铜蚀刻废液处理工艺的改善

文/张文礼

铜蚀刻液适用于印制版铜的蚀刻。虽然蚀刻速度快，但对人类健康和环境均存在着较大威胁。华星光电通过对铜蚀刻废液处理工艺的技术改良，避免化学品泄漏事故的同时，还降低环境污染负荷、降低废水处理成本、回收有价值的金属铜。

华星光电公司概貌

深圳市华星光电技术有限公司(以下简称“华星光电”)是由深圳市政府和TCL集团合资成立的国家高新技术企业，首批国家智能制造试点示范单位。公司注册资本183.42亿元，投资总额超1 500亿元，其中，投资538亿元的G11项目是深圳市建市以来单笔投资额最大的工业项目，也是深圳市政府重点推动的项目。华星光电是具有标志性的重点工业项目和电子信息高端制造业，产品重点聚焦以8K分辨率为代表的超高清、超大尺寸、OLED三大技术领域，致力于为消费者带来更清晰、更极致的视觉盛宴，对中国电子信息产业的崛起和加快国际科技产业创新都具有重要的战略意义。

铜蚀刻处理工艺改良背景

铜蚀刻废液是铜蚀刻技术的必然产物，对人类健康和环境均存在着较大威胁。其主要成分为铜离子等。金属铜作为一种过渡元素，呈现出良好的导电性、延展性和优异的机械性能，因此在诸多工艺及技术上具有很高的利用价值。然而，长期接触铜离子会对生殖能力及新生儿身体状况带来损伤，致使肝脏器官丧失功能，甚至引发癌症。同时，蚀刻液还具有强氧化性和腐蚀性，皮肤和眼部直接接触会引发严重灼伤。此外，金属铜还具有多次回收利用而无损其机械性能的性质。综上，对铜蚀刻废液的处理具有十分重要的环境意义及深远的社会价值。

原有的铜蚀刻废液处理技术主要是通过酸碱调节pH， 并在此基础上添加除铜剂等化学试剂，与主要污染物发生反应，生成不溶性物质，再通过添加絮凝剂，加快沉淀速度，最终实现固液分离，使出水达到指定要求，以便进入下一处理工序。

然而原有工艺处理技术中，除铜药剂成本高昂，且铜蚀刻废液中含有有价金属铜，金属铜形成沉淀絮凝处理后，并未对铜进行有效地回收再利用。在此基础上，通过不断学习考察和经验交流，公司联合技术先进的设计建筑厂商，在原有铜蚀刻处理工艺的基础上提出了新的改善工艺。

新工艺改良内容

新工艺通过采用高选择性液态萃取剂，将废液中铜离子整合吸附进行萃取反应，再经过再生反应转化为盐，搭配电解回收系统，最终产出高质量金属铜管，从而大大提升废液回收价值。该系统一整套流程皆为自动化操作，减轻了人员负担及人事成本，同时提高产铜效率。针对该技术，通过前期可行性探究和实地考察规划得出以下结论：一是新处理工艺废液回收方案原理科学，小试实验测试数据结果满足要求；二是合作厂商拥有较多铜回收项目业绩，项目真实成熟有效，运行情况良好；三是针对公司废液性质，经环安中心安全、环保、水务等专业人员共同评估，工程改造、新建，系统安全环保风险可管控，场地亦可满足该项目实施。

新处理工艺在实施的过程中，基于操作现场及劳动人员安全考虑，针对可能存在的安全隐患，在后续废液处理新工艺中有以下几点具体改善：

一是废液回收系统的萃取反应槽和再生槽在运行过程中产生异味（因萃取剂成分中有有机物参与萃取反应），后续新工艺中通过设置单独隔间，使房间保持轻微负压，气味不易散逸，再对隔间废气进行统一收集处理。除此之外，后续采取相应措施优化密闭过滤环节，避免气味散逸。

二是化学品储存槽内，如果化学品发生泄漏，可能会分解导致区域温度升高，故设置温度计进行实时温度二级监控（水池温度不超过33 ℃）和单独排风系统（轻微负压）。

三是系统区域空间密闭，反应区内气体浓度及温度风险不可管控，后续措施增加气体浓度监测仪及温度监控。

四是铜蚀刻液反应区气体浓度较高时易发生风险。针对该情况，后续除增加视频监控及气体溶度探测仪器外，另设置抽风系统。

五是现场6s管理保障[整理（SEIRI）、 整 顿（SEITON）、 清 扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）]，定期清理设施，避免设备结晶堵塞，另增加可视化标识，预防人员误操作等问题。

改良成果与未来展望

原处理工艺

新处理工艺

对比新旧工艺处理技术，新工艺主要取得以下成果：一是回收有价金属铜，推行绿色环保技术及理念，同时为后续厚铜工艺的铜蚀刻废液处理提供参考及借鉴；二是废液经回收系统回收铜后，废液剩余量与进入系统的废液量相当，其他指标无明显变化，新工艺可以降低化学试剂用量，降低废水处理成本，减轻气味影响；三是处理新工艺对铜的回收，也可降低进入下一系统的铜含量，有助于其他系统处理能力的稳定和提升；四是回收系统采用萃取剂萃取废液中的铜，萃取剂由各种有机化学品复合组成，属于危险废弃物，根据现有废液回收项目运行经验，项目萃取剂回收量大，可以内部循环使用，故大大减少了危险废弃物的产生和排放。

铜蚀刻废液本身既含有强腐蚀性物质，同时又含有大量的重金属离子铜，直接排放不仅仅会造成环境的重度污染，同时又是一种经济浪费。通过对含铜蚀刻废液进行回收处置，将其酸液调节并且提炼出铜产品，不仅能够使得含铜蚀刻废液达到工业废水排放标准，同时又能够创造较高的经济价值。

本文对铜蚀刻废液处理新工艺与原有技术工艺进行简要的介绍和比较，基于安全环保角度考虑，着重阐述了新工艺的改善内容及改善成果。希望通过本文的研究能够有助于进一步优化铜蚀刻废液处理工艺，减少其环境污染效应，并且创造新的经济价值，为后续相关工艺提供一定的参考和借鉴意义。