[发明专利]一种酸性硫酸铜废液资源化方法

说明书

本申请涉及含铜废液回收处理的技术领域，具体公开一种酸性硫酸铜废液资源化方法。用于处理Cu²⁺与Cl^‑质量浓度比为（14~34.6）:1的酸性硫酸铜废液，将酸性硫酸铜废液投入置换反应釜中，真空加热升温至80~100℃，开始加入98%浓硫酸，加入的硫酸中氢离子质量与酸性硫酸铜废液中的氯离子质量之比为1:（29.58~35.5），反应温度控制在90~140℃，待硫酸加尽后反应30~60min，停止加热，将釜底溶液转移至中和反应罐内；向中和反应罐中投加Cu(OH)₂粉末，使得pH值在3~4范围内，随后进行固液分离；将分离后的滤液投入结晶釜中进行结晶，得到纯度高于98.0%硫酸铜，且收益较高。

技术领域

本申请涉及含铜废液回收处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种酸性硫酸铜废液资源化方法。

背景技术

酸性硫酸铜废液是半导体晶圆在铜制程工艺中，排放在电镀槽内的硫酸铜耗液，其主要成分为硫酸铜和硫酸，其中铜离子含量为几十克至上百克每升，硫酸重量比率为15%左右，此外还含有少量的有机及无机添加物，酸性硫酸铜废液属于第HW22类危废，若不对其进行有效处理，既会污染环境也是对资源的浪费。

但目前的技术中工艺较为复杂，处理酸性硫酸铜废液的量较少，不能实现大批量的生产需求，而且得到最终产物硫酸铜的纯度较低，二次污染物严重，处理成本还较高。

发明内容

为了提供纯度较高的硫酸铜，本申请提供一种酸性硫酸铜废液资源化方法。

本申请提供一种酸性硫酸铜废液资源化方法，采用如下的技术方案：

一种酸性硫酸铜废液资源化方法，用于处理Cu²⁺与Cl^-质量浓度比为（14~34.6）:1的酸性硫酸铜废液，包括以下步骤，

步骤1，检测酸性硫酸铜废液中各离子质量浓度；

步骤2，酸置换除氯：将酸性硫酸铜废液投入置换反应釜中，真空加热升温至80~100℃，开始加入98%浓硫酸，加入的硫酸中氢离子质量与酸性硫酸铜废液中的氯离子质量之比为1:（29.58~35.5），反应温度控制在90~140℃，待硫酸加尽后反应进行30~60min，停止加热，将釜底溶液转移至中和反应罐内；

步骤3，中和反应：向中和反应罐中投加Cu(OH)₂粉末，调节pH值在3~4范围后进行固液分离；

步骤4，冷却结晶：将步骤3中分离后的滤液投入结晶釜中进行结晶，结晶后得到硫酸铜。

优选的，所述步骤4中在0~5℃冷却结晶1~5h，结晶产物在室温下风干4~12h。

通过采用上述技术方案，本申请中采用的是酸性硫酸铜废液，而酸性硫酸铜废液来自半导体铜制程工艺排放的废酸液，其中，氯离子浓度在1300~2000mg/L，铜离子浓度在28~45g/L，酸性硫酸铜废液中具体成分及含量如表1所示。酸性硫酸铜中氯离子的存在会影响硫酸铜产品的品质，因此需要脱除氯离子，采用的是酸置换除氯的方法，硫酸采用是98%的浓硫酸，原理如公式（1）和公式（2）所示。在酸性硫酸铜废液中，除了以离子态存在的氯外，还有以[CuCl₄]^2-形态存在的络合物，为将酸性硫酸铜废液中的氯完全分离出来，必须不断将离子态氯引出，使平衡向右移动，实现除掉氯的同时得到硫酸铜的目的。

（1）

（2）

表1 酸性硫酸铜废液成分及含量

上述反应在减压真空状态下进行，加入的硫酸中氢离子质量与酸性硫酸铜废液中的氯离子质量之比为1:（29.58~35.5），控制反应时的温度，加快酸置换反应速度，使酸置换除氯反应进行30~60min后，进入下一步操作。而蒸出的氯化氢气体及水蒸气经蛇形换热管与酸性硫酸铜废液进行热量交换后进入盐酸缓冲罐。