銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，依次含有蝕刻液濃縮工段、硫酸銅置換工段、鹽酸吸收工段、硫酸銅產(chǎn)出工段。先將該原料通過與水蒸氣進行熱交換，銅蝕刻液中部分水分和HCL蒸發(fā)出去，形成含有30-50%的CuCL2的濃縮液；接著將上述濃縮液經(jīng)過濃縮液配料罐計量與濃度為50-98%的硫酸溶液經(jīng)過計量，一同輸入全密封的置換反應罐進行置換反應，置換反應罐中的溫度優(yōu)選為90-140℃；置換反應罐頂部排出的HCL氣體，通過氣體冷卻罐冷卻后輸送到鹽酸吸收工段；置換反應罐底部流出的液體送入硫酸銅產(chǎn)出工段。本發(fā)明的系統(tǒng)采用全密封連續(xù)反應，降低能耗，減少污染，解決批量生產(chǎn)中硫酸銅易于結晶，引起管路堵塞的難題。
【專利說明】銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)的含銅離子廢液處理中硫酸銅的回收工藝及其裝置。

【背景技術】
[0002] 酸性銅蝕刻液的回收和廢液的再生利用始終困擾著印刷電路板等化工生產(chǎn)企業(yè)。 溶液失效后如果直接排放，污染環(huán)境，浪費能源；如果將銅電解出來，卻產(chǎn)生了大量氯氣，而 氯氣的回收裝置投資大，運行成本高；如果通過置換反應生成硫酸銅和鹽酸，但傳統(tǒng)的工藝 既不能連續(xù)生產(chǎn)，工藝路線中又容易由于結晶堵塞管路和設備。
[0003] 申請?zhí)枮?012104963964的專利說明書公開了一種線路板刻蝕液處理方法，包括 如下步驟：先將失效的刻蝕液與銅萃取劑混合，經(jīng)萃取后得到萃取液I和萃余液I，所述萃 取液I中含有銅；將獲得的萃取液I水洗除去殘留的刻蝕液，洗滌后的廢水與步驟（1)的 萃余液混合為萃余液II ;將上述處理后的萃取液I與硫酸混合反應獲得硫酸銅，電解硫酸 銅回收銅；最后將萃余液II與石油亞砜混合，萃取獲得含有金的萃取液II，再以亞硫酸鈉 溶液反萃回收金。該方法效率較低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)應用。
[0004] 申請?zhí)枮?011100492869的專利說明書公開了一種硫酸銅回收系統(tǒng)，包括微蝕 槽、回收槽和回收機，以使用方向為基準，所述微蝕槽內(nèi)容置有微蝕廢液，回收機的進液端 伸入回收槽內(nèi)將回收槽內(nèi)設定液位以上的溶液打入回收機內(nèi)，還包括回收泵浦，該回收泵 浦進液口伸入微蝕槽內(nèi)，該泵浦出液口伸入回收槽內(nèi)，本發(fā)明能夠定時定量補充回收槽內(nèi) 廢液，使得回收槽隨時保持高液位。該發(fā)明的管路容易被硫酸銅的晶體堵塞，作業(yè)不能連續(xù) 進行。
[0005] 申請?zhí)枮?01110235652X的專利說明書公開了一種硫酸銅回收方法及硫酸銅回 收裝置，能夠回收雜質(zhì)較少的硫酸銅，該硫酸銅回收方法包括：雜質(zhì)析出工序，向含有雜質(zhì) 的硫酸銅廢液中添加pH調(diào)節(jié)劑，而將所述硫酸銅廢液的pH調(diào)節(jié)在3. 5?5. 0的范圍內(nèi)，從 而使所述雜質(zhì)析出；雜質(zhì)分離工序，從所述硫酸銅廢液中分離所析出的所述雜質(zhì)；銅吸附 工序，使分離出了所述雜質(zhì)的硫酸銅廢液流過氫型螯合樹脂，從而使銅被吸附；硫酸銅回收 工序，使硫酸流過吸附了銅的螯合樹脂，從而回收硫酸銅溶液。該方法不適合硫酸銅含量較 高的含銅離子廢液的處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：提供一種從酸性銅蝕刻液中連續(xù)回收硫酸銅和鹽酸的工藝裝置，且使 得整個系統(tǒng)基本無廢水、廢氣、廢物的排放。
[0007] 技術方案：本發(fā)明提供的一種銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，按工藝流程， 依次含有蝕刻液濃縮工段、硫酸銅置換工段、鹽酸吸收工段、硫酸銅產(chǎn)出工段。
[0008] 蝕刻液濃縮工段：銅蝕刻液原料中含有CuCL2，將該原料通過與水蒸氣進行熱交 換，以提高銅蝕刻液的溫度，將銅蝕刻液中部分水分和HCL蒸發(fā)出去，形成含有30-50%的 CuCL 2的濃縮液；蒸發(fā)出去的水分和HCL氣體直接輸送到鹽酸吸收工段的鹽酸吸收塔。
[0009] 硫酸銅置換工段：將上述濃縮液經(jīng)過濃縮液配料罐(含濃縮液計量罐計量)，濃度 為50-98%的硫酸溶液經(jīng)過硫酸計量罐計量，一同輸入全密封的置換反應罐(該罐內(nèi)可配有 石墨熱交換器，利用水蒸氣加熱）進行置換反應，置換反應罐中的溫度為40_140°C (優(yōu)選 90-140°C，保證置換反應充分進行)。置換反應罐頂部排出的HCL氣體，通過氣體冷卻罐冷 卻后輸送到鹽酸吸收工段；置換反應罐底部流出的液體送入硫酸銅產(chǎn)出工段。所述的氣體 冷卻罐中的壓力為0.09-0. 008Mpa (a)(優(yōu)選0.02-0. 01 Mpa (a)，合適的真空度，保證排 出大部分的HCL氣體和少量的水汽)。
[0010] 置換反應罐可為依次串聯(lián)的兩只：置換反應罐A和置換反應罐B ;氣體冷卻罐可為 依次串聯(lián)的兩只：氣體冷卻罐A和氣體冷卻罐B。置換反應罐A中采用氣流和液流自循環(huán)方 式攪拌，置換反應罐B中采用轉速為40-130轉/分鐘的機械式攪拌。置換反應罐A和置換 反應罐B的頂部分別接入氣體冷卻罐A，氣體冷卻罐B中的冷凝液可回流到置換反應罐A， 氣體冷卻罐B中的溫度為30-60°C。
[0011] 鹽酸吸收工段：通過鹽酸吸收塔吸收HCL，形成的鹽酸溶液另行輸送回收，鹽酸吸 收塔頂部排出的少量酸氣可經(jīng)過噴射裝置(管路中含有噴射泵）回流到銅蝕刻液原料罐中， 再進入蝕刻液濃縮工段，與銅蝕刻液原料混合。
[0012] 硫酸銅產(chǎn)出工段：硫酸銅置換工段后的液體，經(jīng)過液體冷卻器和抽濾槽析出硫酸 銅晶體，余下的母液(含有3-25% CuS04)需要回流處理，與濃縮液按1-6:1 (含有10-20% CuS04的母液優(yōu)選采用3 :1，保證管路中不結晶的同時，置換產(chǎn)物的量比較穩(wěn)定地產(chǎn)出）的比 例混合后進入硫酸銅置換工段。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點： 本發(fā)明的系統(tǒng)采用全密封連續(xù)反應，除了成品鹽酸和晶體CuS04能夠直接回收外，其中 間排放的氣體和液體均做回流處理。一方面降低能耗，減少污染，節(jié)約原料，改善生產(chǎn)環(huán)境， 更主要的是部分母液的循環(huán)使用，降低硫酸消耗量和反應液中硫酸銅的濃度，解決批量生 產(chǎn)中硫酸銅易于結晶、引起管路堵塞、系統(tǒng)無法完全密封、生產(chǎn)設備投資大、工人維修量大、 工作環(huán)境惡劣等傳統(tǒng)工藝設備的難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1是本發(fā)明的一種工藝裝置示意圖； 圖中，1、濃縮液配料罐；2、濃縮液計量罐；3、置換反應罐A ;4、置換反應罐B ;5、石墨熱 交換器；6、氣體冷卻罐A ;7、氣體冷卻罐B ;8、硫酸計量罐；9、蝕刻液濃縮工段；10、液體冷 卻器；11、抽濾槽；12、銅蝕刻液原料罐；13、鹽酸吸收工段；14、酸氣；15、硫酸銅晶體；16、 母液。
[0015]

【具體實施方式】： 一種銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，銅蝕刻液原料中含有CuCL2，按工藝流程， 含有蝕刻液濃縮工段9、硫酸銅置換工段、鹽酸吸收工段13、硫酸銅產(chǎn)出工段。
[0016] 在蝕刻液濃縮工段9,將銅蝕刻液原料先通過與水蒸氣進行熱交換，以提高銅蝕刻 液原料的溫度，將銅蝕刻液原料中部分水分和HCL蒸發(fā)出去，形成含有40%的CuCL 2的濃縮 液，蒸發(fā)出去的水分和HCL氣體直接輸送到鹽酸吸收工段13的鹽酸吸收塔。
[0017] 在硫酸銅置換工段，將上述濃縮液經(jīng)過濃縮液配料罐1和濃縮液計量罐2計量，另 將濃度為65%的硫酸經(jīng)過硫酸計量罐8計量，一同輸入全密封的置換反應罐3或4進行置 換反應，置換反應罐3中的溫度為90-120°C ;置換反應罐3或和4頂部排出的HCL氣體，通 過氣體冷卻罐6和7冷卻后輸送到鹽酸吸收工段13 ;置換反應罐3或4底部流出的液體送 入硫酸銅產(chǎn)出工段；所述的氣體冷卻罐6或7中的壓力為0. 05-0. 02Mpa (a)。
[0018] 其中，置換反應罐為串聯(lián)的兩只：置換反應罐A3和置換反應罐Μ ;氣體冷卻罐為 串聯(lián)的兩只：氣體冷卻罐A3和氣體冷卻罐Μ ;置換反應罐A3中采用氣流和液流自循環(huán)方 式攪拌，置換反應罐Μ中采用轉速為80轉/分鐘的機械式攪拌；置換反應罐A3和置換反 應罐Μ的頂部分別接入氣體冷卻罐Α6,氣體冷卻罐Β7中的冷凝液回流到置換反應罐A3， 氣體冷卻罐Β7中的溫度為45-60°C。
[0019] 在鹽酸吸收工段13,通過鹽酸吸收塔吸收HCL，形成的鹽酸溶液另行輸送回收，鹽 酸吸收塔頂部排出的少量酸氣14回流到銅蝕刻液原料罐12中再進入蝕刻液濃縮工段，與 銅蝕刻液原料混合； 在硫酸銅產(chǎn)出工段，將硫酸銅置換工段流出的液體，經(jīng)過液體冷卻器10和抽濾槽11析 出硫酸銅晶體，余下的含有3-25% CuS04的母液16做回流處理，與濃縮液按3 :1的比例混 合后進入硫酸銅置換工段。
【權利要求】
1. 一種銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，銅蝕刻液原料中含有CuCL2，按工藝流 程，含有硫酸銅置換工段、鹽酸吸收工段（13)、硫酸銅產(chǎn)出工段，其特征在于 ： 硫酸銅置換工段前還含有蝕刻液濃縮工段（9); 在蝕刻液濃縮工段（9)，將銅蝕刻液原料先通過與水蒸氣進行熱交換，以提高銅蝕刻液 原料的溫度，將銅蝕刻液原料中部分水分和HCL蒸發(fā)出去，形成含有30-50%的CuCL2的濃 縮液，蒸發(fā)出去的水分和HCL氣體直接輸送到鹽酸吸收工段（13)的鹽酸吸收塔； 在硫酸銅置換工段，將上述濃縮液經(jīng)過濃縮液計量罐（2)計量，另將濃度為50-98%的 硫酸經(jīng)過硫酸計量罐（8)計量，一同輸入全密封的置換反應罐（3或4)進行置換反應，置換 反應罐中的溫度為40-140°C;置換反應罐頂部排出的HCL氣體，通過氣體冷卻罐（6或7)冷 卻后輸送到鹽酸吸收工段（13);置換反應罐（3或4)底部流出的液體送入硫酸銅產(chǎn)出工段； 所述的氣體冷卻罐（6或7)中的壓力為0· 09-0. 008Mpa (a); 在鹽酸吸收工段（13)，通過鹽酸吸收塔吸收HCL，形成的鹽酸溶液另行輸送回收，鹽酸 吸收塔頂部排出的少量酸氣（14)回流到銅蝕刻液原料罐（12)中再進入蝕刻液濃縮工段 (9)，與銅蝕刻液原料混合； 在硫酸銅產(chǎn)出工段，將硫酸銅置換工段流出的液體，經(jīng)過液體冷卻器（10)和抽濾槽 (11)析出硫酸銅晶體（15)，余下的母液（16)做回流處理，與濃縮液按1~6 :1的比例混合后 進入硫酸銅置換工段。
2. 如權利要求1所述的銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，其特征在于： 置換反應罐為串聯(lián)的兩只：置換反應罐A (3)和置換反應罐B (4);氣體冷卻罐為串聯(lián) 的兩只：氣體冷卻罐A (6)和氣體冷卻罐B (7); 置換反應罐A (3)中采用氣流和液流自循環(huán)方式攪拌，置換反應罐B (4)中采用轉速 為4(Γ130轉/分鐘的機械式攪拌； 置換反應罐A (3)和置換反應罐Β (4)的頂部分別接入氣體冷卻罐A (6)，氣體冷卻罐 B (7)中的冷凝液回流到置換反應罐A (3)，氣體冷卻罐B (7)中的溫度為30-60°C。
3. 如權利要求1或2所述的銅蝕刻液置換生成硫酸銅的工藝裝置，其特征在于：含有 10-20% CuS04的母液（16)，與濃縮液按3 :1的比例混合后進入硫酸銅置換工段。
【文檔編號】C01G3/10GK104085911SQ201410297154
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月28日 優(yōu)先權日:2014年6月28日
【發(fā)明者】張玉霞 申請人:南通久信石墨科技開發(fā)有限公司