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改良，避免化學品泄漏事故的同時，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三大技術領域，致力于為消費者帶來更清晰、更極致的視覺盛宴，對中國電子信息產業(yè)的崛起和加快國際科技產業(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的必然產物，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)出良好的導電性、延展性和優(yōu)異的機械性能，因此在諸多工藝及技術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。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主要是通過酸堿調節(jié)pH， 并在此基礎上添加除銅劑等化學試劑，與主要污染物發(fā)生反應，生成不溶性物質，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。在此基礎上，通過不斷學習考察和經驗交流，公司聯(lián)合技術先進的設計建筑廠商，在原有銅蝕刻處理工藝的基礎上提出了新的改善工藝。

新工藝改良內容

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，再經過再生反應轉化為鹽，搭配電解回收系統(tǒng)，最終產出高質量金屬銅管，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，同時提高產銅效率。針對該技術，通過前期可行性探究和實地考察規(guī)劃得出以下結論：一是新處理工藝廢液回收方案原理科學，小試實驗測試數據結果滿足要求；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，經環(huán)安中心安全、環(huán)保、水務等專業(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)的萃取反應槽和再生槽在運行過程中產生異味（因萃取劑成分中有有機物參與萃取反應），后續(xù)新工藝中通過設置單獨隔間，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)采取相應措施優(yōu)化密閉過濾環(huán)節(jié)，避免氣味散逸。

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

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

四是銅蝕刻液反應區(qū)氣體濃度較高時易發(fā)生風險。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，另設置抽風系統(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）]，定期清理設施，避免設備結晶堵塞，另增加可視化標識，預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，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品復合組成，屬于危險廢棄物，根據現(xiàn)有廢液回收項目運行經驗，項目萃取劑回收量大，可以內部循環(huán)使用，故大大減少了危險廢棄物的產生和排放。

銅蝕刻廢液本身既含有強腐蝕性物質，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，同時又是一種經濟浪費。通過對含銅蝕刻廢液進行回收處置，將其酸液調節(jié)并且提煉出銅產品，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)造較高的經濟價值。

本文對銅蝕刻廢液處理新工藝與原有技術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，并且創(chuàng)造新的經濟價值，為后續(xù)相關工藝提供一定的參考和借鑒意義。