[发明专利]一种金属制品表面处理镀铜废液在线回收利用的方法

说明书

本发明提供了一种金属制品表面处理镀铜废液在线回收利用的方法。主要是采用MVR一体化集成技术（包括废液加热器、废液分离器，蒸汽压缩机和强制循环泵），利用硫酸铜废液中CuSO₄和FeSO₄在废液中的溶解度随温度的变化存在较大的差异，通过降温结晶作用使废液中的FeSO₄形成晶体，而后采用离心分离将FeSO₄晶体分离出硫酸铜废液，剩下的硫酸铜废液返回至镀铜槽继续使用。本发明为了实现与镀铜生产联动，在系统内部设置多个盐度计、温度计和压力变送器，根据仪表设定数值，实现MVR蒸发结晶系统处理规模与镀铜生产线的产量规模相匹配，保证MVR蒸发结晶系统连续稳定运行。

技术领域

本发明属于环境保护废液处理技术领域，涉及金属制品表面处理排放的镀铜废液回收利用方法，更具体的说是一种金属制品表面进行化学镀铜产生的废液回收再利用的方法。

背景技术

金属制品的运输、储存和使用的过程中，由于空气中水汽的存在，会对金属制品表面产生侵蚀，尤其在长期储存和空气中湿度非常大的情况下腐蚀尤为严重，轻则会影响金属制品的外观，重则直接影响金属制品的机械强度等理化指标。化学镀铜是在酸性条件(pH=1~2)或碱性条件(中性或弱碱性，即pH=8.5~13.0)下，通过置换反应或还原反应，使具有催化活性的基体表面沉积具有一定厚度和功能的金属铜的过程。对于金属制品而言，置换化学镀铜是在金属制品受到腐蚀活化作用后发生铜置换铁的化学反应。金属制品表面的前处理质量和催化效果是确保化学镀铜顺利进行和铜层质量的先决条件。镀铜废液一般含有铜盐、酸镀剂、配位剂和抑制剂等，金属制品的镀铜液中铜盐一般为硫酸铜、酸镀剂为硫酸、配位剂采用酒石酸钠、抑制剂使用硫脲。其反应原理为置换化学镀铜，是在金属制品受到腐蚀活化作用后发生铜置换铁的化学反应。金属制品在酸性硫酸铜溶液中的置换反应通常，反应方程式如下：

阳极反应:

在电镀过程中，在Cu不断的被镀到金属制品表面过程中，化学电镀槽内的镀液里硫酸铜中的Cu²⁺会不断的被消耗掉，同时金属制品表面的Fe被置换下来进入镀液中，与镀液中的硫酸盐形成硫酸亚铁。硫酸亚铁在溶液中的质量浓度不得大于150g/L，浓度过高亚铁离子会结晶于钢丝表面，不易于清除，影响铜离子的置换，从而严重恶化镀铜层质量。因此，当镀铜液中Fe²⁺增加到一定浓度的时候，必须替换镀铜废液，以保证金属制品化学镀铜的工艺质量。镀铜液替换时时，一般废液中含有H₂SO₄约50～100g/L；FeSO₄约150～200g/L，CuSO₄：50～120g/L。因此，化学镀铜废液具有重金属污染物浓度高，酸度高的特点。

传统镀铜废液的处理主要采用两种方式：一种是与化学镀铜线其他废水合并采用传统沉淀法去除，传统沉淀工艺对反应条件要求高，抗冲击能力差，当原水水量、水质及反应条件发生较大波动时出水质量不稳定，效果难以保证。此外，还需要向废水中投加絮凝剂和助凝剂，形成大量化学污泥，增加运行费用。另一种是采用吸附法、膜法或电化学还原法回收重金属，但上述重金属回收工艺存在运行成本过高，工艺控制要求严格，同时镀铜废液为间歇排放，对于重金属回收工艺实际运行非常不利。

本发明人前期的发明为离线方式采用多效蒸发结晶工艺对硫酸铜进行回收，在使用过程中发现存在如下问题：

⑴离线方式回收硫酸铜，需要频繁升温开启和降温关闭多效蒸发系统，，系统操作繁琐，浪费能源。

⑵系统内配置多级石墨加热器和蒸发器，长时间间歇升温降温使用，由于冷热频繁交替，石墨块存在漏液问题，且硫酸铜废液具有强腐蚀行，存在一定安全隐患。

⑶系统间歇使用，与镀铜生产线配合不紧密，存在需要镀铜液供应量与生产需求量不匹配情况。

⑷多效蒸发系统组成复杂，系统内设备存在损坏的风险点多，导致系统停机风险较大，影响系统稳定运行。