一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法及其装置，所述方法包括：向废酸性蚀刻液中加入氨水或氨气，至罐内pH达5‑7，生成碱式氯化铜沉淀，过滤洗涤后将碱式氯化铜加入氢氧化钠反应罐生成氧化铜，过滤、洗涤、烘干、即得氧化铜产品；将碱式氯化铜滤液加入硫化钠沉铜罐中，加入硫化钠，生成硫化铜，过滤、洗涤回收硫化铜；将硫化铜滤液加入蒸氨罐中，加入氢氧化钙或氧化钙，生成氯化钙，反应过程中加热产生的氨气通入废酸性蚀刻液中，循环生成碱式氯化铜；本发明专利技术方法及装置不仅高效回收了废酸性蚀刻液中的铜离子，还利用其中自有的铵根离子循环处理回收铜离子，变废为宝，且极大降低了废水处理成本，具有极高的经济效益和环保效益。

A method and device for preparing copper oxide from waste acid etching solution

【技术实现步骤摘要】
一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法及其装置
本专利技术涉及废酸性蚀刻液的环保处理
，具体是一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法及其装置。
技术介绍
废酸性蚀刻液约含铜10%左右，游离盐酸8%左右，氯化钠2%左右。现有处理废酸性蚀刻液的方法是：利用铁置换法生产海绵铜，回收完海绵铜的含大量铁及微量铜的废水需用氢氧化钙中和沉淀出铁渣送去填埋或回收，废水排至污水处理厂。该方法废水处理成本很高，且海绵铜生产过程中伴随有氢气产生，生产环境恶劣。因此，研发一种新的低成本环保处理废酸性蚀刻液的方法及其装置，来解决上述问题，成为行业内亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对目前处理废酸性蚀刻液的方法回收完海绵铜后废水处理成本极高，且生产海绵铜过程中因有氢气产生，生产环境极其恶劣的问题，提供一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法及其装置。本专利技术的一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法，包括下述步骤：（1）将废酸性蚀刻液收集在废液收集罐中，向罐内加入氨水或通入氨气，至罐内液体pH达到5-7，搅拌反应0.5-1小时，生成碱式氯化铜沉淀，放出物料至碱式氯化铜过滤机，过滤并洗涤沉淀至洗水氯离子质量分数≤0.2%，滤渣即为碱式氯化铜；向废液收集罐中加入下一批废酸性蚀刻液，进行下一批次处理；（2）将制得的碱式氯化铜加入氢氧化钠反应罐，加热至60℃以上，边加热边搅拌至溶液pH降至8-9，且液体清亮透明，放出物料至氧化铜过滤机，过滤并洗涤至洗水氯离子质量分数≤0.1%，烘干滤渣即得氧化铜产品；（3）合并步骤（1）的碱式氯化铜滤液和洗涤液，加入硫化钠沉铜罐中，检测液体内铜离子含量，加入铜含量等摩尔量的硫化钠，至液体无色透明，放出物料至硫化铜过滤机，过滤洗涤回收硫化铜；（4）合并步骤（3）的硫化铜滤液和洗涤液，加入蒸氨罐中，检测氯离子含量，加入氯离子含量0.5倍摩尔量的氢氧化钙或氧化钙，生成氯化钙，反应过程中将料液加热至40-100℃，产生的氨气通入步骤（1）的废液收集罐中，用于中和废酸性蚀刻液循环生成碱式氯化铜；蒸氨罐内剩余液体主要成分为氯化钙，直接排放即可。上述步骤（4）的蒸氨罐产生的氨气也可先经引风机和送风管道送入氨气吸收塔中生成氨水后，再送入步骤（1）的废液收集罐中。所述废酸性蚀刻液中，含铜8-12%，游离盐酸6-10%，氯化钠0.5-3%。上述步骤（2）中所使用的氢氧化钠质量百分含量优选为3-15%。本专利技术的一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法所用的装置，具有废液收集罐，所述废液收集罐设有搅拌及加热装置，废液收集罐顶部设有废酸性蚀刻液加料口和氨气加料管或氨水加料口，废液收集罐底部设有出料口，出料口通过管道与碱式氯化铜过滤机相连接，所述碱式氯化铜过滤机后还设有氢氧化钠反应罐、氧化铜过滤机及氧化铜烘干机，过滤得到的碱式氯化铜加入氢氧化钠反应罐生成氧化铜后，将物料送至氧化铜过滤机过滤洗涤，送入氧化铜烘干机烘干；所述碱式氯化铜过滤机的出液管与硫化钠沉铜罐的原料入口相连接，硫化钠沉铜罐的出料口与硫化铜过滤机相连接，硫化铜过滤机的出液管与蒸氨罐原料入口相连接，蒸氨罐顶部设有氨气输送管，所述氨气输送管上设有引风机，将蒸氨罐产生的氨气抽送至废液收集罐的氨气加料管，上述各管道上按需装有泵和阀门。所述蒸氨罐后还可以增设氨气吸收塔，蒸氨罐顶部的氨气输送管先将蒸氨罐产生的氨气送至氨气吸收塔生成氨水后，再通过氨水输送管将氨水送至废液收集罐的氨水加料口。本专利技术方法的工艺原理是：首先利用废酸性蚀刻液中含有的氯离子和铜离子，向其中通入氨气或加入氨水与之反应生成碱式氯化铜、氯化铜氨及氯化铵，将难溶的碱式氯化铜过滤出来，加入氢氧化钠溶液中制取氧化铜，氧化铜经过滤烘干制取氧化铜；过滤碱式氯化铜后的滤液加入硫化铜沉铜罐中，进一步生成难溶的硫化铜沉淀，去除剩余铜离子，硫化铜滤液加入蒸氨罐中，加入氢氧化钙或氧化钙，与氯化铵反应生成氯化钙和氨水，加热使氨气蒸发出来，直接加入废酸性蚀刻液或先吸水生成氨水再加入废酸性蚀刻液中，循环制取碱式氯化铜。本专利技术方法利用自身的铜离子和铵根离子，除第一次启动时需要额外加入氨气或氨水外，后续反应均可通过自身反应产生的氨气提供，大大减少了额外原料的投入，具有很高的经济价值及环保效益。所涉及的主要化学反应方程式如下：CuCl2+NH3+H2O→CuCl2·3Cu（OH）2↓+Cu（NH3）4Cl2+NH4Cl；HCl+NH3＝NH4Cl；Cu（NH3）4Cl2+Na2S+2H2O＝CuS↓+2NaCl+2NH3·H2O；NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑；CuCl2·3Cu（OH）2+2NaOH4CuO↓+2NaCl+4H2O；NH3+HCl＝NH4Cl；CuCl2+NH3+H2O→CuCl2·3Cu（OH）2↓+Cu（NH3）4Cl2+NH4Cl；……如上循环处理废酸性蚀刻液，即可稳定生产氧化铜产品。本专利技术方法及装置采用氨循环法中和酸性蚀刻液生成碱式氯化铜沉淀，滤液经硫化钠脱铜后，加入用氢氧化钙并加热蒸氨，利用自身产生的氨气循环加入酸性蚀刻液中制备碱式氯化铜，极大地减少了处理废水需要添加的额外原料，变废为宝，生成的碱式氯化铜用氢氧化钠转化为氧化铜产品，废水中主要成分转化为氯化钙，可直接排放。本专利技术方法及装置处理过程科学环保，工艺简洁，设备简单，大大降低了废酸性蚀刻液的处理成本，具有极高的经济效益和环保效益。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图；图2是本专利技术的装置连接示意图。图中：1—废液收集罐，2—废酸性蚀刻液加料口，3—氨气加料管或氨水加料口，4—出料口，5—碱式氯化铜过滤机，6—氢氧化钠反应罐，7—氧化铜过滤机，8—氧化铜烘干机，9—硫化钠沉铜罐，10—硫化铜过滤机，11—蒸氨罐，12—氨气输送管，13—引风机，14—泵，15—阀门，16—氨气吸收塔，17—氨水输送管。具体实施方式下面通过具体实施例来对本专利技术的工艺方法进一步解释进行说明，下述实施例仅仅是示意性举例，并不以任何形式限制本专利技术。实施例1参见图1，一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法，包括下述步骤：（1）取废酸性蚀刻液500g加入大号烧杯中（经检测：铜含量为9.8%，游离盐酸7.8%，氯化钠2%），向烧杯内加入氨水至罐内液体pH达到5.5，搅拌反应0.5小时，生成碱式氯化铜沉淀，过滤洗涤沉淀至洗水氯离子质量分数≤0.2%，滤渣即为碱式氯化铜；（2）将制得的碱式氯化铜加入装有质量分数为3%的氢氧化钠烧杯中，加热至80℃以上，边加热边搅拌至溶液pH降至8.5（反应时间为2小时），且液体清亮透明，过滤并洗涤至洗水氯离子质量分数≤0.1%，烘干滤渣得氧化铜60.3g，经检测其中氧化铜含量达98.5%；（3）合并步骤（1）的碱式氯化铜滤液和洗涤液，加入装入大号烧杯中，检测液体内铜离子含量，加入质量分数为60%的硫化钠3.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法，其特征在于包括下述步骤：/n（1）将废酸性蚀刻液收集在废液收集罐中，向罐内加入氨水或通入氨气，至罐内液体pH达到5-7，搅拌反应0.5-1小时，生成碱式氯化铜沉淀，放出物料至碱式氯化铜过滤机，过滤并洗涤沉淀至洗水氯离子质量分数≤0.2%，滤渣即为碱式氯化铜；向废液收集罐中加入下一批废酸性蚀刻液，进行下一批次处理；/n（2）将制得的碱式氯化铜加入氢氧化钠反应罐，加热至60℃以上，边加热边搅拌至溶液pH降至8-9，且液体清亮透明，放出物料至氧化铜过滤机，过滤并洗涤至洗水氯离子质量分数≤0.1%，烘干滤渣即得氧化铜产品；/n（3）合并步骤（1）的碱式氯化铜滤液和洗涤液，加入硫化钠沉铜罐中，检测液体内铜离子含量，加入铜含量等摩尔量的硫化钠，至液体无色透明，放出物料至硫化铜过滤机，过滤洗涤回收硫化铜；/n（4）合并步骤（3）的硫化铜滤液和洗涤液，加入蒸氨罐中，检测氯离子含量，加入氯离子含量0.5倍摩尔量的氢氧化钙或氧化钙，生成氯化钙，反应过程中将料液加热至40-100℃，产生的氨气通入步骤（1）的废液收集罐中，用于中和废酸性蚀刻液循环生成碱式氯化铜；蒸氨罐内剩余液体主要成分为氯化钙，直接排放即可。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将废酸性蚀刻液收集在废液收集罐中，向罐内加入氨水或通入氨气，至罐内液体pH达到5-7，搅拌反应0.5-1小时，生成碱式氯化铜沉淀，放出物料至碱式氯化铜过滤机，过滤并洗涤沉淀至洗水氯离子质量分数≤0.2%，滤渣即为碱式氯化铜；向废液收集罐中加入下一批废酸性蚀刻液，进行下一批次处理；
（2）将制得的碱式氯化铜加入氢氧化钠反应罐，加热至60℃以上，边加热边搅拌至溶液pH降至8-9，且液体清亮透明，放出物料至氧化铜过滤机，过滤并洗涤至洗水氯离子质量分数≤0.1%，烘干滤渣即得氧化铜产品；
（3）合并步骤（1）的碱式氯化铜滤液和洗涤液，加入硫化钠沉铜罐中，检测液体内铜离子含量，加入铜含量等摩尔量的硫化钠，至液体无色透明，放出物料至硫化铜过滤机，过滤洗涤回收硫化铜；
（4）合并步骤（3）的硫化铜滤液和洗涤液，加入蒸氨罐中，检测氯离子含量，加入氯离子含量0.5倍摩尔量的氢氧化钙或氧化钙，生成氯化钙，反应过程中将料液加热至40-100℃，产生的氨气通入步骤（1）的废液收集罐中，用于中和废酸性蚀刻液循环生成碱式氯化铜；蒸氨罐内剩余液体主要成分为氯化钙，直接排放即可。


2.根据权利要求1所述的一种利用废酸性蚀刻液制备氧化铜的方法，其特征在于：步骤（4）的蒸氨罐产生的氨气也可先经引风机和送风管道送入氨气吸收塔中生成氨水后，再送入步骤（1）的废液收集罐中。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王水平，
申请(专利权)人：王水平，湖北荣梦环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42