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CN104894599A - 一种退锡废液的回收利用工艺 - Google Patents

一种退锡废液的回收利用工艺 Download PDF

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韦建敏
吴梅
赵兴文
张晓蓓
冯坤
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Abstract

本发明公开了一种退锡废液的回收利用工艺，包括以下步骤：S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在65~80℃，压力（0.2~0.5）×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡；所述的电流密度为100-200A/m2。本发明工艺具有不添加任何化学试剂，不会造成二次污染的特点。

Description

一种退锡废液的回收利用工艺
技术领域
本发明涉及一种退锡废液的回收利用工艺，属于环保技术领域。
背景技术
PCB线路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了，它的设计主要是版图设计，采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。随着信息产业的发展和电子产品需求的增加，印制电路板行业蓬勃发展。PCB板的制作过程有20多道工序，在这些工序中会产生大量的液体废液，其中退锡工序产生的废液最多。退锡液是由退锡剂在保证铜基材不被侵蚀的情况下选择性的溶解覆铜层上的锡或锡铜合金所产生的废液，退锡剂可分为氟化物型、硝酸型和硝酸烷基磺酸型。硝酸型退锡废液是呈深绿色带刺激性气味的液体，其中含有20~30的游离硝酸，60~80g/L的锡，5~10g/L的铜和25~40g/L的铁，另外还有一些少量的其他金属离子。这些离子的存在既污染环境又浪费资源。如何有效处理退锡液成了PCB板企业所面临的一道难题，也是企业能否持续发展的前提。
申请号为200910301263.5的中国专利公开了一种退锡废液中锡的回收方法，采用碳酸钠溶液中和退锡废液，再加碱在102~115℃温度下转化为锡酸钠，过滤后往溶液中通入二氧化碳，使锡酸钠转化为偏锡酸，过滤后经洗涤、煅烧得到二氧化锡，该方法未采用蒸馏回收硝酸，需要使用大量碳酸钠去中和硝酸，增加了成本，同时新增了大量的硝酸钠废水溶液（其中可能还含有大量可溶性杂质），这些废水还需要进一步处理，增加了企业的成本。而且在后续工段中再煅烧得到二氧化锡，失去了分离获得锡酸钠的机会。
四川理工学院在ZL101918133A中提到了减压蒸馏+添加电解质的方法获得二氧化锡和锡酸钠的方法。惠州大亚湾惠绿环保服务有限公司在专利号ZL102086073A中提到了添加石灰浆和蒸发弄浓缩方法分离金属氧离子，并添加添加剂实现全回收的资源化处理方法。东莞市新能源科技有限公司在专利CN102492860A和CN102515259A中提到了添加电解质、絮凝剂等化学物质分离得到锡泥的方法。以上的关于退锡水回收的处理方法都有一个共同的特点需要添加化学物质如电解质、絮凝剂、碱中和、萃取剂等分离获得金属阳离子。这些方法添加化学试剂如电解质、絮凝剂、萃取剂不可避免有部分的化学成分夹带到循环的退锡水中，从而影响到电路板退锡工艺的品质和稳定性。
可见，在退锡液回收再生过程中如何避免加入额外的化学试剂，更好地实现退锡液中物料的循环再利用，如何简化生产工艺、降低退锡废液回收循环利用过程的能耗，做到真正的全回收、零排放是今后退锡废液循环利用的发展核心所在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种退锡废液的回收利用工艺，该工艺不添加任何化学试剂，不会造成二次污染。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在65~80℃，压力0.2×1.03×105Pa~0.5×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂；所述的硫酸溶液的为浓度15~30%；所述的电流密度为100-200A/m2；步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为5~35V；步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为15~45V。
本发明首先经过低温减压蒸馏回收退锡液中的硝酸，然后通过电解回收铜和锡，最后再添加试剂实现硝酸循环利用。电解槽中设置有离子交换膜，离子交换膜具有离子选择透过性，即阳膜只透过阳离子，阴膜只透过阴离子。阳离子在电场作用下从阳极区选择性透过阳膜进入阴极区并在阴极上发生还原反应析出。发生反应如下：
阳极反应为：2H2O—4e=O2+4H+        Φ0=1.23V
Sn2+—2e=Sn4+            Φ0=0.15V
阴极反应为：Sn2++2e=Sn              Φ0=0.136V
            Sn4++2e=Sn2+             Φ0=0.15V
Cu2++2e=Cu              Φ0=0.337V
H++2e=H2                        Φ0=0.0V
根据标准电极电位（式中所有的电极反应取的是还原电位）可以推导出阳极反应中的Sn2+氧化将优先进行。退锡废液中含有金属铜，其标准还原电位高于金属锡，在阴极先于锡析出，所以在进行生产时可控制阴极电位使铜析出，等铜电解完以后选择合适的阴极电位回收锡，阴极液中H+浓度高时也会与Sn2+竞争析出，可以通过控制氢离子浓度迫使氢不会析出。
本发明的有益效果是：（1）本发明先采用低温减压蒸馏工艺回收退锡液中的硝酸，再通过分级电沉积技术回收退锡液中的铜、锡，铁离子经过再生后重新回到退锡液中循环使用，整个过程中不添加任何化学试剂，不会造成二次污染；
（2）本发明在处理过程中没有任何含氨氮、氢离子、COD或金属离子的废液排放，是真正的零排放，零伤害，零处理的绿色环保方案，具有极大的社会环境健康价值；
（3）本发明的工艺过程和工艺设备简单，生产成本低，能够得到高纯度的二氧化锡、铜和金属锡，无需再对产品进行二次加工。
具体实施方式
下面结合实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
【实施例1】一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在65℃，压力0.5×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
所述的硫酸溶液额为浓度15%；所述的电流密度为100A/m2。
步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为5V。
步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为15V。
【实施例2】一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在70℃，压力0.4×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
所述的硫酸溶液的为浓度20%；所述的电流密度为120A/m2。
步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为10V。
步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为20V。
【实施例3】一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在75℃，压力0.3×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
所述的硫酸溶液的为浓度25%；所述的电流密度为160A/m2。
步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为15V。
步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为25V。
【实施例4】一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在75℃，压力0.25×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
所述的硫酸溶液的为浓度28%；所述的电流密度为190A/m2。
步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为25V。
步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为35V。
【实施例5】一种退锡废液的回收利用工艺，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在80℃，压力0.2×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
一种退锡废液的回收利用工艺，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
所述的硫酸溶液的为浓度30%；所述的电流密度为200A/m2。
步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为35V。
步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为45V。

Claims (7)

1.一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将退锡废液通入蒸馏装置，在65~80℃，压力0.2×1.03×105Pa~0.5×1.03×105Pa下进行减压蒸馏回收硝酸；
S2.上述蒸馏余液通入设置有离子交换膜的电解槽中电解，控制电流密度和阴极电位电解回收余液中的铜，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属铜；
S3.待金属铜回收完以后，控制电流密度不变，改变阴极电位以电解回收锡，并且在电解进行过程中需要向阴极室内不断加入硫酸溶液直至电解结束，在电解槽的阳极得到二氧化锡，阴极得到金属锡。
2.根据权利要求1所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，还包括一个循环配制退锡液的步骤：在步骤S3之后，抽出电解槽内的电解余液并进行过滤，滤液合并步骤S1中蒸馏得到的硝酸得到合并液，再向合并液中加入添加剂制成新的退锡液。
3.根据权利要求2所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，所述的添加剂为硝酸铁和磺酸钠类缓释试剂。
4.根据权利要求1所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，所述的硫酸溶液的浓度为15~30%。
5.根据权利要求1所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，所述的电流密度为100-200A/m2。
6.根据权利要求1所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，步骤S2中所述的阴极电位通过改变外加电压来实现，外加电压为5~35V。
7.根据权利要求1所述的一种退锡废液的回收利用工艺，其特征在于，步骤S3中所述的阴极电位也通过改变外加电压来实现，外加电压为15~45V。
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