀刻液再次合成碱式碳酸铜；
62.离子交换系统产生的氯化钠溶液进入三效蒸发系统进行蒸发结晶，最后离心脱水，再将湿盐经过沸腾流化床干燥，得到工业级氯化钠266.1kg，其中氯化钠含量98.4%，水分0.4%，水不溶物0.1%，铜0.005%，镍0.0004%，镉0.0004%，铬0.0001%，砷0.0001%，铅0.0001%。
63.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
64.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，包括废液储存单元和预处理单元，所述废液储存单元内的废液经所述预处理单元处理后分为第一支路和第二支路，所述第一支路包括滤液储槽装置、调浆装置、离子交换装置和流化床，用于制备五水硫酸铜产品；所述第二支路包括沉铜母液槽机构、树脂筒、蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置，用于制备氯化钠。2.根据权利要求1所述的一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，所述废液储存单元包括多个酸性蚀刻液储罐，多个所述酸性蚀刻液储罐均分别设置有输入管道和输出管道，蚀刻液槽车通过输入管道将废液输至酸性蚀刻液储罐中，酸性蚀刻液储罐通过输出管道将其内的废液输送至预处理单元，所述输入管道上设置有酸性蚀刻液卸车泵，所述输出管道上设置有酸性蚀刻液输送泵，所述酸性蚀刻液输送泵与所述预处理单元之间采用低液位与高液位联锁方式。3.根据权利要求2所述的一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，所述预处理单元和所述滤液储槽装置之间依次设置有输送泵和压滤机，酸性蚀刻液经预处理单元后依次经气动隔膜压滤泵、压滤机至所述滤液储槽装置，预处理后的滤液经输送泵、中和反应罐、压滤泵、压滤机后，滤饼通过溜槽去碱式碳酸铜调浆罐，再经压滤机、调浆滤液罐、碱式碳酸铜酸溶罐后得到硫酸铜溶液。4.根据权利要求3所述的一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，所述调浆装置包括滤饼调浆洗涤槽和调浆酸溶槽，所述滤饼调浆洗涤槽和所述调浆酸溶槽之间设置有矿浆泵、压滤机和计量称。5.根据权利要求1所述的一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，所述沉铜母液进入第二支路的沉铜母液槽机构，沉铜母液槽机构处理后的溶液经输送泵、高位槽、流量计至树脂筒得到氯化钠溶液，氯化钠溶液经蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置得到氯化钠湿盐。6.根据权利要求1所述的一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，其特征在于，所述蒸发结晶装置包括硫酸铜冷冻结晶反应釜，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜内设置有搅拌组件，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜连接有冷却水进水机和冷却水回水机，所述硫酸铜冷冻结晶反应釜的出口处设置有清洗组件，用于冲洗所述硫酸铜冷冻结晶反应釜的出口防止堵塞。

技术总结
本实用新型提供了一种酸性废蚀刻液制备硫酸铜和氯化钠系统，包括废液储存单元和预处理单元，所述废液储存单元内的废液经所述预处理单元处理后分为第一支路和第二支路，所述第一支路包括滤液储槽装置、调浆装置、离子交换装置和流化床，用于制备五水硫酸铜产品；所述第二支路包括沉铜母液槽机构、树脂筒、蒸发结晶装置、离心脱水装置和干燥装置，用于制备氯化钠。本实用新型能够彻底除去酸性废蚀刻液中重金属及杂质，制得高纯度的硫酸铜产品，同时，通过将前道工序产生的滤液经离子交换、多效蒸发结晶后得到氯化钠产品。发结晶后得到氯化钠产品。发结晶后得到氯化钠产品。


技术研发人员：吴雪兴 陈元哲 杨文婷 温舒涵 殷波 蒋伟
受保护的技术使用者：盐城常林环保科技有限公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/7/28