Спосіб виділення міді з відпрацьованих мідноаміачних травильних розчинів

Реферат: UA 95469 U UA 95469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до радіо- та приладобудівництва, зокрема до травлення друкованих плат мідноаміачними розчинами, і може бути використана в радіотехнічній, електронній та приладобудівній галузях промисловості. Відомі різні способи вилучення міді із відпрацьованих мідноаміачних розчинів травлення друкованих плат. Відомий спосіб одержання гідроксохлориду міді [1] включає процес хімічного синтезу в середовищі відпрацьованого мідноаміачного травильного розчину, який ведуть паралельно з електрохімічним синтезом при анодному розчиненні мідного електроду із швидкістю збільшення потенціалу 0,2-0,8 В/хв… до величини (+0,85 В)  (+1,5 В), витримують електрод в розчині при 2 даному потенціалі й щільності струму 45-60 А/м протягом 5-6 год., гідроксохлорид міді, що утворився, відділяють, висушують, а розчин, що залишився, використовують як основу для приготування мідноаміачного травильного розчину. Даний спосіб дозволяє одержувати з відпрацьованого мідноаміачного травильного розчину гідроксохлорид міді, придатний для виробництва фунгіцидів типу ХОМ, ХОМЕЦИН, КУПРАЗОН тощо. Однак він має недоліки: витрачається електроенергія для проведення електрохімічного синтезу, витрачається мідний анод. Відомий спосіб переробки відпрацьованого мідноаміачного травильного розчину [2] включає попереднє введення в розчин аміаку для розчинення осаду зі сполук міді, видалення осаду сполук олова та свинцю, що залишився, обробку розчину, що містить мідь, розчином лугу в кількості 80-125 г/л, кип'ятіння розчину для одержання оксиду міді та повної відгонки аміаку у воду (для одержання водного розчину аміаку) чи в розчин соляної кислоти (для одержання розчину хлориду амонію). Оксид міді відділяють від лугу (маточного розчину) на воронці Бюхнера, промивають водою до нейтрального середовища дистильованою водою та сушать при 120-150 °C. Даний спосіб дозволяє одержувати з відпрацьованого мідноаміачного травильного розчину оксид міді, придатний для виробництва гідроксохлориду міді (напівпродукту для одержання фунгіцидів типу ХОМ, ХОМЕЦИН, КУПРАЗОН тощо). Однак він має недоліки: для осадження оксиду міді й відгонки аміаку витрачається луг, в результаті чого в стічні води скидаються лужно-сольовий маточний й промивний розчини, для одержання з оксиду міді гідроксохлориду міді його спочатку треба обробляти соляною кислотою для одержання хлорної міді, потім лугом для одержання гідроксохлориду міді, тобто нераціонально витрачати кислоту й луги, й додатково скидати в стічні води сольовий розчин. Найближчим аналогом запропонованої корисної моделі є спосіб одержування з мідноаміачного розчину травлення друкованих плат хлороксиду двовалентної міді [3] шляхом 3 відгонки аміаку зі швидкістю 1-3 м /хв… при нагріванні розчину до 70-95 °C та зменшення його рН до 6,0-4,8, відділенні осаду хлороксиду двовалентної міді від розчину хлористого амонію й двократною його промивкою при постійному перемішуванні при нагріванні до 45-65 °C дистильованою водою, кількість якої вибирають виходячи із співвідношення осад: вода =1:1, причому промивку осаду ведуть з послідовним його відділенням від розчину хлориду амонію. Даний спосіб дозволяє одержувати з відпрацьованого мідноаміачного травильного розчину гідроксохлорид міді, придатний для виробництва фунгіцидів типу ХОМ, ХОМЕЦИН, КУПРАЗОН тощо. Розчин хлористого амонію, змішаний з водним розчином аміаку, що вилучені з травильного розчину, можуть використовуватися в технологічному процесі травлення друкованих плат для коригування травильного розчину. Однак він має недоліки: залежність сполуки продукту, що одержують, від інтенсивності відгону аміаку і як результат - наявність домішок оксиду міді (II) у готовому продукті, крім того аміачно-повітряна суміш є пожежо- та вибухонебезпечною. В основу корисної моделі поставлено задачу з метою охорони навколишнього середовища та економії матеріалів з мінімальними матеріальними затратами досягти максимально можливого вилучення міді у вигляді хлороксиду міді (напівпродукту для виробництва фунгіцидів) з відпрацьованих міднохлоридних розчинів травлення друкованих плат, запобігти при цьому скиданню стічних вод, повернути у технологічний процес травлення друкованих плат для коригування травильного розчину хлорид амонію та аміачну воду. Поставлена задача вирішується тим, що відпрацьований травильний розчин поміщається в реактор з сорочкою для підігріву, нагрівається до кипіння і через нього барботується водяна пара, внаслідок чого розкладаються мідноаміачні комплекси, при перемішуванні розчину аміак з водяною парою відганяється в охолоджувану приймальну ємність до досягнення величини рН розчину 4,5  6,4, розчин відфільтровується на воронці гарячого фільтрування при температурі 50-65 °C, осад промивається водою, нагрітою до 65 °C. Осад хлороксиду міді висушується і 1 UA 95469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 направляється для виготовлення фунгіцидів. Маточний і промивний розчини, що містять хлорид амонію, після охолодження об'єднуються з водним розчином аміаку та направляються для приготування коригувального розчину, або при необхідності водний розчин аміаку може використовуватися й для приготування розчину аміачної промивки друкованих плат після їх травлення. Технічним результатом запропонованої корисної моделі є створення безвідходного ресурсозберігаючого екологічно чистого способу вилучення, шляхом застосування барботажу водяною парою, з відпрацьованих мідноаміачних розчинів травлення друкованих плат хлороксиду міді (напівпродукту для виготовлення фунгіцидів), а також хлориду амонію і водного розчину аміаку, які повертаються у технологічний процес травлення друкованих плат для приготування коригувального розчину або ще й розчину аміачної промивки. Застосування барботажу водяної пари для переробки відпрацьованих мідноаміачних травильних розчинів дає змогу запобігти утворенню пожежо- та вибухонебезпечної суміші аміак-повітря, а також сприяє розкладанню мідноаміачних комплексів в більш м'яких умовах, завдяки чому полегшується процес відділення осаду хлороксиду міді від маточного розчину і його промивки. Розроблений спосіб дозволяє переробляти відпрацьовані мідноаміачні розчини травлення друкованих плат без застосування сторонніх реагентів і повністю запобігти скиданню відходів у стічні води. Спосіб здійснюється наступним чином. Відпрацьований травильний розчин, що містить хлорну мідь, хлорид і гідроксид амонію, поміщають в реактор, виготовлений з корозійно-стійкого матеріалу (наприклад, з титану або сталі емальованої), оснащений сорочкою для підігріву, мішалкою та трубопроводами для барботажу пари й відгонки суміші аміаку з парами води. Розчин нагрівають при перемішуванні до кипіння, паро-аміачну суміш подають в ємність для збирання водного розчину аміаку, в якій він охолоджується й конденсується. По мірі видалення аміаку руйнуються мідноаміачні комплекси, мідь випадає у вигляді зеленого осаду хлороксиду міді (II) переважного складу СuСl2•3Сu(ОН)3•Н2О. При досягненні величини рН 4,5-6,4 вміст міді в розчині стає мінімальним, а вихід осаду максимальним. Осад відділяється на воронці гарячого фільтрування та промивається. Промитий осад є напівпродуктом для виробництва фунгіцидів типу ХОМ, ХОМЕЦИН, ПОЛІХОМ, КУПРОЗАН тощо. Відділений від осаду розчин, що містить хлорид амонію та залишкову кількість розчиненої міді, може об'єднуватися з відігнаним розчином аміаку й використовуватися для корегування травильного розчину, а водний розчин аміаку може використовуватися також для приготування розчину аміачної промивки. Завдяки цьому не відбувається накопичення відпрацьованого травильного розчину, запобігається скидання токсичних концентрованих розчинів сполук міді й амонію в стічні води, за рахунок повернення у виробництво хлориду амонію й аміачної води зменшуються витрати на виробництво друкованих плат, одержується напівпродукт для виробництва фунгіцидів, підвищується екологічність технологічного процесу травлення друкованих плат. Крім того використання барботажу водяної пари сприяє розкладанню мідноаміачних комплексів в більш м'яких умовах, а осад, що утворюється, більш крупнозернистий, що полегшує процес його відділення від розчину й промивки. Приклад 1 100 мл модельного відпрацьованого травильного розчину складу: СuСl2 64г/л NH4Cl 160 г/л NH4OH 175 г/л поміщають в двогорлу круглодонну колбу й барботують водяну пару через розчин до досягнення величини рН=6,5. Осад відфільтровують на воронці гарячого фільтрування, фільтрат та відігнаний розчин аміаку подають в процес травлення. Маса осаду 10,12 г, що становить 97,7 % від теоретичного виходу. Склад осаду: Сu-58,4 %; СІ - 16,76 %. Співвідношення компонентів відповідає співвідношенню компонентів у хлороксиді міді (II). Приклад 2 100 мл модельного відпрацьованого травильного розчину складу: СuСl2 64 г/л NH4Cl 160 г/л NH4OH 175 г/л поміщають в двогорлу круглодонну колбу й барботують водяну пару через розчин до досягнення величини рН=6,4. Осад відфільтровують на воронці гарячого фільтрування, фільтрат та відігнаний розчин аміаку подають в процес травлення. Маса осаду 10,25 г, що становить 98,9 % від теоретичного 2 UA 95469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 виходу. Склад осаду: Сu-58,4 %; СІ - 16,76 %. Співвідношення компонентів відповідає співвідношенню компонентів у хлороксиді міді (II). Приклад 3 100 мл модельного відпрацьованого травильного розчину складу: CuCl2 64 г/л NH4CI 160 г/л NH4OH 175 г/л поміщають в двогорлу круглодонну колбу й барботують водяну пару через розчин до досягнення величини рН=5,1. Осад відфільтровують на воронці гарячого фільтрування, фільтрат та відігнаний розчин аміаку подають в процес травлення. Маса осаду 10,3 г, що становить 99,4 % від теоретичного виходу. Склад осаду: Сu-56,9 %; СІ - 16,74 %. Співвідношення компонентів відповідає співвідношенню компонентів у хлороксиді міді (II). Приклад 4 100 мл модельного відпрацьованого травильного розчину складу: СuСl2 64г/л NH4Cl 160г/л NH4OH 175 г/л поміщають в двогорлу круглодонну колбу й барботують водяну пару через розчин до досягнення величини рН=4,7. Осад відфільтровують на воронці гарячого фільтрування, фільтрат та відігнаний розчин аміаку подають в процес травлення. Маса осаду 10,3 г, що становить 99,4 % від теоретичного виходу. Склад осаду: Сu-58,4 %; СІ - 16,76 %. Співвідношення компонентів відповідає співвідношенню компонентів у хлороксиді міді (II). Приклад 5 100 мл модельного відпрацьованого травильного розчину складу: СuСl2 64 г/л NH4Cl 160 г/л NH4OH 175 г/л поміщають в двогорлу круглодонну колбу й барботують водяну пару через розчин до досягнення величини рН=4,5. Осад відфільтровують на воронці гарячого фільтрування, фільтрат та відігнаний розчин аміаку подають в процес травлення. Маса осаду 10,3 г, що становить 99,4 % від теоретичного виходу. Склад осаду: Сu-58,4 %; СІ - 16,76 %. Співвідношення компонентів відповідає співвідношенню компонентів у хлороксиді міді (II). При обробці одного літра відпрацьованого розчину складу, аналогічного вказаному в прикладах, по запропонованій методиці, одержують 2-3 л фільтрата, в якому міститься 0,03-0,01 г міді та 180-200 г хлористого амонію. Підвищення величини рН до 6,4 приводить до зменшення виходу хлороксиду міді (II) й відповідно приводить до збільшення кількості міді в фільтраті, що ускладнює операцію промивки осаду. Зниження величини рН нижче 4,5 за даних умов неможливе, так як відповідає величині рівноважної кислотності розчину хлориду амонію з хлоридом міді (II). Таким чином, запропонована корисна модель має наступні переваги: - підвищує екологічність травильного виробництва; - дозволяє одержувати хлороксид міді (II), який є напівпродуктом для виробництва фунгіцидів ХОМ, ХОМЕЦИН тощо.; - дозволяє повертати розчин хлориду амонію й аміачну воду для приготування корегувального розчину, а розчин аміачної води також для приготування розчину аміачної промивки; - використання барботажу водяної пари сприяє розкладанню мідноаміачних комплексів в більш м'яких умовах, а утворений осад більш крупнозернистий, що полегшує процес його відділення від розчину й промивки, запобігає утворенню пожежо- та вибухонебезпечної аміачноповітряної суміші; - запобігає нераціональним витратам електроенергії; - запобігає необхідності витрати хімічних реактивів та скиданню відпрацьованих розчинів і промивних вод, що зменшує витрати на травлення друкованих плат. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Спосіб видалення міді з відпрацьованих мідноаміачних розчинів травлення друкованих плат, що включає висадження міді у вигляді важкорозчинної сполуки, відділення осаду від розчину, повернення розчину хлориду амонію й аміачної води в технологічний процес травлення 3 UA 95469 U друкованих плат, який відрізняється тим, що осадження ведуть методом термічної дистиляції з використанням барботажу водяною парою, до досягнення величини рН розчину 4,5  6,4. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4