印刷線路板工藝中堿性蝕刻液再生循環的節能減排效果分析

文_林欣 李仙逸 廣州環境管理體系評估咨詢中心

1 背景

隨著綠水青山的環保意識不斷深植，企業環保意識提高，推動了各生產制造業的工藝革新，更替環境友好工藝、淘汰污染嚴重的原輔料、提升末端治理效率、資源再生利用等措施應運而生，且大多技術較為成熟。

對于在線路板印刷過程中產生的廢堿性蝕刻液，作為危險廢物，需要委托具備處理處置資質的危險廢物第三方拉運處理，無疑加重企業的經濟負擔。但是，近幾年國內外一些企業通過化學或電化學的方法，將蝕刻液中的銅提出，剩留經過處理后的蝕刻液可再回到蝕刻工段循環使用，使得回收的銅變賣獲得收益，又減少了廢蝕刻液的產生，減少廢蝕刻液的處理成本，實現了變廢為寶的同時，得到可觀的額外收益。

本文以某電子企業實施的堿性蝕刻液再生循環方案為例，首先，介紹該方案的工藝；其次，計算分析企業實施堿性蝕刻液再生循環方案前后的經濟和環保效益；最后，對該方案的實施可行性作出綜合評估。

2 企業情況

該電子企業位于珠三角地區，主營印制電路板制造，各類金屬板年產量約為60萬m2，在實施堿性蝕刻液再生循環方案前，企業每年的堿性蝕刻液用量約為1500t/年，每年約產生廢堿性蝕刻液約300t，其中pH=8.0～9.0，銅含量為120～140g/L。堿性蝕刻液再生循環已運營一年，每天回收0.3t銅，處理后再生蝕刻液回用量約為2.5m3。

3 方案要點

堿性蝕刻液循環再生工藝較為成熟，且應用較為廣泛，現有的工藝之間也存在差異，企業立足自身實際，結合工藝特點，設計制造了具備自身特色的堿性蝕刻液循環再生綜合性工程系統-蝕刻液—萃取—電積（ET-ES-EB）工藝，既可減少夾帶有機相造成萃取劑損夫的問題，保持吸銅劑消耗少的水平，又保證有機相與水相的穩定比例狀態。

企業的廢蝕刻液循環再生系統從生產線上廢蝕刻液的工序收集，經萃取、水洗、反萃取、電解、調配幾個主要工序完成。經電解可得到高純度電解銅，經調配線可得到再生的蝕刻液，兩條線實現了銅和銨離子的再利用價值。

技術工藝流程圖如圖1所示。

圖1 堿性蝕刻液循環再生技術工藝流程圖

工藝流程說明：

①將生產線上收集的廢堿性蝕刻液收集至循環再生系統，首先加入吸銅劑（AB劑）萃取出廢蝕刻液中的大部分銅離子。

②經過萃取后的萃取液加入洗水洗氯離子。

③從電解槽內引入硫酸進行反萃取。

④經反萃取的富銅液流入電解槽內電解，得到金屬銅。

⑤經過萃取的萃余液添加氧化銨、氨水、去離子水等添加劑后，引入蝕刻槽回用。

4 方案評估

4.1 技術評估

該技術項目本著經濟、安全、可行的原則進行設計制造，采用全自動控制與人工監督相結合，各級反應槽設計均留有適當的余量。采取了應急措施，保證系統故障時不會產生環境負面影響，也不會影響生產線正常生產。

設備采用的均是技術成熟且經市場檢驗合格的產品，主要為5套進口的萃取設備，以及PVC材質的萃取槽、洗氯根槽、反萃取槽各1個，PP材質的電解槽1個，中轉設備6套。

4.2 經濟評估

本方案的成本包括前期設備投入與后續運行兩部分成。其中前期設備投入花費180萬元；運行成本包括人工費、電費及藥劑費，如表1所示。

表1 再生循環系統經濟統計表

本方案成本包括前期成本（循環系統及配套設施建設）和運行成本，其中前期成本為一次性投入300萬元，每月運行成本具體分析如下：

①人工費，系統需2人監督維護，4000元/人/月，則人工費8000元。

②電費，每月22個工作日，每日工作8h，萃取設備功率4.0kW，電解1t萃取液需3500kWh，1元/kWh，每天可電解得到0.3t銅，加上其他電費（泵輸送、風機、照明等）200kWh，則（4.0kW×8h/d×22d）×1.0元/kWh+（0.3t/d×3500kWh/t×22d）×1.0 元/kWh=2.4萬元。

③藥劑費，萃取劑82L/月，180 元/L，蝕刻添加劑，36元/L，600L/月，陽極銅片，550元/片，50片/月，則（82 L/月×180 元/L）+（36元/L×600L/月）+（550元/片×50片/月）=6.436萬。

根據上述統計得出，企業的堿性蝕刻液再生循環系統前期一次性投入300萬元，后續每年運行費用為105.996萬元。

企業經過蝕刻液再生循環系統可得到的經濟收益來源為變賣銅和減少原蝕刻液用量兩方面，具體說以計算如下：

每月22個工作日，每天可電解得到0.3t銅，銅的價格為50000元/t，每日節省2.5m3原蝕刻液，蝕刻液價格為1000元m3，則每月效益為（22d×0.3t/d×50000元/t）+（2.5m3/d×22d×1000元/m3）=38.5萬元。

由圖2可看出，設備投入第二年企業開始從中獲得收益，到第三年設備的收益顯著增加，即使加入設備維修年檢等費用，投入堿性蝕刻液再生循環系統可獲得可觀的經濟效益。

圖2 再生循環系統經濟分析圖

4.3 環境評估

方案實施后，不僅減少從廢蝕刻液中再獲得銅和銨離子的使用價值，同時還減少了堿性蝕刻液原料的用量，符合安全、環保、清潔的目標，該方案具有環境可行性。

5 結語

該企業實施堿性蝕刻液再生循環方案，技術分析可行，雖前期投入的成本較高，但3年內即可得到可觀的經濟效益，經濟效益分析可行，環境效益顯著。所以從技術、經濟、環境三方面分析，企業實施堿性蝕刻液再生循環方案是正確的舉措。