銅蝕刻廢液處理工藝的改善

文/張文禮

銅蝕刻液適用于印制版銅的蝕刻。雖然蝕刻速度快，但對人類健康和環(huán)境均存在著較大威脅。華星光電通過對銅蝕刻廢液處理工藝的技術(shù)改良，避免化學(xué)品泄漏事故的同時，還降低環(huán)境污染負荷、降低廢水處理成本、回收有價值的金屬銅。

華星光電公司概貌

深圳市華星光電技術(shù)有限公司(以下簡稱“華星光電”)是由深圳市政府和TCL集團合資成立的國家高新技術(shù)企業(yè)，首批國家智能制造試點示范單位。公司注冊資本183.42億元，投資總額超1 500億元，其中，投資538億元的G11項目是深圳市建市以來單筆投資額最大的工業(yè)項目，也是深圳市政府重點推動的項目。華星光電是具有標志性的重點工業(yè)項目和電子信息高端制造業(yè)，產(chǎn)品重點聚焦以8K分辨率為代表的超高清、超大尺寸、OLED三大技術(shù)領(lǐng)域，致力于為消費者帶來更清晰、更極致的視覺盛宴，對中國電子信息產(chǎn)業(yè)的崛起和加快國際科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新都具有重要的戰(zhàn)略意義。

銅蝕刻處理工藝改良背景

銅蝕刻廢液是銅蝕刻技術(shù)的必然產(chǎn)物，對人類健康和環(huán)境均存在著較大威脅。其主要成分為銅離子等。金屬銅作為一種過渡元素，呈現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、延展性和優(yōu)異的機械性能，因此在諸多工藝及技術(shù)上具有很高的利用價值。然而，長期接觸銅離子會對生殖能力及新生兒身體狀況帶來損傷，致使肝臟器官喪失功能，甚至引發(fā)癌癥。同時，蝕刻液還具有強氧化性和腐蝕性，皮膚和眼部直接接觸會引發(fā)嚴重灼傷。此外，金屬銅還具有多次回收利用而無損其機械性能的性質(zhì)。綜上，對銅蝕刻廢液的處理具有十分重要的環(huán)境意義及深遠的社會價值。

原有的銅蝕刻廢液處理技術(shù)主要是通過酸堿調(diào)節(jié)pH， 并在此基礎(chǔ)上添加除銅劑等化學(xué)試劑，與主要污染物發(fā)生反應(yīng)，生成不溶性物質(zhì)，再通過添加絮凝劑，加快沉淀速度，最終實現(xiàn)固液分離，使出水達到指定要求，以便進入下一處理工序。

然而原有工藝處理技術(shù)中，除銅藥劑成本高昂，且銅蝕刻廢液中含有有價金屬銅，金屬銅形成沉淀絮凝處理后，并未對銅進行有效地回收再利用。在此基礎(chǔ)上，通過不斷學(xué)習(xí)考察和經(jīng)驗交流，公司聯(lián)合技術(shù)先進的設(shè)計建筑廠商，在原有銅蝕刻處理工藝的基礎(chǔ)上提出了新的改善工藝。

新工藝改良內(nèi)容

新工藝通過采用高選擇性液態(tài)萃取劑，將廢液中銅離子整合吸附進行萃取反應(yīng)，再經(jīng)過再生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鹽，搭配電解回收系統(tǒng)，最終產(chǎn)出高質(zhì)量金屬銅管，從而大大提升廢液回收價值。該系統(tǒng)一整套流程皆為自動化操作，減輕了人員負擔及人事成本，同時提高產(chǎn)銅效率。針對該技術(shù)，通過前期可行性探究和實地考察規(guī)劃得出以下結(jié)論：一是新處理工藝廢液回收方案原理科學(xué)，小試實驗測試數(shù)據(jù)結(jié)果滿足要求；二是合作廠商擁有較多銅回收項目業(yè)績，項目真實成熟有效，運行情況良好；三是針對公司廢液性質(zhì)，經(jīng)環(huán)安中心安全、環(huán)保、水務(wù)等專業(yè)人員共同評估，工程改造、新建，系統(tǒng)安全環(huán)保風(fēng)險可管控，場地亦可滿足該項目實施。

新處理工藝在實施的過程中，基于操作現(xiàn)場及勞動人員安全考慮，針對可能存在的安全隱患，在后續(xù)廢液處理新工藝中有以下幾點具體改善：

一是廢液回收系統(tǒng)的萃取反應(yīng)槽和再生槽在運行過程中產(chǎn)生異味（因萃取劑成分中有有機物參與萃取反應(yīng)），后續(xù)新工藝中通過設(shè)置單獨隔間，使房間保持輕微負壓，氣味不易散逸，再對隔間廢氣進行統(tǒng)一收集處理。除此之外，后續(xù)采取相應(yīng)措施優(yōu)化密閉過濾環(huán)節(jié)，避免氣味散逸。

二是化學(xué)品儲存槽內(nèi)，如果化學(xué)品發(fā)生泄漏，可能會分解導(dǎo)致區(qū)域溫度升高，故設(shè)置溫度計進行實時溫度二級監(jiān)控（水池溫度不超過33 ℃）和單獨排風(fēng)系統(tǒng)（輕微負壓）。

三是系統(tǒng)區(qū)域空間密閉，反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體濃度及溫度風(fēng)險不可管控，后續(xù)措施增加氣體濃度監(jiān)測儀及溫度監(jiān)控。

四是銅蝕刻液反應(yīng)區(qū)氣體濃度較高時易發(fā)生風(fēng)險。針對該情況，后續(xù)除增加視頻監(jiān)控及氣體溶度探測儀器外，另設(shè)置抽風(fēng)系統(tǒng)。

五是現(xiàn)場6s管理保障[整理（SEIRI）、 整 頓（SEITON）、 清 掃（SEISO）、清潔（SEIKETSU）、素養(yǎng)（SHITSUKE）、安全（SECURITY）]，定期清理設(shè)施，避免設(shè)備結(jié)晶堵塞，另增加可視化標識，預(yù)防人員誤操作等問題。

改良成果與未來展望

原處理工藝

新處理工藝

對比新舊工藝處理技術(shù)，新工藝主要取得以下成果：一是回收有價金屬銅，推行綠色環(huán)保技術(shù)及理念，同時為后續(xù)厚銅工藝的銅蝕刻廢液處理提供參考及借鑒；二是廢液經(jīng)回收系統(tǒng)回收銅后，廢液剩余量與進入系統(tǒng)的廢液量相當，其他指標無明顯變化，新工藝可以降低化學(xué)試劑用量，降低廢水處理成本，減輕氣味影響；三是處理新工藝對銅的回收，也可降低進入下一系統(tǒng)的銅含量，有助于其他系統(tǒng)處理能力的穩(wěn)定和提升；四是回收系統(tǒng)采用萃取劑萃取廢液中的銅，萃取劑由各種有機化學(xué)品復(fù)合組成，屬于危險廢棄物，根據(jù)現(xiàn)有廢液回收項目運行經(jīng)驗，項目萃取劑回收量大，可以內(nèi)部循環(huán)使用，故大大減少了危險廢棄物的產(chǎn)生和排放。

銅蝕刻廢液本身既含有強腐蝕性物質(zhì)，同時又含有大量的重金屬離子銅，直接排放不僅僅會造成環(huán)境的重度污染，同時又是一種經(jīng)濟浪費。通過對含銅蝕刻廢液進行回收處置，將其酸液調(diào)節(jié)并且提煉出銅產(chǎn)品，不僅能夠使得含銅蝕刻廢液達到工業(yè)廢水排放標準，同時又能夠創(chuàng)造較高的經(jīng)濟價值。

本文對銅蝕刻廢液處理新工藝與原有技術(shù)工藝進行簡要的介紹和比較，基于安全環(huán)保角度考慮，著重闡述了新工藝的改善內(nèi)容及改善成果。希望通過本文的研究能夠有助于進一步優(yōu)化銅蝕刻廢液處理工藝，減少其環(huán)境污染效應(yīng)，并且創(chuàng)造新的經(jīng)濟價值，為后續(xù)相關(guān)工藝提供一定的參考和借鑒意義。