DE19815288A1 - Process for the energy-saving and wastewater-free treatment of ammoniacal metal solution from the etching process for the production of printed circuit boards - Google Patents
Process for the energy-saving and wastewater-free treatment of ammoniacal metal solution from the etching process for the production of printed circuit boardsInfo
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Abstract
Description
Alkalische Ätzlösung wird für spezielle Leiterplattenherstellverfahren eingesetzt. Sie dient in erster Linie für solche Leiterplatten, bei denen die Kupfer-Leiterbahnen mit Metallen wie Zinn, Zinn/Blei, Nickel/Zinn oder Gold ätzgeschützt wurden. Diese Metalle werden von sauren Ätzmitteln wie Kupferchlorid oder Eisenchlorid angegriffen. Das alkalische Ätzmedium wird bei allen ätzresistenten Schichten und allen Photolacken eingesetzt, die sich nicht im alkalischen Bereich auflösen.Alkaline etching solution is used for special PCB manufacturing processes used. It is primarily used for circuit boards where the Copper conductor tracks with metals such as tin, tin / lead, nickel / tin or gold were protected against etching. These metals are like acidic etchants Copper chloride or iron chloride attacked. The alkaline etching medium will used in all etch-resistant layers and all photoresists that are do not dissolve in the alkaline range.
Alkalische Ätzlösung enthält freies Ammoniak und ein oder mehrere Ammoniumsalze wie Ammoniumchlorid, Ammoniumcarbonat, Ammonium bicarbonat, Ammoniumsulfat. Während des Ätzens steigt die Kupfer konzentration in der Ätzlösung an und die Ätzgeschwindigkeit nimmt ab bis zum Stillstand bei ca. 170 g/l. Die verbrauchte ammoniakalische Ätzlösung kann nach einem flüssig-flüssigen Extraktionsprozeß, durch den das Kupfer aus dem Ätzmittel extrahiert wird, nach Wiederherstellung der gehabten Sollwertparameter wieder verwendet werden.Alkaline caustic solution contains free ammonia and one or more Ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium sulfate. The copper rises during the etching concentration in the etching solution and the etching speed decreases to to standstill at approx. 170 g / l. The used ammoniacal caustic solution can after a liquid-liquid extraction process through which the copper is extracted from the etchant after restoring the had Setpoint parameters can be used again.
In dem European Patent 0 638 662 A1 - wurden folgende Verfahrensschritte
genannt:
The following process steps were mentioned in European Patent 0 638 662 A1:
- 1) Extraktion der Metallionen aus der verbrauchten Ätzlösung mit Hilfe des flüssigen Ionenaustauschers;1) Extraction of the metal ions from the used etching solution using the liquid ion exchanger;
- 2) Auswaschen des Ammoniaks aus dem flüssigen Ionenaustauscher mit Waschwasser, das einen kleinen Anteil Salzsäure enthält;2) Washing out the ammonia from the liquid ion exchanger with Wash water containing a small amount of hydrochloric acid;
- 3) Verdampfung des Waschwassers;3) evaporation of the wash water;
- 4) Kristallisation des Salzes nach der Verdampfung;4) crystallization of the salt after evaporation;
- 5) Filtration der regenerierten Ätzlösung;5) filtration of the regenerated etching solution;
- 6) Zudosieren der fehlenden Chemikalienmengen in die regenerierte Ätzlösung;6) Add the missing amounts of chemicals to the regenerated Caustic solution;
- 7) Reextraktion der Kupferionen aus dem von Kupferionen belasteten flüssigen Ionenaustauscher mit verdünnter Schwefelsäure;7) Re-extraction of the copper ions from the one loaded with copper ions liquid ion exchanger with dilute sulfuric acid;
- 8) Auswaschen des flüssigen Ionenaustauschers mit Waschwasser;8) washing out the liquid ion exchanger with washing water;
- 9) Waschwasser-Neutralisierung mittels Kalkmilch;9) Wash water neutralization using lime milk;
- 10) Filtrieren des gipshaltigen Waschwassers;10) filtering the gypsum-containing washing water;
- 11) Elektrolytische Kupferrückgewinnung.11) Electrolytic copper recovery.
Obwohl dieses Verfahren dem Stand der Technik in facto Recyclingtechnolo gien entspricht ist es andererseits so energieaufwendig, daß eine wirtschaft liche Verwendung erheblich beschränkt wird und mit Problemen behaftet ist, die einen störungsfreien Prozeßablauf praktisch verhindern. Although this process is state of the art in facto recycling technology On the other hand, it is so energy-intensive that an economy use is significantly restricted and has problems, which practically prevent a trouble-free process flow.
Energieaufwendig wegen der Schritte 3) und 4),
die Verdampfung des Waschwassers und die entsprechend nachgeschaltete
Kristallisierung des Konzentrates.Energy-intensive due to steps 3) and 4),
the evaporation of the wash water and the corresponding subsequent crystallization of the concentrate.
Diese Schritte, eingesetzt zur Vermeidung belasteten Abwassers, sind wirt schaftlich nicht vertretbar.These steps, used to avoid contaminated wastewater, are beneficial socially unacceptable.
Der Einsatz eines Kristallisators verursacht eine Verteuerung der Gesamtan lage und auch des Verfahrens.The use of a crystallizer causes the overall price to become more expensive location and also of the procedure.
Außerdem noch unwirtschaftlich wegen Schritt 2),
der unnötigen Umwandlung des Ammoniak zu Ammoniumsalz.Also uneconomical because of step 2),
the unnecessary conversion of ammonia to ammonium salt.
Ammoniak ist eine nötige Komponente der basischen Ätzlösung. Durch die Umwandlung des Ammoniak in Ammoniumsalz muß das Ammoniak ersetzt werden.Ammonia is a necessary component of the basic etching solution. Through the Converting the ammonia to ammonium salt must replace the ammonia become.
Der sich bildende Überschuß an Ammoniumchlorid aus dem Prozeß (Kristallisation) muß entsorgt werden: Sonderabfall.The excess ammonium chloride that forms from the process (Crystallization) must be disposed of: hazardous waste.
Problembehaftet wegen Schritt 9),
der praktizierten Wiederverwendung der mittels Kalkmilch neutralisierten
sulfathaltigen Waschwässer in dem Prozeß. Der an dieser Stelle durchge
führten Kreislaufführung des behandelten Wassers folgt unweigerlich die
Gipsausfällung im System nach dem Löslichkeitsproduktgesetz.Problematic due to step 9),
the practiced reuse in the process of the sulfate-containing washing water neutralized with lime milk. The circulation of the treated water carried out at this point is inevitably followed by gypsum precipitation in the system according to the Solubility Products Act.
Die Ausfällung von Kalziumsulfat (Gips) im Prozeß erschwert die angestrebte möglichst vollständige Phasentrennung der Mischlösungen (flüssiger Ionenaus tauscher im Verdünnungsmittel und wässrige Mischlösungsphase) wegen Ver schmutzung und Einseifung der Phasentrennfläche beträchtlich.The precipitation of calcium sulfate (gypsum) in the process complicates the desired phase separation of the mixed solutions (liquid ions from exchanger in the diluent and aqueous mixed solution phase) due to Ver Soiling and soaping of the phase separation area considerable.
Der verfahrensbedingt entstandene chemikalien- und womöglich kupferionen behaftete Gips zieht eine weitere nicht unerhebliche Sonderabfall-Entsor gungspflicht nach sich.The process-related chemical and possibly copper ions gypsum with plaster attracts another not inconsiderable special waste disposal compulsory obligation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Flüssig-Flüssig- Extraktion zu entwickeln, das energiesparend, abwasserfrei, kostengünstig, nicht mit den oben beschriebenen Problemen behaftet ist und nicht umweltbe lastend abläuft.The invention has for its object to provide a method for liquid-liquid To develop extraction that is energy-saving, wastewater-free, inexpensive, does not have the problems described above and is not environmentally expires.
- a) Extraktion der Metallionen aus der verbrauchten Ätzlösung mit Hilfe des flüssigen Ionenaustauschers, einer 30 vol-%igen Lösung von Extrak tionsmittel der Aldoxime- und/oder der Ketoxime-Komplexbildner in kerosinähnlichem Flüssigmittel;a) extraction of the metal ions from the used etching solution using the liquid ion exchanger, a 30 vol% solution from Extrak tion agent of the aldoxime and / or the ketoxime complexing agents in kerosene-like liquid agent;
- b) Entfernen der Spuren der organischen Phase aus der regenerierten Ätzlösung mittels Koaleszenzabscheider und Aktivkohleadsorber;b) removing the traces of the organic phase from the regenerated Etching solution using a coalescence separator and activated carbon adsorber;
- c) Auswaschen des Ammoniaks und Entfernung der Ätzlösungsspuren aus dem flüssigen Ionenaustauscher mittels Wasser; c) Washing out the ammonia and removing the traces of etching solution from the liquid ion exchanger using water;
- d) Rückgewinnen des Ammoniaks aus dem Waschwasser mittels Vacuum stripper;d) recovering the ammonia from the wash water using a vacuum stripper;
- e) Zudosieren der notwendigen, sich während des Ätzvorgangs verbrau chenden Chemikalien in die regenerierte Ätzlösung (Wiederherstellung der gehabten Sollwertparameter);e) metering in the necessary consume during the etching process chemicals in the regenerated caustic solution (recovery the setpoint parameters);
- f) Filtration der fertigen Ätzlösung;f) filtration of the finished etching solution;
- g) Reextraktionsphase als Regenerierung der Komplexbildner organischer Leichtphase-Mischlösung mittels verdünnter Säure (Elektrolytlösung);g) re-extraction phase as regeneration of the complexing agents organic Light phase mixed solution using dilute acid (electrolyte solution);
- h) Entfernen der Spuren der organischen Phase aus der Elektrolytlösung mittels Koaleszenzabscheider und Aktivkohleadsorber;h) removing the traces of the organic phase from the electrolyte solution using a coalescence separator and activated carbon adsorber;
- i) Auswaschen des flüssigen Ionenaustauschers zur Entfernung der Elektro lytlösungsspuren mittels Waschwasser aus dem 1. Waschvorgang nach Ammoniakstrippvorgang, dennoch nicht vollständig von Ammoniak frei;i) washing out the liquid ion exchanger to remove the electro traces of lytic solution using wash water from the 1st wash Ammonia stripping process, but not completely free of ammonia;
- k) Elektrolytische Kupferrückgewinnung;k) electrolytic copper recovery;
- l) Entfernung des Ammoniumsulfat aus dem Waschwasser der zweiten Wäsche vor der Wiederverwendung.l) removal of the ammonium sulfate from the wash water of the second Wash before reuse.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird vorteilhaft eine Vorrichtung zur Flüssig-Flüssig-Extraktion eingesetzt, bei der die Solventphase die Leicht phaselösung ist und die Raffinatphase als Nebenphase die Schwer phaselösung ist, wobei ein mehrstufiger Turm Gemischräume-, Abscheider-, integrierten Koaleszenzer, Förder-, Misch- und Einspeisungseinrichtung umfaßt und die Lösungsphasenmischung mittels statischem Mischer stattfindet.A device for Liquid-liquid extraction used, in which the solvent phase is easy phase solution and the raffinate phase as the secondary phase is difficult is phase solution, whereby a multi-stage tower mixture room, separator, Integrated coalescer, conveyor, mixing and feeding device includes and the solution phase mixing takes place by means of a static mixer.
Der integrierte Koaleszenzer erlaubt erhebliche Voluminareduzierung und Trennzeitverkürzung.The integrated coalescer allows considerable volume reduction and Shortening the separation time.
Die Verwendung statischer Mischer ermöglicht das Wegfallen von allen Rührerorganen und damit auch deren Lagerung, Dichthaltung und ent sprechende Wartung.The use of static mixers allows everyone to be eliminated Stirrer organs and thus their storage, sealing and ent speaking maintenance.
Dies erlaubt die Durchführung des Verfahrens in einer verhältnismäßig be grenzten Phasentrennungszeit auf eine volumenbegrenzende, verrohrungsbe schränkende, aufstellungsplatzsparende und sehr wartungsarme Weise, daher auch in facto Vorrichtung wirtschaftlich.This allows the procedure to be carried out in a proportionate manner limited phase separation time to a volume-limiting, piping restrictive, space saving and very low maintenance way, therefore also economical in facto device.
Beispiel: Die Behandlung im Extraktionsverfahren des Ammonium-Kupfer- Chlorid, mit bis 160 g/l Kupfer belastet (verbrauchte Ätzlösung genannt), aus dem Ammoniumchlorid-Ätzverfahren der Elektronik- und Leiterplatten-Industrie.Example: Treatment in the extraction process of ammonium copper Chloride, loaded with up to 160 g / l copper (called used etching solution) the ammonium chloride etching process of the electronics and printed circuit board industry.
Verfahren zur Aufbereitung ammoniakalischer Metallösung aus dem Leiter platten-Ätzvorgang, das die Extraktions- und Reextraktionsverfahren im Stufen gegenstrom und Weiterverwendung der Waschwasser vorsieht.Process for preparing ammoniacal metal solution from the conductor plate etching process that involves the extraction and re-extraction processes in stages counterflow and reuse of the washing water.
Die der folgenden Beschreibung zugrunde liegende Ausführungsform der Erfindung, die beispielhaften und nicht limitierenden Charakter besitzen soll, ist in Abbildung dargestellt. Die beiden in der Zeichnung veranschaulichten Turmbatterien sind identisch ausgeführt. Die Unter- und Zwischenteile der Türme sind für die Extraktion bzw. Reextraktion bestimmt, die Oberturmteile sind für die jeweilen Waschvorgänge da. Mit in Fettschrift dargestellten Pfeilen wird der Transport der wässrigen Schwerphasen-Lösungen aufgezeigt, während die dünnen Pfeile den Transport der organischen Leichtphasenlösung anzeigen. Die kleinen dünnen Pfeile bedeuten die Weiterführung des gestrippten Ammoniak.The embodiment of the description on which the following description is based Invention, which is intended to have exemplary and non-limiting character shown in figure. The two illustrated in the drawing Tower batteries are identical. The lower and intermediate parts of the Towers are intended for extraction or re-extraction, the upper tower parts are there for the respective washing processes. With arrows shown in bold the transport of the aqueous heavy phase solutions is shown, while the thin arrows transport the organic light phase solution Show. The small, thin arrows indicate the continuation of the stripped ammonia.
(Tu-Tz-To) Trennräume, mit Füllkörper befüllt, enthalten die jeweiligen
übereinanderliegenden Gemischzustand-Halteräume (Gu-Gz-Go)
(Gu-Gz) Unter- und Zwischen-Gemischzustand-Halteräume sind für die
zweimalige Zeitgemischbewahrung der spent-Ätzlösung und
organische Leichtphase-Lösung da
(Go) Oberer Gemischzustand-Halteraum ist zur Zeitgemischbewah
rung des Gemisches aus organischer Leichtphaselösung mit
Wasser da
(E) Mehrstufiger (Eu-Ez-Eo) Pumpeneinspeisungsturm, an dem
jeweiligen Überlaufsrohr der organische Leichtphaselösung
(2-4-6) angeschlossen
(SM) Förder-, Misch-, Einführ- und Gemischbewahrungseinrichtung
(uSM-zSM-oSM)
(Kp) Koaleszenzpackung zur Koalisierung der Mischphasendispersi
onen und möglichen instabilen Emulsionen
(Wt) Wärmetauscher zur Vorerwärmung des ammoniakhaltigen
Waschwassers aus der 1. Wäsche
(As) Ammoniak-Vacuumstripper
(KKÄ) Kerzenbestückter Koaleszenzer der Ätzlösung
(KKS) Kerzenbestückter Koaleszenzer der Elektrolytlösung
(AkÄ) Aktivkohleadsorber der Ätzlösung
(AkS) Aktivkohleadsorber der Elektrolytlösung
(F) Filter für kupferarmes Elektrolyt
(El) Elektrolytbad
(Se) Sulfatfällungsbad
(fWw) Zulaufrohr für Ergänzungswasser.(Tu-Tz-To) Separation rooms, filled with packing material, contain the respective stacked mixed-state holding rooms (Gu-Gz-Go)
(Gu-Gz) Under and intermediate mixed state hold spaces are there for the two times mixed preservation of spent etching solution and organic light phase solution
(Go) Upper mixture state holding space is there for the time mixture preservation of the mixture of organic light phase solution with water
(E) Multi-stage (Eu-Ez-Eo) pump feed tower, connected to the respective overflow pipe of the organic light phase solution (2-4-6)
(SM) Conveying, Mixing, Introducing and Mixture Storage Device (uSM-zSM-oSM)
(Kp) Coalescence pack for the coalization of the mixed phase dispersions and possible unstable emulsions
(Wt) heat exchanger for preheating the ammonia-containing wash water from the 1st wash
(As) ammonia vacuum stripper
(KKÄ) Candle-tipped coalescer of the etching solution
(KKS) Candle-tipped coalescer of the electrolyte solution
(AkÄ) activated carbon adsorber of the etching solution
(AkS) activated carbon adsorber of the electrolyte solution
(F) Filter for low-copper electrolyte
(El) electrolyte bath
(Se) sulfate precipitation bath
(fWw) feed pipe for make-up water.
-
a) Extraktion der Metallionen aus der verbrauchten Ätzlösung mit Hilfe des
flüssigen Ionenaustauschers.
Zweistufige Extraktion der Metallionen aus dem wässrigen verbrauchten Ätzmittel Ammonium-Kupfer-Chlorid (wässrige Schwerphase), durch Mischung mittels statischem Mischer mit einer 30 vol-%igen Lösung von Extraktionsmittel der Aldoxime- und/oder der Ketoxime-Komplexbildner in kerosinähnlichem Flüssigmittel (organische Leichtphasenlösung).- a1.) Jeweils Vorkoalisierung der wässrigen Schwerphase/organischen Leichtphasenlösung in entsprechend integriertem Koaleszenzer, mit geeigneter drahtgestrickter bzw. fasergestrickter Koaleszenz packung bestückt. Somit Beseitigung möglicher nicht stabiler Emulsionen.
- a2.) Trennung der zwei Gemischphasen im entsprechenden mit Füllkörpern befüllten Trennraum.
Two-stage extraction of the metal ions from the aqueous spent etchant ammonium-copper-chloride (aqueous heavy phase), by mixing using a static mixer with a 30 vol% solution of extractant of the aldoxime and / or the ketoxime complexing agent in kerosene-like liquid (organic light phase solution ).- a1.) In each case pre-coalization of the aqueous heavy phase / organic light phase solution in a correspondingly integrated coalescer, equipped with a suitable wire-knitted or fiber-knitted coalescence pack. Elimination of possible unstable emulsions.
- a2.) Separation of the two mixture phases in the corresponding separation space filled with packing.
Wässrige metallbelastete Schwerphase wird durch Rohranschluß (1) in statische Mischvorrichtung (zSM) der Turmzwischenstufe (Tz) eingespeist. Dort wird es mit der entsprechenden Menge teilbelasteter organischer Leichtphase lösung aus der Zwischenstufe (Ez) des Pumpeneinspeisungsturmes und einem Teil des Phasengemisches aus der tiefsten Stelle des Gemischzustand- Haltenraumes (Gz) zusammengemischt. Das entstandene Phasengemisch wird weiter befördert und bleibt die vorgeschriebene Zeit im Gemischzustand- Halteraum (Gz) und wird mittels entsprechender hydraulischer Rührerein richtung im Gemischzustand gehalten. Der Überlauf erfolgt durch Rohr (9). Nach der Phasenkoalisierung in Koaleszenzpackung (Kp) und einer soweit wie möglich vollständigen Phasentrennung im Zwischentrennraum (Tz), gelangt die jetzt teilweise metallbelastete wässrige Schwerphaselösung durch Ablaufrohr (3) in die statische Misch- und Fördervorrichtung (uSM) der Turmzwischenstufe (Tu). Die jetzt voll metallbelastete organische Leichtphaselösung gelangt durch das Überlaufrohr (6) in die obere Stufe (Eo) des Pumpeneinspeisungsturmes (E). Von dort wird sie zum Waschvorgang c) befördert.Aqueous heavy metal phase is fed through a pipe connection ( 1 ) into the static mixer (zSM) of the intermediate tower (Tz). There it is mixed together with the corresponding amount of partially loaded organic light phase solution from the intermediate stage (Ez) of the pump feed tower and part of the phase mixture from the lowest point of the mixture state holding space (Gz). The resulting phase mixture is conveyed further and remains in the mixture state holding space (Gz) for the prescribed time and is kept in the mixture state by means of a corresponding hydraulic stirrer device. The overflow takes place through pipe ( 9 ). After the phase coalization in a coalescence packing (Kp) and as far as possible a complete phase separation in the intermediate separation space (Tz), the aqueous heavy phase solution, which is now partially metal-laden, passes through the drain pipe ( 3 ) into the static mixing and conveying device (uSM) of the intermediate tower (Tu). The organic metal phase solution, which is now fully loaded with metal, passes through the overflow pipe ( 6 ) into the upper stage (Eo) of the pump feed tower (E). From there it is transported to the washing process c).
Die teilweise metallbelastete wässrige Schwerphaselösung aus (3) wird in der statischen Misch- und Fördervorrichtung (uSM) mit metallfreier organischer Leichtphaselösung aus dem unteren Teil (Eu) des Pumpeneinspeisungsturms (E) und mit Teilmenge vom Gemisch aus der tiefsten Stelle des Gemischzustand-Halteraumes (Gu) zusammengemischt. Das entstandene Phasengemisch wird weiter befördert und in Gemischzustand-Halteraum (Gu) mittels entsprechender hydraulischer Rührereinrichtung im Gemischzustand gehalten. Der Überlauf erfolgt durch Rohr (8). Nach der Phasenkoalisierung in Koaleszenzpackung (Kp) und einer soweit wie möglich vollständigen Phasen trennung im Zwischentrennraum (Tu) gelangt die teilbelastete organische Leichtphaselösung durch das Überlaufsrohr (4) in die Zwischenstufe (Ez) des Pumpeneinspeisungsturmes (E).The partially metal-contaminated aqueous heavy phase solution from ( 3 ) is mixed in the static mixing and conveying device (uSM) with metal-free organic light phase solution from the lower part (Eu) of the pump feed tower (E) and with part of the mixture from the lowest point of the mixture state holding space ( Gu) mixed together. The resulting phase mixture is conveyed onward and kept in the mixed state in the mixed state holding space (Gu) by means of a corresponding hydraulic stirrer device. The overflow takes place through pipe ( 8 ). After the phase coalization in a coalescence packing (Kp) and as far as possible a complete phase separation in the intermediate separation area (Tu), the partially loaded organic light phase solution passes through the overflow pipe ( 4 ) into the intermediate stage (Ez) of the pump feed tower (E).
Die jetzt metallfreie wässrige Schwerphaselösung fließt durch Rohr (11) zum Verfahrensschritt b) ab.The now metal-free aqueous heavy phase solution flows through tube ( 11 ) to process step b).
-
b) Entfernung der Spuren der organischen Leichtphase aus der regenerier
ten Ätzlösung (metallfreie wässrige Schwerphaselösung).
- b1.) Koalisierung in Koaleszenzkerze (KKA) und Entfernung der
möglicherweise noch enthaltenen organischen Partikel aus der
entmetallisierten Ätzlösung.
Die sich im Oberteil des Koaleszenzers angesammelte organische Leichtphaselösung wird durch Rohr (15) zur weiteren Verwendung geleitet. - b2.) Aktivkohle-Adsorbtion der Spuren der organischen Leichtphase. Entmettallisierte Ätzlösung wird vor der Wiedereinstellung des chemischen Inhalt-Sollparameters durch Aktivkohleadsorber (AkA) geleitet, weil sonst mögliche enthaltene auch kleinste organische Leichtlösungspartikel in der Ätzanlage den Ätzvorgang massiv erschweren und die Qualität der geätzten Platinen herabsetzen würden.
- b1.) Coalization in coalescence candle (KKA) and removal of the possibly still contained organic particles from the demetallized etching solution.
The organic light phase solution accumulated in the upper part of the coalescer is passed through pipe ( 15 ) for further use. - b2.) Activated carbon adsorption of traces of the organic light phase. Demetallized etching solution is passed through activated carbon adsorber (AkA) before the chemical content target parameter is reset, because otherwise possible even the smallest organic light solution particles contained in the etching system would make the etching process extremely difficult and would reduce the quality of the etched boards.
- b1.) Koalisierung in Koaleszenzkerze (KKA) und Entfernung der
möglicherweise noch enthaltenen organischen Partikel aus der
entmetallisierten Ätzlösung.
Nach Durchführung der weiteren Behandlungsphasen e) erfolgt Zudosieren der notwendigen sich während des Ätzvorgangs verbrauchenden Chemikalien (Wiederherstellung der gehabten Sollwertparameter) und Verfahrensschritt f) (Filtration der fertigen Ätzlösung). Danach ist die recycelte Ätzlösung fertig zum Wiedergebrauch.After the further treatment phases e) have been carried out, the necessary chemicals consumed during the etching process (Restoration of the setpoint parameters) and process step f) (Filtration of the finished etching solution). Then the recycled etching solution is ready for Reuse.
-
c) Waschvorgang der stark metallbelasteten, ammoniakbeladenen und
mit Ätzlösungsspuren behafteten organischen Leichtphaselösung.
- c1.) Jeweils Vorkoalisierung des mit Ammoniak beladenen Wasch wassers und der kupferbeladenen Leichtphaselösung in entspre chend integriertem Koaleszenzer, mit geeigneter Koaleszenz packung bestückt. Somit Beseitigung möglicher nicht stabiler Emulsionen.
- c2.) Trennung der zwei Phasen im entsprechenden Trennraum.
- c1.) Pre-coalization of the wash water loaded with ammonia and the copper-loaded light phase solution in a correspondingly integrated coalescer, equipped with a suitable coalescence pack. Elimination of possible unstable emulsions.
- c2.) Separation of the two phases in the corresponding separation room.
Stark metallbelastete, ammoniakbeladene und mit Ätzlösungsspuren behaftete organische Leichtphaselösung, aus (Eo) entsprechend befördert, wird in (oSM) mit Wasser durch Rohr (7) eingespeist und mit Teilmengengemisch aus der tiefsten Stelle des Gemischzustand-Haltenraumes (Go) zusammengemischt. Das entstandene Phasengemisch wird weiter befördert und im Gemischzustand- Haltenraum (Go) mittels entsprechend hydraulischer Rührereinrichtung im Gemischzustand behalten. Der Überlauf erfolgt durch Rohr (10), Somit wird es von aufgenommenem Ammoniak und anhaftenden alkalischen Spuren befreit. Nach Phasenkoalisierung in Koaleszenzpackung (Kp) und soweit wie möglich vollständiger Phasentrennung im oberen Trennraum (To) gelangt die organische Leichtphaselösung durch Überlaufrohr (2/2R) zu der unteren Stufe (EuR) des Pumpeneinspeisungsturmes (ER) des Verfahrenstrittes g) (Reextraktionsphase als Regenerierung der organischen Leichtphaselösung mittels verdünnter Säure (Elektrolytlösung).Organic light phase solution heavily contaminated with ammonia and containing traces of caustic solution, conveyed from (Eo) accordingly, is fed into (oSM) with water through pipe ( 7 ) and mixed together with a mixture of parts from the lowest point of the mixture state holding space (Go). The resulting phase mixture is conveyed further and kept in the mixture state in the mixture state holding space (Go) by means of a corresponding hydraulic stirrer device. The overflow takes place through pipe ( 10 ), thus it is freed from absorbed ammonia and adhering alkaline traces. After Phasenkoalisierung in Koaleszenzpackung (Kp) and as far as possible complete phase separation in the upper separation space (To), the organic light-phase solution passes through the overflow pipe (2/2 R) to the lower stage (EUR) of the pump feeding tower (ER) of the method Trittes g) (Reextraktionsphase as Regeneration of the organic light phase solution using dilute acid (electrolyte solution).
Das jetzt mit Ammonium/Ammoniak beladene Waschwasser gelangt durch (5) zu dem Verfahrensschritt d).The wash water now loaded with ammonium / ammonia passes through ( 5 ) to process step d).
-
d) Rückgewinnen des Ammoniaks aus dem Waschwasser mittels Vacuum
stripper.
Strippen des Ammoniaks aus dem mit Ammoniak und Ammoniumchlorid- Spuren beladenen Waschwasser des ersten Waschvorgangs und Zufüh rung des gestrippten Ammoniaks in die umgewandelte Ätzlösung vor der Sollwertparameter-Wiederherstellung.d) Recovering the ammonia from the wash water using a vacuum stripper.
Stripping the ammonia from the washing water loaded with ammonia and ammonium chloride traces from the first washing process and supplying the stripped ammonia into the converted etching solution before the setpoint parameter restoration.
Mit Ammoniak beladenes Waschwasser aus dem Ablaufrohr (5) durch Wärmeaustauscher (Wt) gelangt in Ammoniak-Vacuumstripper (As). Nach Ammoniakstrippvorgang wird dies mittels Verrohrung (12) durch Wärme austauscher (Wt) zu der Sulfatwäsche des Reextraktionsturms geleitet. Abge kühltes Ammoniak wird durch Rohr (14) in Rohr (13) mit Ätzmittel vermischt. Rohr (13) führt zur Sollwerteinstellung.Washing water loaded with ammonia from the drain pipe ( 5 ) through the heat exchanger (Wt) reaches the ammonia vacuum stripper (As). After the ammonia stripping process, this is piped ( 12 ) through heat exchangers (Wt) to the sulfate wash of the reextraction tower. Abge cooled ammonia is mixed through tube ( 14 ) in tube ( 13 ) with etchant. Pipe ( 13 ) leads to the setpoint adjustment.
- e) Zudosieren der notwendigen, während des Ätzvorgangs sich verbrauchen den Chemikalien in die regenerierte Ätzlösung (Wiederherstellung der ge habten Sollwertparameter).e) Dosing the necessary to consume during the etching process the chemicals in the regenerated caustic solution (restoration of the ge have setpoint parameters).
- f) Filtration der fertigen Ätzlösung.f) Filtration of the finished etching solution.
-
g) Zweistufige Reextraktionsphase als Regenerierung der Komplexbildner
organischer Leichtphase-Mischlösung mittels verdünnter Säure
(Elektrolytlösung).
- g1.) Jeweils Vorkoalisierung der kupferhaltigen Elektrolytlösung/Leicht phasenlösung in entsprechend integriertem Koaleszenzer, mit geeigneter Koaleszenzpackung bestückt. Somit Beseitigung möglicher nicht stabiler Emulsion.
- g2.) Trennung der zwei Gemischphasen im entsprechenden Trennraum.
- g1.) In each case precoalization of the copper-containing electrolyte solution / light phase solution in a correspondingly integrated coalescer, equipped with a suitable coalescence pack. This eliminates possible unstable emulsions.
- g2.) Separation of the two mixture phases in the corresponding separation room.
Der Aufbau des Reextraktionsturmes (R) ist identisch mit demjenigen des Extraktionsturmes (E). Die Teile entsprechen denen des Extraktionsturms, tragen auch die selben Ziffern und sind mit einem angefügten Buchstaben "R" gekennzeichnet. Soweit die Teile und Funktionen gleich sind, werden diese daher nicht erneut beschrieben. Statt des verbrauchten metallhaltigen Ätz mittels wird eine wässrig-sulfathaltige Elektrolytlösung durch das Einspei sungsrohr (1R) eingespeist. Das Ablaufrohr (11R) ist für das Ableiten von Kupfersulfat durch einen Zusatzkerzenkoaleszenzer (KKS) und Aktivkohle adsorber (AkS) in ein Elektrolytbad (EI) vorgesehen, aus dem über einen Filter (F) kupferarme Elektrolytlösung in das Einspeisungsrohr (1R) gelangt.The structure of the re-extraction tower (R) is identical to that of the extraction tower (E). The parts correspond to those of the extraction tower, also have the same numbers and are marked with an added letter "R". As far as the parts and functions are the same, they will not be described again. Instead of the used metal-containing etching agent, an aqueous sulfate-containing electrolyte solution is fed through the feed pipe ( 1 R). The drain pipe ( 11 R) is intended for the discharge of copper sulfate through an additional candle coalescer (KKS) and activated carbon adsorber (AkS) into an electrolyte bath (EI), from which a low-copper electrolyte solution reaches the feed pipe ( 1 R) via a filter (F) .
-
h) Entfernen der Spuren der organischen Phase aus der Elektrolytlösung
mittels Koaleszenzabscheider und Aktivkohleadsorber.
- h1.) Koalisierung mittels entsprechender Koaleszenzkerze (KKS) und
Entfernung der organischen kupferfreien Leichtphaselösungsspuren
aus der kupferhaltigen Elektrolytlösung.
Leichtphaselösung wird durch Rohr (15R) zur weiteren Verwendung geleitet. - h2.) Adsorption der organischen Leichtphase aus dem Kupfersulfat (Elektrolyt) vor der Elektrolytbadzuleitung mittels Aktivkohleadsorber (AKS) um zu verhindern, daß eine Ansammlung im Elektrolytbad die Herabsetzung des Elektrolytbad-Wirkungsgrades bewirkt und im Extremfall auf der Elektrolytoberfläche schwimmend bei mög lichem Anoden/Kathoden-Kurzschluß zur Oberflächenentzündung führen kann.
- h1.) Coalization by means of a corresponding coalescence candle (KKS) and removal of the organic copper-free light phase solution traces from the copper-containing electrolyte solution.
Light phase solution is passed through tube ( 15 R) for further use. - h2.) Adsorption of the organic light phase from the copper sulfate (electrolyte) upstream of the electrolyte bath feed using activated carbon adsorber (AKS) to prevent accumulation in the electrolyte bath causing a reduction in the electrolyte bath efficiency and, in extreme cases, floating on the electrolyte surface with possible anodes / cathodes -Short circuit can lead to surface ignition.
- h1.) Koalisierung mittels entsprechender Koaleszenzkerze (KKS) und
Entfernung der organischen kupferfreien Leichtphaselösungsspuren
aus der kupferhaltigen Elektrolytlösung.
-
i) Auswaschen der gestrippten metallionenarmen organischen Leichtphase
lösung mittels Waschwasser aus dem 1. Waschvorgang nach Ammoniak
strippvorgang, dennoch nicht vollständig ammoniakfrei.
- i1.) Jeweils Vorkoalisierung der kupferhaltigen Elektrolytlösung/kupfer freien Leichtphasenlösung in entsprechend integriertem Koaleszenzer, mit Koaleszenzpackung bestückt. Somit Beseiti gung möglicher nicht stabiler Emulsion.
- i2.) Trennung der zwei Gemischphasen im entsprechenden Trennraum.
- i3.) Waschwasser- Behandlung vor der Wiederverwendung zur Entfer nung der enthaltenen Chemikalienspuren.
- i1.) In each case precoalization of the copper-containing electrolyte solution / copper-free light-phase solution in a correspondingly integrated coalescer, equipped with a coalescence packing. Elimination of possible unstable emulsion.
- i2.) Separation of the two mixture phases in the corresponding separation room.
- i3.) Wash water treatment before reuse to remove traces of chemicals.
Dieser erfolgt genau wie die Waschvorgänge in der Extraktionsphase mit Ausnahme vom Waschwasser, das im Einspeiserohr (7R) nach Ammoniak strippung vom Wärmeaustauscher (Wt) ankommend zum Waschvorgang, Vor koalisierung und entsprechender Trennung gelangt und durch Rohr (5R) zu dem (Se) Sulfatfällungsbad, Verfahrensschritt 1).This takes place in exactly the same way as the washing processes in the extraction phase, with the exception of the washing water, which arrives in the feed pipe ( 7 R) after ammonia stripping from the heat exchanger (Wt) to the washing process, prior to coalition and corresponding separation and through pipe ( 5 R) to the (Se ) Sulphate precipitation bath, process step 1).
- k) Elektrolytische Kupferrückgewinnung in Elektrolytbad (EI), (F) Filter der kupferarmen Elektrolyse, durch Rohr (1R) zur Wiederverwen dung in (zSMR).k) Electrolytic copper recovery in electrolytic bath (EI), (F) filter of low-copper electrolysis, through tube ( 1 R) for reuse in (zSMR).
-
l) Entfernung des Ammoniumsulfat aus dem Waschwasser der zweiten
Wäsche vor der Wiederverwendung mittels Fällungsbad (Se).
Dort wird es mit Bariumchlorid zusammengeführt. Damit entsteht Bariumsulfat und sulfatfreies, für dem Zweck, wiederverwendbares Waschwasser. Bariumsulfat ist ein handelsübliches, chemisches Produkt.l) removal of the ammonium sulfate from the wash water of the second wash before reuse by means of a precipitation bath (Se).
There it is merged with barium chloride. This creates barium sulfate and sulfate-free, reusable wash water for the purpose. Barium sulfate is a commercially available chemical product.
Claims (15)
wobei die Ätzlösung die Schwerphase und eine organische Lösung die Leichtphase bilden
und die Metallionen aus der Ätzlösung entfernt werden,
wobei in jeder Extraktionsstufe eine Koaleszenztrennung der Schwer- und Leichtphasenlösung durchgeführt wird,
die Extraktionsphase gewaschen wird und die alkalische Beladung sowie der Metallbestandteil aus der Extraktionsphase zurückgewonnen werden und die alkalische Beladung der Waschflüssigkeit durch Strippen entfernt wird.1. A process for preparing alkaline, metal-containing etching solution, in which a liquid-liquid extraction is carried out,
the etching solution forming the heavy phase and an organic solution the light phase
and the metal ions are removed from the etching solution,
wherein the heavy and light phase solution is coalesced in each extraction stage,
the extraction phase is washed and the alkaline load and the metal component are recovered from the extraction phase and the alkaline load of the washing liquid is removed by stripping.
wobei im Gegenstrom zur Ätzlösung eine organische Leichtlösung geführt wird
und die Metallionen aus der Ätzlösung entfernt werden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweisend eine Koaleszenztrenneinrichtung für die Leicht- und Schwerphase in jeder Extraktions- und Waschstufe,
eine hydraulische Rührereinrichtung,
eine Waschstufe oder Gegenstrom-Waschstufe für die Extraktions- und Reextraktionsphase,
eine Einrichtung zur Rückgewinnung der alkalischen Beladung sowie des Metallbestandteils aus der Extraktionsphase und
eine Strippvorrichtung für die Entfernung der alkalischen Beladung der Waschflüssigkeit.15. Device for processing alkaline metal-containing etching solutions, in which a liquid-liquid extraction is carried out,
an organic light solution being conducted in countercurrent to the etching solution
and the metal ions are removed from the etching solution, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 14, comprising a coalescence separation device for the light and heavy phase in each extraction and washing stage,
a hydraulic stirrer device,
a washing stage or countercurrent washing stage for the extraction and re-extraction phase,
a device for recovering the alkaline load and the metal component from the extraction phase and
a stripping device for the removal of the alkaline load of the washing liquid.
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Legal Events
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| 8143 | Withdrawn due to claiming internal priority |