印刷线路板工艺中碱性蚀刻液再生循环的节能减排效果分析

文_林欣 李仙逸 广州环境管理体系评估咨询中心

1 背景

随着绿水青山的环保意识不断深植，企业环保意识提高，推动了各生产制造业的工艺革新，更替环境友好工艺、淘汰污染严重的原辅料、提升末端治理效率、资源再生利用等措施应运而生，且大多技术较为成熟。

对于在线路板印刷过程中产生的废碱性蚀刻液，作为危险废物，需要委托具备处理处置资质的危险废物第三方拉运处理，无疑加重企业的经济负担。但是，近几年国内外一些企业通过化学或电化学的方法，将蚀刻液中的铜提出，剩留经过处理后的蚀刻液可再回到蚀刻工段循环使用，使得回收的铜变卖获得收益，又减少了废蚀刻液的产生，减少废蚀刻液的处理成本，实现了变废为宝的同时，得到可观的额外收益。

本文以某电子企业实施的碱性蚀刻液再生循环方案为例，首先，介绍该方案的工艺；其次，计算分析企业实施碱性蚀刻液再生循环方案前后的经济和环保效益；最后，对该方案的实施可行性作出综合评估。

2 企业情况

该电子企业位于珠三角地区，主营印制电路板制造，各类金属板年产量约为60万m2，在实施碱性蚀刻液再生循环方案前，企业每年的碱性蚀刻液用量约为1500t/年，每年约产生废碱性蚀刻液约300t，其中pH=8.0～9.0，铜含量为120～140g/L。碱性蚀刻液再生循环已运营一年，每天回收0.3t铜，处理后再生蚀刻液回用量约为2.5m3。

3 方案要点

碱性蚀刻液循环再生工艺较为成熟，且应用较为广泛，现有的工艺之间也存在差异，企业立足自身实际，结合工艺特点，设计制造了具备自身特色的碱性蚀刻液循环再生综合性工程系统-蚀刻液—萃取—电积（ET-ES-EB）工艺，既可减少夹带有机相造成萃取剂损夫的问题，保持吸铜剂消耗少的水平，又保证有机相与水相的稳定比例状态。

企业的废蚀刻液循环再生系统从生产线上废蚀刻液的工序收集，经萃取、水洗、反萃取、电解、调配几个主要工序完成。经电解可得到高纯度电解铜，经调配线可得到再生的蚀刻液，两条线实现了铜和铵离子的再利用价值。

技术工艺流程图如图1所示。

图1 碱性蚀刻液循环再生技术工艺流程图

工艺流程说明：

①将生产线上收集的废碱性蚀刻液收集至循环再生系统，首先加入吸铜剂（AB剂）萃取出废蚀刻液中的大部分铜离子。

②经过萃取后的萃取液加入洗水洗氯离子。

③从电解槽内引入硫酸进行反萃取。

④经反萃取的富铜液流入电解槽内电解，得到金属铜。

⑤经过萃取的萃余液添加氧化铵、氨水、去离子水等添加剂后，引入蚀刻槽回用。

4 方案评估

4.1 技术评估

该技术项目本着经济、安全、可行的原则进行设计制造，采用全自动控制与人工监督相结合，各级反应槽设计均留有适当的余量。采取了应急措施，保证系统故障时不会产生环境负面影响，也不会影响生产线正常生产。

设备采用的均是技术成熟且经市场检验合格的产品，主要为5套进口的萃取设备，以及PVC材质的萃取槽、洗氯根槽、反萃取槽各1个，PP材质的电解槽1个，中转设备6套。

4.2 经济评估

本方案的成本包括前期设备投入与后续运行两部分成。其中前期设备投入花费180万元；运行成本包括人工费、电费及药剂费，如表1所示。

表1 再生循环系统经济统计表

本方案成本包括前期成本（循环系统及配套设施建设）和运行成本，其中前期成本为一次性投入300万元，每月运行成本具体分析如下：

①人工费，系统需2人监督维护，4000元/人/月，则人工费8000元。

②电费，每月22个工作日，每日工作8h，萃取设备功率4.0kW，电解1t萃取液需3500kWh，1元/kWh，每天可电解得到0.3t铜，加上其他电费（泵输送、风机、照明等）200kWh，则（4.0kW×8h/d×22d）×1.0元/kWh+（0.3t/d×3500kWh/t×22d）×1.0 元/kWh=2.4万元。

③药剂费，萃取剂82L/月，180 元/L，蚀刻添加剂，36元/L，600L/月，阳极铜片，550元/片，50片/月，则（82 L/月×180 元/L）+（36元/L×600L/月）+（550元/片×50片/月）=6.436万。

根据上述统计得出，企业的碱性蚀刻液再生循环系统前期一次性投入300万元，后续每年运行费用为105.996万元。

企业经过蚀刻液再生循环系统可得到的经济收益来源为变卖铜和减少原蚀刻液用量两方面，具体说以计算如下：

每月22个工作日，每天可电解得到0.3t铜，铜的价格为50000元/t，每日节省2.5m3原蚀刻液，蚀刻液价格为1000元m3，则每月效益为（22d×0.3t/d×50000元/t）+（2.5m3/d×22d×1000元/m3）=38.5万元。

由图2可看出，设备投入第二年企业开始从中获得收益，到第三年设备的收益显著增加，即使加入设备维修年检等费用，投入碱性蚀刻液再生循环系统可获得可观的经济效益。

图2 再生循环系统经济分析图

4.3 环境评估

方案实施后，不仅减少从废蚀刻液中再获得铜和铵离子的使用价值，同时还减少了碱性蚀刻液原料的用量，符合安全、环保、清洁的目标，该方案具有环境可行性。

5 结语

该企业实施碱性蚀刻液再生循环方案，技术分析可行，虽前期投入的成本较高，但3年内即可得到可观的经济效益，经济效益分析可行，环境效益显著。所以从技术、经济、环境三方面分析，企业实施碱性蚀刻液再生循环方案是正确的举措。