CN106400050A - 一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：将废铜液在30‑50℃下，搅拌6‑10小时，过滤，得到滤液；在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：(1‑5)，萃取1‑2h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液；在电解槽中加入上述制得的硫酸铜溶液，并添加古尔胶，纳米茶皂素，硫脲，分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电积制得电积铜。该方法制得的电积铜质量高，铜回收率高，成本低。

Description

一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法
技术领域：
本发明涉及电化冶金领域，具体的涉及一种从废铜液中制备高质量电积锌的方法。
背景技术：
电积技术由于能耗低且能大规模生产高纯金属而在冶金工业中占有一席之地。它不仅能用于生产微电子工业的超高纯金属铜，也能生产大量的粗品阴极铜。
在电积铜工业，仍然会使用不锈钢阴极种板作为沉积金属铜的基板(工厂使用率从1999年的63％提高到2007年的74％)，目前几乎所有的新建工厂都采用高性能的不锈钢阴极基板和全自动化的铜剥离技术来提高铜的品质和产量。此外，几乎所有的工厂都采用镀金的铅-钙-锡阳极(使用率从1999年的83％提高到2007年的94％使用率)。但是目前常用的电积铜的制备工艺中，使用的阳极材料机械强度得到有效提高，但是其使用寿命仍然存在过短的问题。且制备得到的电积锌疏松易脱落，质量比较差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，该方法制得的电积铜质量高，铜回收率高，成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)将废铜液在30-50℃下，搅拌6-10小时，过滤，得到滤液；
(2)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：(1-5)，萃取1-2h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液；
(3)在电解槽中加入步骤(2)制得的硫酸铜溶液，并添加古尔胶、纳米茶皂素、硫脲、分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡0.5-2.0wt％，钙0-0.15wt％，钴和铝0-0.05wt％，其余为铅。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为(12-18)：(5-12)：(10-20)：(40-48)。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述萃取的温度为30-50℃。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述硫酸铜溶液中的含铜量为20-30g/L。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，以重量份计，所述古尔胶、纳米茶皂素、硫脲、分散剂的用量分别为：10-23份、0.1-0.5份、5-15份、5-10份。
作为上述技术方案的优选，所述分散剂为聚乙二醇。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述电积的条件为电流密度为300-500A/m2，循环量为50-120m3/h。
作为上述技术方案的优选，所述铅合金板的制备方法包括以下步骤：
a)在熔炼炉中将铅在380-420℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置5-10min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板。
作为上述技术方案的优选，步骤a)中，所述铅的纯度≥99.9％，锡粉的纯度≥99.8％，钙的纯度≥99.5％，铝粉的纯度≥99.5％，钴的纯度≥99.5％。
作为上述技术方案的优选，步骤b)中，所述半凝固态铅合金锭的表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在制备电积铜的过程中，添加古尔胶、纳米茶皂素、硫脲、分散剂为添加剂，并合理控制其用量，有效改变阴极极化电位，从而改变电化学结晶，控制晶核的形成和成长速度，从而使得制备的电积锌平滑、致密，质量高；
另一方面，本发明合理控制铅合金板的制备工艺条件以及其组分含量，使得铅合金阳极板获得了均匀分不到饿球状非枝晶组织，其用于制备电积铜的过程中能显著降低阳极板的腐蚀速率，大幅延长阳极板的使用寿命，从而降低了电积铜的生产成本。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)铅合金板的制备
a)在熔炼炉中将铅在380℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置5min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭，其表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板；
(2)将废铜液在30℃下，搅拌10小时，过滤，得到滤液；
(3)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：1，30℃下萃取2h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液，其中，LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为12：5：10：40；
(4)在电解槽中加入步骤(3)制得的硫酸铜溶液，并添加10份古尔胶、0.1份纳米茶皂素、5份硫脲、5份分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电流密度为300A/m2，循环量为50m3/h的条件下电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡0.5wt％，钙0.01wt％，钴和铝0.01wt％，其余为铅。
实施例2
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)铅合金板的制备
a)在熔炼炉中将铅在420℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置10min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭，其表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板；
(2)将废铜液在50℃下，搅拌6小时，过滤，得到滤液；
(3)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：5，50℃下萃取1h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液，其中，LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为18：12：20：48；
(4)在电解槽中加入步骤(3)制得的硫酸铜溶液，并添加23份古尔胶、0.5份纳米茶皂素、15份硫脲、10份分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电流密度为500A/m2，循环量为120m3/h的条件下电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡2.0wt％，钙0.15wt％，钴和铝0.05wt％，其余为铅。
实施例3
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)铅合金板的制备
a)在熔炼炉中将铅在390℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置6min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭，其表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板；
(2)将废铜液在35℃下，搅拌9小时，过滤，得到滤液；
(3)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：2，35℃下萃取1.8h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液，其中，LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为14：7：12：42；
(4)在电解槽中加入步骤(3)制得的硫酸铜溶液，并添加14份古尔胶、0.2份纳米茶皂素、7份硫脲、6份分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电流密度为350A/m2，循环量为80m3/h的条件下电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡1wt％，钙0.05wt％，钴和铝0.02wt％，其余为铅。
实施例4
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)铅合金板的制备
a)在熔炼炉中将铅在400℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置7min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭，其表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板；
(2)将废铜液在40℃下，搅拌8小时，过滤，得到滤液；
(3)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：3，40℃下萃取1.6h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液，其中，LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为16：9：14：44；
(4)在电解槽中加入步骤(3)制得的硫酸铜溶液，并添加18份古尔胶、0.3份纳米茶皂素、9份硫脲、8份分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电流密度为400A/m2，循环量为100m3/h的条件下电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡1.4wt％，钙0.1wt％，钴和铝0.03wt％，其余为铅。
实施例5
一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，包括以下步骤：
(1)铅合金板的制备
a)在熔炼炉中将铅在410℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置9min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭，其表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板；
(2)将废铜液在45℃下，搅拌7小时，过滤，得到滤液；
(3)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：4，45℃下萃取1.4h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液，其中，LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为17：11：16：46；
(4)在电解槽中加入步骤(3)制得的硫酸铜溶液，并添加20份古尔胶、0.4份纳米茶皂素、13份硫脲、9份分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电流密度为450A/m2，循环量为110m3/h的条件下电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡1.8wt％，钙0.12wt％，钴和铝0.04wt％，其余为铅。

Claims (10)

1.一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废铜液在30-50℃下，搅拌6-10小时，过滤，得到滤液；
(2)在滤液中加入LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油，相比O/W为1：(1-5)，萃取1-2h，得到铜负载有机相，用硫酸溶液反萃铜负载有机相得到硫酸铜溶液；
(3)在电解槽中加入步骤(2)制得的硫酸铜溶液，并添加古尔胶、纳米茶皂素、硫脲、分散剂为添加剂，以铝合金板为阳极，以不锈钢板为阴极，电积制得电积铜；
其中，所述铅合金作为阳极板时，其成分以重量百分比计，包括以下组分：锡0.5-2.0wt％，钙0-0.15wt％，钴和铝0-0.05wt％，其余为铅。
2.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述LIX841、M5640、异辛醇、磺化煤油的体积比为(12-18)：(5-12)：(10-20)：(40-48)。
3.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述萃取的温度为30-50℃。
4.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硫酸铜溶液中的含铜量为20-30g/L。
5.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤(3)中，以重量份计，所述古尔胶、纳米茶皂素、硫脲、分散剂的用量分别为：10-23份、0.1-0.5份、5-15份、5-10份。
6.如权利要求5所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇。
7.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述电积的条件为电流密度为300-500A/m2，循环量为50-120m3/h。
8.如权利要求1所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于，所述铅合金板的制备方法包括以下步骤：
a)在熔炼炉中将铅在380-420℃熔化，加入锡粉、钴粉，开始搅拌，升温至600℃，保温20-30min，然后加入铝粉，开始搅拌，降温至540-550℃，加入铅钙母合金，搅拌10-20min，降温至500-510℃，静置5-10min，得到合金液；
b)将步骤a)得到的合金液注入水冷铁质模具中，待水冷铁质模具中的合金液表层完全凝固时脱模，得到半凝固态铅合金锭；
c)使用双辊轧机对步骤b)得到的半凝固态铅合金锭进行多道次下压，总压下量≥70％，得到铅合金板。
9.如权利要求7所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤a)中，所述铅的纯度≥99.9％，锡粉的纯度≥99.8％，钙的纯度≥99.5％，铝粉的纯度≥99.5％，钴的纯度≥99.5％。
10.如权利要求7所述的一种从废铜液中制备高质量电积铜的方法，其特征在于：步骤b)中，所述半凝固态铅合金锭的表层完全凝固，中心部分为半固态组织，表层中心区域温度为150-230℃。
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