Способ выделения меди из отработанных травильных растворов

 

Изобретение относится к способам утилитации отработанных травильных растворов, в частности к способам выделения меди из медно-аммиакатных и медно-хлоридно-перекисных Изобретение относится к способам утилизации отработанных травильных растворов, в частности к выделению меди из медно-аммиакатных и меднохлоридно-перекисных растворов, и может быть использовано в полупроводниковой промышленности при обработке печатных плат. Целью изобретения является обеспечение экологической безопасности окружающей среды за счет уменьшения содержания меди в промышленных стоках . На чертеже изображена схема полной очистки отработанных травильных растворов от меди. На схеме обозначены накопитель 1 со смесью травителей, реактор 2 с паровой рубашкой, емкость 3 с соляной кислотой, скруббер 4, фильтррастворов . Цель изобретения - обеспечение экологической безопасности окружающей среды за счет уменьшения содержания меди в промышленных стоках. Выделение меди из медно-аммиакатных и медно-хлоридно-перекисных растворов ведут ступенчато: сначала воздействуют алюминием в количестве 0,3-0,4 г/г восстанавливаемой меди при рН 4-5 и барвотировании сжатым воздухом с интенсивностью 5-10 л/мин с одновременной отгонкой аммиака и хлористого водорода, затем ведут обработку фильтрата щелочью при pti 8,2-9,8 до окончательного выделения меди. 1 ил., 1 табл. пресс 5, реактор 6, емкость 7 с раствором NaOH и фильтр-пресс 8. Из накопителя 1 смесь травителей поступает в реактор 2, снабженный мешалкой и паровой рубашкой. В реактор 2 из емкости 3 подается 50%- ная соляная кислота для создания рН 4-5. Из реактора 2 отводят смесь газов хлористого водорода и аммиака в скруббер 4. Для эффективной отгонки смеси газов в нижнюю часть реактора 2 подают сжатый воздух с интенсивностью 5-10 л/мин. Из реактора 2 раствор подается в фильтр-пресс 5, где отделяют медь, а фильтрат направляют на дальнейшую доочистку в реактор 6, куда подают из емкости 7 30%-ный раствор NaOH. Образовавшуюся в реакторе 6 окись меди отделяют в 9 1В О сл о 1 Јъ to

1650742 A 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

093 а) (53)5 С 22 В 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ К СВИДЕТЕЛЬСТВУ йь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4642779/02 (22) 30.01.89 (46) 23.05.91. 1>ип. Р 19 (72) И.Г.Еосякин .(53) 669.334(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 836219, кл. С 23 G 1/36, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 685721. кл., С 23 0 1/36, 1979. (54) СПОСОБ В1ЩВЛЕНИЯ МЕДИ ИЗ ОТРА11ОТАННЫХ TPARKIhHbIX РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к способам утилизации отработанных травнльных растворов, в частности к способам выделения меди из медно-аммиакатных и медно-хлоридно-перекисных

Изобретение относится к способам утилизации отработанных травильных растворов, в частности к выделению меди из медно-аммиакатных и меднохлоридно-перекисных растворов, и может быть использовано в полупроводниковой промышленности при обработке печатных плат.

Целью изобретения является обеспечение экологической безопасности окружающей среды за счет уменьшения содержания меди в промышленных стоках.

На чертеже изображена схема полной очистки отработанных травильных растворов от меди °

На схеме обозначены накопитель 1 со смесью травителей, реактор 2 с паровой рубашкой, емкость 3 с соляной кислотой,-скруббер 4, фильтр2 растворов. 1(ель изобретения — обеспечение экологической безопасности окружающей среды за счет уменьшения содержания меди в промышленных стоках.

Выделение меди из медно-аммиакатных и медно-хлоридно-перекисных растворов ведут ступенчато: сначала воздействуют алюминием в количестве

0,3-0,4 г/г восстанавливаемой меди при рН 4-5 и барботировании сжатым воз ухом с интенсивностью 5-10 л/мин с одновременной отгонкой аммиака и хлористого водорода, затем ведут обработку фильтрата щелочью при рН 8,2-9,8 до окончательного выделения меди. 1 ил., 1 табл. пресс 5, реактор 6, емкость 7. с раствором Na0H и фильтр-пресс 8.

Из накопителя 1 смесь травителей поступает в реактор 2, снабженный мешалкой и паровой рубашкой. В реактор 2 из емкости 3 подается 50Хная соляная кислота для создания рН 4-5. Из реактора 2 отводят смесь .газов хлористого водорода и аммиака в GKpJJ66pp 4. Для эффективной отгон-. ки смеси газов в нижнюю часть реак тора 2 подают сжатый воздух с интенсивностью 5-10 л/мин. Из реактора 2 раствор подается в фильтр-пресс 5, где отделяют медь, а фильтрат направляют на дальнейшую доочистку в реактор 6, куда подают из емкости 7

ЗОХ-ный раствор NaOH. Образовавшуюся в реакторе 6 окись меди отделяют в

1650742

Пример2,,. .Используют для очистки от меди отработанный транильйый раствор, содержащий на 1 л раствора 54 r хлоридов меди в пересчете на медь, 126 г хлористого аммония и имеющии рН 8,3. Из накопителя

1 раствор транителя направляют н реактор 2, где обрабатывают его 50%55 ным раствором соляной кислоты, поступающей из емкости 3, до рН 4,5. Раствор тщательного перемешивают и вводят н него 21 r алюминиевой стружки из

Аильтр-пресс 8 и направляют на вторичную переработку.

Пример 1. Используют для очистки от меди отработанный медно5 аммиакатный транильный раствор, соде .::.ащий на 1 л раствора 83 г хлори-дон меди в пересчете на медь, 107 г хлористого аммония и имеющий рН 4.

Из накопителя 1 травильный раствор подают н реактор 2, куда помещают

29 г алюминия из расчета 0,35 r на

1 г меди. Температуру н реакторе поддерживают н пределах 100-110 С и проводят барботирование сжатым 15 воздухом с интенсивностью 10 л/мин, производя отгонку газообразных продуктов реакции и их улавливание н скруббере. В реакторе 2 идет процесс восстановления меди и Выделение газообразных продуктов: аммиака и .:..:îðècTc)! о водорода. Процесс дли",ся 2 ч.

В -..убовых остатках травильного раствора, объем которого уменьшается .-.;.а 45%, определено 0,13 г/л меди и

2,,8 г хлористого аммония. Полученный раствор в реакторе 2 Аильтруют в фильтр-прессе 5 и металлическую медь, выход которой составляет 99,86%, г.ромынают и сушат, а фильтрат с содержанием 0,13 г/л ионов меди отправляют на доработку н реактор 6.

H3 BMKQcTH 7 вводят H фильтрат

30/=ныл раствор едкого натра до рН 8, 7, перемешивают и 3 5

1 ч. Натек определяют содержание меди н pHcTBoD6 и если Оно составляет 0,001 г/л, то производят фильтра-цию в фильтр-прессе 8. Полученную окись меди промывают на Аильтре и от=40 пранляют на переработку но вторцветмет, Содержание хлористого аммония н скруббере составляет 79,6 г/л.Этот раствор в дальнейшем используют для корректировки транителя, Общий выход меди составляет 99,94%. расчета 0,4 г алюминия на 1 r меди.

В реакторе 2 поддерживают температуру в интервале 100 — 110 С и проводят о барботирование смеси сжатым воздухом с интенсивностью 5 л/MHH производя отгонку газообразных продуктов реакции (НС1 + NHy) и их улавливание в скруббере. Процесс восстановления меди длится 2 ч. В кубовых остатках транителя, объем которого уменьшается на 50%, определяют содержание меди и хлористого аммония, которое составляет соответственно.0,11 и 27,4 г/л.

Полученный раствор отАильтровывают н фильтр-прессе 5, где на фильтре оседает металлическая медь, выход которой составляет 99,8%. После промывки и сушки медь сдают но вторцветмет на вторичную переработку.

Фильтрат с содержанием меди в растворе О, 11 г/л направляют на доработку R реактор 6, где обарабатывают его 30%-ным раствором Na0H при тщательном перемешивании до установления рН 9,3 и выдерживают н течение 1 ч.

После этого определяют содержание ионов меди в растворе, и если оно составляло 0,001 г/л, то процесс пре-! кращавт. Полученную окись меди отфильтровывают, промывают, сушат и отправляют на переработку во вторцветмет.

В скруббере образуется раствор хлористого аммония с концентрацией

86 г/л, который используют для кор ректиронки травильного раствора. йбщий выход меди составляет 99,89%, а хлористого аммония 76%.

Пример 3. Для очистки используют транитель, содержащий 34 г/л хлоридов меди и пересчете на медь, 126 г/л хлористого аммония с исходным рН 8,9.

В реакторе 2 транитель обрабатывают 50%-ным раствором соляной кислоть| до рН 5, затем вводят в него

10,2 г алюминиевой .стружки из расчета 0,3 r алюминия на 1 r меди. В реакторе поддерживают температуру

100-110 С и проводят барботирование сжатым воздухом с интенсивностью

10 л/мин. Процесс длится 2 ч. После. фильтрации металлической меди на фильтре-прессе 5 в Аильтрате обнаружено 0,05 г/л меди и 26,8 г/л хлористого аммония.

Далее проводят вторую ступень очистки, по которой фильтрат с соКонцентрация

ЫН,Са в очищенном растворе, г/л

Остаточная конКонценПродолжительность

Интенсивность

Концентрация отогнантрация отогнанцентрация,г/л пода чи сжатого ного ного аммиака,7, аэрации, ч хлористого водорода,Х воздуха, л/мин

10,2

59,2

34,3

30,7

26,9

24,1

24,0

10,4

0,91

0,27

0,08

0,05

0,05

0 05

20,8

47

69

73

76

78

17

43

64

71

74,5

76,4

76,2

1

1

2

4

П р и м е ч а н и е. Концентрация меди в исходном растворе составляет 73 г/л, хлористого аммония

108 г/л.

5 16507 держанием меди 0,05 г/л обрабатывают в реакторе б 30Х-ным раствором

Na0H при рН 8,2, Полученную смесь выдерживают 1 ч, отфильтровывают полу.енные оксиды меди и определяют содержание меди в фильтрате. Содержание меди составляет 0,001 г/л.

IT.р и м е р 4. ильтрат после первой ступени обработки содержит 10

0,05 г/л меди (см. пример 3). В реакторе 6 его обрабатывают 507,-ным раствором ИаОН до рН 9,8. Выдерживают смесь 1 ч, затем фильтруют на фильтр-прессе 8 и определяют содержание меди в фильтрате. Содержание меди составляет 0,001 г/л.

Результать1 выделения меди и получения хлористого аммония в зависимости от интенсивности подачи сжатого 20 воздуха в реактор 2 приведены в таблице.

Из таблицы видно, что наилучшие результаты наблюдаются в случае, если подача сжатого воздуха в реак- 25 тор 2 осуществляется с интенсивностью выше 5 л/мин, однако увеличивать интенсивность подачи более 10 л/мин нецелесообразно, так как дальнейшего уменьшения содержания меди в раство- 30 ре не наблюдается.

Предлагаемый способ позволяет выделять медь иэ отработанных травильных растворов, при этом общий выход меди составляет 99,94-99,98Х, что позволяет извлекать и направлять его на вторичную переработку, так как

6 медь является стратегически важным сырьем.

Кроме того, снижение содержания меди в промьпппенных стоках до

О, 001 г/л (ITJ(K О, 005 г/л) позволило создать экологически безопасную технологию.

Предлагаемый способ позволяет также наряду с извлечением меди из отработанных травильных растворов производить выделение и возврат в травильное производство хлористого аммония.

<формула из обр ет ения

Способ выделения меди из отработанных травильных растворов, преимущественно медно-аммиакатных и медно-хлоридно-перекисных, включающий осаждение меди алюминием и обработку фильтрата щелочью, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды за счет уменьшения содержания меди в промышленных стоках, осажцение меди ведут ступенчато, сначала осаждение алюминием ведут при em расходе 0,3-0,4 r/r восстанавливаемой меди при рН 4-5 и барботировании сжатым воздухом с интенсивйостью 5-10 л/мин с одновременной отгонкой аммиака и хлористого водорода, затем проводят обработку фильтра"та щелочью при рН 8,2-9,8 до окончательного выделения.

165074?

Составитель Л,Рякина

Техред 3,Цаплюк Корректор Л.06ручар

Редактор С, Пекарь

Производственно-издательски11 комбинат "Патент", . Укг род, ул. Гагарина, 101

Заказ 1586 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Гос у, арственного к в тета по изобретениям и открытицм при ГКНТ СССР

11303э, Иос ква, iK — З), Рауц(ская наб., д. 4/5