蚀刻剂有许多种类,最早是使用三氯化铁的水溶液为蚀刻液,随着工业发展,三氯化铁逐渐被淘汰代之以氯化铜、过硫酸盐、过氧化氢-硫酸、氨碱以及其他蚀刻液相继开发并投入使用,其中尤以氯化铜蚀刻液得到广泛应用。
一、三氯化铁蚀刻废液的组成及常规处理技术
1废液成分
废三氯化铁蚀刻液是一种酸性液体,主要含有氯化铜、氯化亚铜、氯化铁、氯化亚铁和盐酸,其中铜含量在50g/L左右。三氯化铁蚀刻液仅在少数特殊工件的加工中采用。
2回收技术
目前从三氯化铁蚀刻废液中回收铜的方法很多,其中置换法具有投资少、回收率高、成本低、方法简单、操作方便和见效快等特点。
(1)工业废铁置换回收铜
反应原理:
实验表明,不锈钢几乎不产生置换反应,铸铁屑能比较好的产生置换反应,而刨床的铁屑又比车床车的铁屑效果好。一般采用6木尼龙网通过的铸铁屑来进行铜的回收。
(2)将三氯化铁蚀刻废液投铁提铜后通入氯气并蒸发浓缩,生成三氯化铁回用于线路板蚀刻。
二、酸性氯化铜蚀刻废液成分及常规处理技术
1 废液成分
废酸性蚀刻液是一种蓝绿色的强酸性液体,主要含有氯化铜、氯化亚铜、双氧水和盐酸,其中铜含量可达150~250g/L。
2 回收技术
(1)化学沉淀法
用30%的氢氧化纳中和沉淀后,与浓硫酸反应,冷却结晶生成硫酸铜。
(2)电解法
该法与电镀原理一样,通过电解把废液中的铜回收出来。
(3)氯化亚铜法
用纯铜粉或旧的电动机铜丝或用置换出来的海绵铜加入蚀刻液废液中,在加入氯化钠,用清水稀释可得到氯化亚铜沉淀。
三 碱性氯化铜蚀刻废液的组成与常规处理技术
1废液组成
废碱性蚀刻液是一种深蓝色有强烈氨味的液体,主要含有铜氨络合物(铜含量可达150~250g/L)、氯化铵及氨水。
2回收技术
碱性氯化铜废液常用的回收方法有酸化法和碱化法。
(1)酸化法回收铜
往碱性氯化铜废液中加入一定量的工业盐酸,沉淀后用硫酸溶解制成硫酸铜或电解成精铜。
(2)碱化法回收铜
往碱性氯化铜蚀刻废液中加入一定量的氢氧化纳溶液,生成氧化铜沉淀。氧化铜可用硫酸溶解成硫酸铜,氨可用硫酸吸收。
除以上的回收废液中铜的方法外,还有一些可全回收利用废液的方法。
(3)中和沉淀及置换法结合技术
将印制线路板碱性蚀刻废液与酸性氯化铜蚀刻废液进行中和沉淀,生成的碱式氯化铜沉淀用于生产工业级硫酸铜;沉淀压滤母液用于生产碱性蚀刻液;其余废水经金属铝屑置换去除铜离子,进行蒸发浓缩生产混合铵盐。
(4)废蚀刻液全回收技术
先将废碱性蚀刻液进行加热蒸馏,蒸出的氨气用水吸收成稀氨水,和析出的盐一起回用于碱性蚀刻液的再生产;浓溶液则通过加酸或加碱将其中的铜转化为硫酸铜或氧化铜。这样,既避免了二次污染,又降低了公司生产碱性蚀刻液的成本。
3铜脱除技术
(1)碱性条件下硫化钠沉淀法除铜
碱性蚀刻废液中主要含Cu2+及NH3·H2O,当NH4+含量较高以及在碱性条件下,Cu2+与NH4+可形成铜氨络合物,无法用中和沉淀方法处理废水中的铜。但Na2S在碱性条件下,能与重金属形成比其络合物更稳定的沉淀物CuS,从而达到去除重金属铜的目的。
(2)中和沉淀后水合肼还原或硫化钠沉淀除铜
碱性蚀刻液中加入酸性蚀刻液中和沉淀可脱除90%左右的铜,再采用水合肼还原法或硫化钠沉淀法可进一步脱除铜。
(1)氢氧化钠溶液(氢氧化钙溶液);铁和铜 (2)Fe+CuCl 2 ==Cu+FeCl 2 (3)FeCl 2 +2NaOH==2NaCl+Fe(OH) 2 ↓ (4)取少量溶液甲于试管中,放入光亮的铁钉,若铁钉上有红色物质析出,则证明A不过量,若铁钉上没有红色固体析出,则证明A过量 (5)2Fe(OH) 3 ==Fe 2 O 3 +3H 2 O |
(1)根据题意结合图中信息可以知道加入过量A后得到了固体甲,和溶液甲,然后向固体甲中加入了过量盐酸仍有固体存在,结合题给的三种物质可以知道固体乙为铜,而加入A为铁,所以溶液乙为氯化亚铁溶液,而溶液甲为氯化钠和氯化亚铁的混合溶液,根据题给的资料可以知道固体丁应该为氢氧化铁,而固体丙为请氧化亚铁,所以可以判断加入的B为氢氧化钠溶液或是其他可溶性的碱;
(2)根据(1)的分析可以知道加入过量A后所发生的反应为铁和氯化铜的反应,其化学方程式为:Fe+CuCl2═Cu+FeCl2;
(3)根可以知道步骤3中发生的反应为氢氧化钠和氯化亚铁的反应,即为:2NaOH+FeCl2=═Fe(OH)2↓+2NaCl;
(4)根据铁的性质可以知道,铁可以和稀盐酸反应生成气体,所以可以向固体甲中加入盐酸,如果铁过量,则会产生气体;
(5)根据铁给的信息可以知道氢氧化铁可以在加热的条件下反应生成氧化铁,故该反应为:2Fe(OH)3
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故答案为:(1)NaOH;铜和铁的混合物;
(2)Fe+CuCl2═Cu+FeCl2;
(3)2NaOH+FeCl2=═Fe(OH)2↓+2NaCl;
(4)步骤②中是否产生气泡,如果产生气泡则说明A过量;
(5)2Fe(OH)3
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废铜回收的处理方法有去杂质处理、燃烧处理。
1、去杂质处理
将杂质多的废铜进行去杂处理,然后熔炼出金属铜。废铜很多情况都会含有一些杂质成分在里面,所以一般对于废铜的初步处理是采用除杂的方式。除杂后,会得到纯度更高的金属铜,再挑选出适合熔炼的物质,最终就会提炼出极为稀有的铜物质。
2、燃烧处理
对于杂质含量较少的废铜直接采用干燥燃烧处理,得到高纯度铜金属。废铜也有含杂质较少的情况。像这种废铜就可以直接将里面的可燃物点燃,然后把废铜里面的水分去干,里面的可燃物也会随烧热时长而慢慢消失,剩下的物质就是高纯度的金属铜。
废铜的用途
废铜的回收的确有着非常广泛的用途,如果不能有效进行回收将是一项巨大的浪费。因为铜是一种非常重要的原料,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。
通常情况下,废铜和新废铜经过再加工之后大概有三分之一的精铜会返回市场,剩余的废铜会重新加工再利用。并且用废铜作为原料,比铜矿石冶炼能够节约资源,同时减少排放量。工艺简化,需要设备简单,回收效率高,能耗较少,利息较低,污染轻等一些特点。
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