СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ МЕДЬАММИАЧНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1998 года по МПК C01B25/37 C09C1/62 C02F1/62 C02F1/66 

Изобретение относится к экологии и позволяет предотвратить загрязнение природных вод и почвы соединениями меди, получая при этом ценную товарную продукцию - пигментные пасты.

Медьаммиачные растворы являются отходами при производстве печатных плат, искусственных волокон и в других отраслях промышленности. Они представляют собой чрезвычайно устойчивые комплексные меди.

Отходами при производстве печатных плат являются разбавленные (сточные) воды и концентрированные отработанные медьаммиачные растворы. Объем последних невелик, он они "поставляют" до 90 мас.% соединений меди, попадающих в окружающую среду.

На заводах эти отработанные медьаммиачные растворы разбавляют водой и периодически сбрасывают на очистные сооружения для реагентной очистки с помощью осаждения тяжелых металлов известковым молоком (CaO). Однако, действуя известью, в принципе невозможно количественно разрушить и осадить аммиакатные комплексные соединения меди.

Количество меди, попадающей в окружающую среду (воду, почву), а по экологической цепочке и в пищу животным и человеку, велико.

Средний вес меди, снимаемой с каждой печатной платы, составляет 5 г. За месяц при 6-часовом рабочем дне, например, на одной линии "Титан-600" обрабатывается около 12000 печатных плат, т.е. теряется не менее 60 кг.

Сброс стоков травильных растворов меди наносит большой экономический ущерб как за счет загрязнения окружающей среды, так и за счет потерь меди.

Известен электрохимический способ переработки отработанных аммиачных травильных растворов меди [1], при котором путем электролиза удается выделить лишь часть меди, остаточное содержание меди составляет 50 - 55 г/л. Аммиачные растворы с таким высоким содержанием меди поступают на очистные сооружения и далее в окружающую среду. Кроме того, широкому внедрению в практику электрохимического выделения меди из отработанных растворов препятствует отсутствие серийного выпуска оборудования, его дороговизна в изготовлении и эксплуатации.

Известен выбранный в качестве ближайшего аналога способ переработки отработанных щелочных медно-хлоридных травильных растворов [2], в котором упомянутый раствор смешивают с отработанным кислым медно-хлоридным травильным раствором с pH 0,35 до pH 5,5 - 6,5. Образующийся осадок в виде комплексных солей меди отделяют фильтрованием, а фильтрат контактируют с железной стружкой и выделяют медь. Раствор полученного хлорида железа нейтрализуют известковым молоком до pH 8,0 - 8,5 и выделяют гидроксид железа. Степень очистки растворов от меди составляет 84%, расход известкового молока 150 г/л.

Недостатками известного способа являются потери меди в результате очистных операций, необходимость вторичной переработки растворов железа, получаемых при цементации, а также традиционная для реагентного метода проблема захоронения шламов.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка экономичного способа переработки концентрированных отработанных медноаммиачных растворов, позволяющего исключить потерю меди и захоронение отходов, а также позволяющего получать целевые продукты.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ переработки отработанных концентрированных медьаммиачных растворов, в котором подвергаемый обработке раствор подкисляют отработанными растворами кислого травления меди до pH 5,5 - 6,5; полученный после подкисления осадок отфильтровывают и обрабатывают кислотой и/или раствором ее солей, а фильтрат корректируют и возвращают в производство.

Полученный при подкислении осадок соединений меди, который в общем виде можно представить как оксикарбонат меди, отфильтровывают и обрабатывают фосфорной кислотой и/или раствором ее солей. Полученные в результате реакции фосфаты меди могут быть использованы в качестве пигментной пасты меловой бирюзы.

Фильтрат корректируют по составу, добавляя аммиак и карбонат аммония, и используют вновь в качестве аммиачного травильного раствора печатных плат.

Использование отработанных растворов кислого травления меди для регулирования pH и осаждения меди из медноаммиачных растворов позволяет исключить использование товарной кислоты, что значительно удешевляет и упрощает процесс переработки, а перевод выделенного осадка в труднорастворимый фосфат меди предотвращает потерю меди и позволяет получать ценную товарную продукцию - пигментную пасту меловой бирюзы, избежать потерь меди и экономических затрат на очистные технологические операции этих растворов и захоронение обычно получаемого шлама.

Предлагаемый способ может быть реализован на установке, в технологическую схему которой включены накопители отработанных концентрированных ванн травления меди (раздельно кислые и щелочные), дозирующие устройства, реактор с перемешиванием, устройства для перекачки суспензии, фильтр-пресс (или центрифуга), накопитель пигментной пасты, емкость для сброса фильтрата. Такая установка позволяет реализовать предлагаемый способ следующим образом.

В одну из накопительных емкостей собирают отработанные концентрированные медьаммиачные растворы, в другую - отработанные растворы кислого травления меди. В реактор перекачивают порцию отработанного концентрированного медьаммиачного раствора и при перемешивании добавляют отработанный раствор кислого травления меди до достижения pH 5,5 - 6,5. Реакционную массу выдерживают 30 мин, перемешивание прекращают, давая возможность отстояться осадку. Затем с помощью перекачивающего устройства суспензию подают на фильтр-пресс (центрифугу), отфильтрованный осадок переводят в реактор и при перемешивании добавляют фосфорную кислоту и/или раствор ее соли. Фильтрат собирают в отдельную емкость и после добавления аммиака и карбоната или хлорида аммония используют в качестве аммиачного раствора для травления печатных плат.

Пример 1. К 1 л отработанного травильного раствора, имеющего следующий состав, г/л: CuCl₂ 210; NH₄Cl 150; NH₄OH 200; (NH₄)₂CO₃ 30; pH 9,3, добавляли при перемешивании 2,2 л кислого раствора травления меди следующего состава, г/л: CuCl₂ 180; HCl 150; H₂O₂ 50. Реакционная суспензия имеет pH 5,5.

Выпавший осадок интенсивно синего цвета отфильтровывали.

Фильтрат, содержащий 25 г/л хлорида меди, корректировали по составу, добавляя карбонат аммония и аммиак, и использовали в качестве исходного аммиачного раствора для травления печатных плат.

К отфильтрованному осадку при перемешивании добавляли 256 г (2,6 г-моль) фосфорной кислоты.

Получено 550 г фосфата меди (в пересчете на сухое вещество), который может быть использован в качестве пигмента меловой бирюзы.

Пример 2. Проводили по методике примера 1, при этом использовали 1 л отработанного медьаммиачного раствора следующего состава, г/л: CuCl₂ 195; H₄Cl 155; (NH₄)₂CO₃ 30, и 2 л отработанного раствора кислого травления состава, г/л: CuCl₂ 200; HCl 160; H₂O₂ 60; pH суспензии 6,0. Образующийся осадок отфильтровывали. К осадку при перемешивании добавляли 1,5 г-моль H₃PO₄ и раствор, содержащий 1 г-моль фосфорно-кислого натрия.

Получено 600 г фосфата меди (в пересчете на сухое вещество), который может быть использован в качестве пигментной пасты - меловой бирюзы.

Пример 3. Проводили по методике примера 1, при этом к отфильтрованному осадку добавляли при перемешивании последовательно сначала раствор фосфорной кислоты, содержащий 1 г-моль H₃PO₄, а затем раствор, содержащий 1 г-моль тринатрийфосфата. Полученная меловая бирюза может быть использована в качестве пигментной пасты.

Пример 4. Проводили по методике примера 1, при этом использовали медьаммиачный раствор следующего состава, г/л: CuCl₂ 165; NH₄Cl 110; NH₄OH 150, и после подкисления отработанным раствором кислого травления pH суспензии составлял 6,5.

Получено 510 г меловой бирюзы (в пересчете на сухое вещество), которая может быть использована в качестве пигментной пасты.

Предлагаемый способ позволяет перерабатывать концентрированные медьаммиачные растворы, получая при этом осадки, которые могут быть использованы в качестве пигментной пасты меловой бирюзы. Фильтраты после отделения от осадков и соответствующей коррекции могут быть возвращены в производство.

Использование: предлагаемый способ позволяет перерабатывать отработанные концентрированные медьаммиачные растворы, получая при этом ценные целевые продукты. Сущность изобретения: предлагаемый способ заключается в том, что отработанные концентрированные медьаммиачные растворы подкисляют отработанным раствором кислого травления меди до pH 5,5 - 6,5, образующийся осадок отделяют от фильтрата и обрабатывают фосфорной кислотой или раствором ее солей, и используют в качестве пигментной пасты, а фильтрат корректируют по составу и возвращают в производстве.

Способ переработки отработанных концентрированных медьаммиачных растворов, включающий подкисление отработанным раствором кислого травления меди до pH 5,0 - 6,5, отделение образующегося осадка от фильтрата, отличающийся тем, что осадок обрабатывают фосфорной кислотой и/или раствором ее солей и используют в качестве пигментной пасты, а фильтрат корректируют по составу и возвращают в производство.