一种处理三氯化铁蚀刻废液的方法技术

本发明专利技术涉及一种处理三氯化铁蚀刻废液的方法，特别是一种处理含镍三氯化铁蚀刻废液的方法，主要采用二段萃取除铁，实现镍、铁的完全分离：一段萃取有机相组合为体积比１５～４０％萃取剂＋１０～２０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂；二段萃取有机相组合为体积比２０～５０％萃取剂＋５～１０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂，两段所用的萃取剂、协萃剂均有多种选择；在严格控制工艺参数的条件下，通过两段萃取，使蚀刻废液所含的铁再生成液态三氯化铁产品，镍再生成氯化镍产品，克服了现有技术的种种不足，铁、镍分离效果好，效率高，成本低，在实现三氯化铁蚀刻废液无害化的同时，最大程度地实现了有价金属的资源化回收利用，技术应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是一种处理含镍三氯化铁蚀刻废液 的方法。
技术介绍
在印制线路板生产过程中，通常采用高浓度液态FeCl3来蚀刻铁族金属与难熔金属(如 镍)组成的荫罩。用高浓度三氯化铁作为蚀刻液，可使整个蚀刻反应温和地进行而不会产生 气泡，从而生产出表面致密、品质好的荫罩。但是，随着蚀刻工序的持续进行，在蚀刻过程 中，三氯化铁会被蚀刻金属铁和镍还原为二氯化铁，产生的氯化镍也会进入至蚀刻液中。这 样，蚀刻液中三氯化铁浓度下降，蚀刻效率与效果随之下降；同时，蚀刻液中的N产浓度随 之升高，导致了蚀刻表面粗糙化，影响线路板产品质量。为了避免蚀刻效率的下降和保证产 品质量，必须周期性地把用过的含镍三氯化铁蚀刻液从系统中作为废液排出。同样的情况亦出现在大屏电视机显示器的生产过程中。大屏幕电视机显象管的荫罩网也 是以高纯度铁镍合金板片(Fe64%、 Ni36%)为基材做成的，也是采用酸性三氯化铁蚀刻液 在铁镍合金片上蚀刻出均匀的网孔。从而，周期性地排出含镍三氯化铁蚀刻废液。含镍三氯化铁蚀刻废液的化学组分及含量见下表。表-1含镍三氯化铁蚀刻废液的化学成分和含量<table>table see original document page 4</column></row><table>含镍三氯化铁蚀刻废液属国家危险废物名录中规定的第46类危险废物(含镍废物)。镍 离子属国家废水排放标准中的一类污染物，若不妥善处理，不仅会造成环境污染，而且大量 的铁、镍作为废物弃之，亦是一种巨大的资源浪费。所以，在无害化处理含镍三氯化铁蚀刻 废液的时候，应考虑尽可能地回收利用其有用成分。目前，处理此类废液的方法主要有隔膜电解法、蒸发浓縮结晶法、碱中和分步沉淀法、铁粉还原法等。这些方法均存在着这样那样的不足，分述如下(1) 隔膜电解法其设备复杂，膜材料依赖进口，处理成本高，镍、铁分离效果较差。(2) 蒸发浓縮结晶法该法结晶所得的三氯化铁或氯化镍纯度低，常出现三氯化铁产 品中有氯化镍，氯化镍产品中有三氯化铁现象，限制了再生产品的应用。(3) 碱中和分步沉淀法生产成本高，镍铁分离不彻底。(4) 铁粉还原法是我国常用的蚀刻废液再生利用方法，即采用高质量的过量铁粉来 置换蚀刻废液中的N产，有的还加元素硫进行硫化，使溶液中的N产置换下来或以硫化镍的形式沉淀下来；置换或沉镍后，溶液中的铁以F^+形态存在，需使用氯气将其氧化再生为三 氯化铁。铁粉还原法的不足之处在于-① 所采用的铁粉价格昂贵，处理成本高。在该工艺过程中，用铁置换镍时，也会将排出 的蚀刻废液中尚存在含量在15n/。以上的F^+还原成Fe2、置换完成后，又需用氯气将溶液中 的F^+再氧化成Fe3、这一先还原后氧化的过程浪费了大量铁粉，同时也增大了氯气的用量， 导致处理成本较高。② 此法所产生的镍渣中往往还有大量的铁，导致镍的品位低，下一步回收镍的生产成本较高。针对上述处理方法所存在的种种缺陷，专利技术一种高效地萃取分离铁、镍的方法对含镍三 氯化铁蚀刻废液进行回收处理无疑有着现实的紧迫性和必要性。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高效萃取的方法以回收三氯化铁蚀刻废液中的镍并再生三氯化铁， 在实现废液无害化的同时，最大程度地资源化利用。本专利技术的目的是这样实现的，含镍三氯化铁蚀刻废液采用二段萃取除铁，实现镍、铁的完全分离。步骤包括(1)本专利技术所涉及的两段萃取均采用"萃取剂+l办萃剂+稀释剂"的有机相组合，其中一段萃取的有机相组合为体积比15 40%萃取剂+10 20%协萃剂+40 75%稀释剂，萃 取剂为仲辛醇、仲辛基苯氧乙酸、双仲辛基甲基叔胺中的任何一种或多种以一定比例混配， 协萃剂为三垸基叔胺(N235)、三正辛胺(TOA)、三正庚胺(N208)、 N-己基异辛酰胺(MNA)、 仲碳伯胺(N1923)、 N-正辛基己内酰胺(OCLA)中的一种或多种以一定比例混配，稀释剂 为煤油。二段萃取的有机相组合为体积比20 50%萃取剂+5 10%协萃剂+40 75%稀释剂，萃取 剂为2-羟基-4-仲辛基-二苯甲酮肟，协萃剂为三烷基氧化膦、三苯基氧化膦、三辛基氧化膦、 三烷基硫化膦中的一种或多种以一定比例混配，稀释剂为煤油。5(2) 向"15 40%萃取剂+10 20%协萃剂+40 75%稀释剂"的有机相组合、萃原液(三 氯化铁蚀刻废液)中任何一种加入其体积5 15%的盐酸进行2 4级逆流酸化处理，收集废 酸并进行无害化处理。(3) 对酸化后的萃原液进行8 10级逆流萃取，萃余液进入氧化处理工段，对负载有机 相进行5 8级逆流反萃，用水作反萃剂，采用多次加入法向靠近水相出口级里加入一定量的 NaOH溶液，使水相pH始终保持在0. 5 1. 5之间，浓縮反萃液即得液态三氯化铁产品。(4) 向一段萃取的萃余液加入氧化剂进行氧化处理，然后进行2 4级逆流二段萃取， 采用"20 50%萃取剂+5 10%协萃剂+40 75%稀释剂"组合有机相。(5) 二段萃取的负载有机相进行2 4级逆流反萃，水为反萃剂，反萃液用NaOH、碳 酸钠、碳酸氢钠中的任何一种或几种进行中和，pH控制在7.0 8.5之间，压滤，废水进一 步处理后达标排放，铁渣安全填埋。(6) 二段萃取的萃余液进行1 3级逆流残酸萃取，然后加入碳酸钠、碳酸氢钠中的任 何一种进行中和沉镍，沉淀槽pH值控制在9.5 10.5之间，然后压滤，收集滤液废酸并进行 无害化处理，镍沉淀物反溶、净化后得碳酸镍沉淀，用盐酸酸溶得氯化镍产品。本专利技术中， 一段萃取的相比0/H (有机相O与水相H的体积之比)取值范围为4《0/H 《10， 二段萃取的相比的取值范围为1《0/H《5。这样做是因为萃取时，水相与有机相 两相体积比对萃取率有直接的影响，相比过大或过小对萃取都不利，相比的大小取决于萃取 剂的萃取率和被萃物质的多少。 一般情况下，相比愈大，萃取率愈高。但相比增大，意味着 需要使用的有机相量愈多，这将导致有机相的损失增加，富集程度降低，对降低产品成本和 保护环境等都是不利的。 一段萃取时，当0/H》4时，四次单级萃取获得的萃余液中残余Fe" 的量小于10g/L，考虑到蚀刻废液中F,的浓度较高，萃取时的相比取值大一点萃取效率较高， 但O/H超过10时，有机相的损失则明显增加；二段萃取时，冈Fe3+浓度已大大降低，0/H小 一些则可在保证萃取效果的前提下尽可能地降低成本，因此，0/H的取值范围确定在l 5之 间是合适的。本专利技术中，萃取级数依据串级萃取理论中的级数公式进行计算mn= m n式中m —第n次串级萃取后残液中被萃金属元素的剩余量m—萃取前萃原液中待萃金属元素的总量V。---有机相体积VA-—水相体积n-—串级萃取平衡的级数a—-分配比分配比a是这样确定的，先进行一次四级逆流串级试验，试验条件为采用"40%萃取剂+15%协萃剂+50稀释剂"有机相组合，其中萃取剂为仲辛醇、仲辛基 苯氧乙酸、双仲辛基甲基叔胺中的任何一种或多种以一定比例混配，协萃剂为三烷基叔胺(N235)、三正辛胺(TOA)、三正庚胺(N208)、 N-己基异辛酰胺(MNA)、仲碳伯胺(N1923)、 N-正辛基己内酰胺(OCLA)中的一种或多种以一定比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理三氯化铁蚀刻废液的方法，其特征在于：所述的含镍三氯化铁蚀刻废液采用二段萃取除铁，实现镍、铁的完全分离。步骤包括：　（１）两段萃取均采用萃取剂＋协萃剂＋稀释剂的有机相组合，其中：　一段萃取的有机相组合为：体积比１５～４０％萃取剂＋１０～２０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂，萃取剂为仲辛醇、仲辛基苯氧乙酸、双仲辛基甲基叔胺中的任何一种或多种以一定比例混配，协萃剂为三烷基叔胺（Ｎ２３５）、三正辛胺（ＴＯＡ）、三正庚胺（Ｎ２０８）、Ｎ－己基异辛酰胺（ＭＮＡ）、仲碳伯胺（Ｎ１９２３）、Ｎ－正辛基己内酰胺（ＯＣＬＡ）中的一种或多种以一定比例混配，稀释剂为煤油。　二段萃取的有机相组合为：体积比２０～５０％萃取剂＋５～１０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂，萃取剂为２－羟基－４－仲辛基－二苯甲酮肟，协萃剂为混合三烷基氧化膦、三苯基氧化膦、三辛基氧化膦、三烷基硫化膦中的一种或多种以一定比例混配，稀释剂为煤油。　（２）向“１５～４０％萃取剂＋１０～２０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂”有机相组合、萃原液中任何一种加入其体积５～１５％的盐酸进行２～４级逆流酸化处理，收集废酸并进行无害化处理。　（３）对酸化后的萃原液进行８～１０级逆流萃取，萃余液进入氧化处理工段，对负载有机相进行５～８级逆流反萃，用水作反萃剂，采用多次加入法向靠近水相出口级里加入一定量的ＮａＯＨ溶液，使水相ｐＨ始终保持在０．５～１．５之间，浓缩反萃液得液态三氯化铁产品。　（４）向一段萃取的萃余液加入氧化剂进行氧化处理，然后进行２～４级逆流二段萃取，采用“２０～５０％萃取剂＋５～１０％协萃剂＋４０～７５％稀释剂”组合有机相。　（５）二段萃取的负载有机相进行２～４级逆流反萃，水为反萃剂，反萃液用ＮａＯＨ、碳酸钠、碳酸氢钠中的任何一种或几种进行中和，ｐＨ控制在７．０～８．５之间，压滤，废水进一步处理后达标排放，铁渣安全填埋。　（６）二段萃取的萃余液进行１～３级逆流残酸萃取，然后加入碳酸钠、碳酸氢钠中的任何一种进行中和沉镍，沉淀槽ｐＨ值控制在９．５～１０．５之间，然后压滤，收集滤液废酸并进行无害化处理，镍沉淀物反溶、净化后得碳酸镍沉淀，用盐酸酸溶得氯化镍产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兆华，刘富强，王治军，温贵能，邓华利，
申请(专利权)人：深圳市东江环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]