由酸性氯化铜蚀刻废液制取精细铜化合物工艺研究

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酸性氯化铜蚀刻废液是印刷电路板蚀刻工艺过程中产生的废弃物,该废液中含有丰富的铜资源和盐酸,直接排放会对土壤、水资源等造成严重污染,危害人类的健康。废液的无害化处理刻不容缓。本文采用化学方法对酸性氯化铜蚀刻废液进行处理,制取了三种精细铜化合物。实验研究了以酸性氯化铜蚀刻废液为原料制取了氢氧化铜、碱式碳酸铜、活性氧化铜的工艺,确定各产品的最佳工艺合成路线,并对活性氧化铜工艺生产路线进行设备选型、经济效益估算及环保分析。同时用傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜分析(SEM)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等手段对产品进行表征。本文主要研究结果如下:(1)确定的由酸性氯化铜蚀刻废液制取氢氧化铜的最佳工艺条件为:p H=13,沉淀剂配比n(Na OH):n(HFD)=9.8:0.2,助剂C,蚀刻废液稀释1.5倍,干燥5.5h。XRD、SEM分析结果表明,所得氢氧化铜产品成分单一、分散性较好、纤维堆积的微团形貌、粒径在4-11μm之间。化学分析结果表明,铜的回收率≥99.9%,产品纯度达97.0wt.%以上,符合工业用氢氧化铜的要求;(2)确定的由酸性氯化铜蚀刻废液制取碱式碳酸铜的最佳工艺条件为p H=7,70℃反应1.0h,蚀刻废液稀释1倍,n(Na2CO3):n(Na HCO3)=1:2,沉淀剂浓度为3.6mol/L。XRD分析结果表明,所得碱式碳酸铜产品成分单一。化学分析结果表明,产品铜含量达到55.52wt.%,Cl-含量130 ppm,符合工业用碱式碳酸铜要求;(3)确定的以氢氧化铜为中间体制取活性氧化铜的最佳工艺条件为:p H=11,反应温度100℃,反应时间70min,液固比13:1,400℃煅烧40min。XRD、SEM分析结果表明,所得氧化铜产品成分单一、呈竹叶状、长约2~4μm之间,宽约0.2~0.8μm、团聚现象明显。化学分析结果表明,产品纯度99.0wt.%以上,活性17.3s。但氯含量45ppm,不符合活性氧化铜标准中要求的15ppm;(4)确定的以碱式碳酸铜为中间体制取活性氧化铜的最佳工艺条件为:反应温度95℃,液固比15:1,助剂A加入量为8.5g,500℃煅烧1.0h。XRD、SEM分析结果表明,所得产品成分单一、呈类似海胆状、直径2~9μm。化学分析结果表明,产品纯度达到99.0wt.%以上,氯离子含量降低至15ppm以下,活性为14s,符合活性氧化铜标准的要求,可用于电镀工艺;(5)经济效益估算表明:Cu(OH)2·Cu CO3为中间体制取活性Cu O的工艺能产生良好的经济效益。环保分析表明:该工艺为清洁环保工艺。
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