一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，以質(zhì)量比8~10:1的強(qiáng)堿和強(qiáng)堿弱酸鹽作為預(yù)反應(yīng)溶液，將硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液按照一定的流量比連續(xù)打入反應(yīng)釜，控制pH為8~12、溫度90~100℃，進(jìn)行攪拌反應(yīng)，再將反應(yīng)物通過洗滌、過濾、焙燒工序處理可得到電鍍級(jí)氧化銅。
【專利說明】一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化銅的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純電鍍級(jí)氧化銅大量用于電子企業(yè)的高精度電子通信元器件的垂直連續(xù)填孔電鍍生產(chǎn)線，由于高純電鍍級(jí)氧化銅產(chǎn)品純度要求較高，目前電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)主要有以下幾種方法:一是以氧化銅粗品為原料，通過洗滌、干燥、焙燒等方法獲得電鍍級(jí)氧化銅； 二是用含銅溶液與堿類溶液反應(yīng)，先制得堿式碳酸銅，再經(jīng)焙燒得到電鍍級(jí)氧化銅；三是用含銅溶液與液體堿反應(yīng)，通過對(duì)反應(yīng)物的多次打漿洗滌、焙燒粉粹等工藝處理才能得到電鍍級(jí)氧化銅。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110159948.8公開了一種采用液相分解法生產(chǎn)氧化銅粉的制備方法，采用可溶性碳酸鹽或碳酸氫鹽作為誘導(dǎo)劑，使氧化銅粒度和松比達(dá)到預(yù)定要求。該專利工藝較復(fù)雜，對(duì)物料的加入順序以及每個(gè)階段的PH值調(diào)節(jié)的要求嚴(yán)格，且該專利制備的氧化銅純度不高，只達(dá)到工業(yè)級(jí)別。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110396253.1公開了一種利用酸性蝕刻廢液生產(chǎn)精制氧化銅的方法，采用氫氧化鈉或氫氧化鉀與強(qiáng)堿弱酸鹽混合得到的混合溶液與蝕刻廢液生產(chǎn)精制氧化銅，所制備的氧化銅含銅量大于98.5%以上，并未達(dá)到電鍍級(jí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單、重金屬含量低、高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
51.原料配制:將電鍍級(jí)硫酸銅配制成含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~15%的溶液，壓濾后取上清液；將強(qiáng)堿與強(qiáng)堿弱酸鹽配制成質(zhì)量比為8~10:1，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%的堿液，壓濾后取上清液；
所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任意一種或其混合物；
所述強(qiáng)堿弱酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀中的任意一種或幾種；
52.氧化銅制備:在反應(yīng)釜中加入SI中配制好的堿液，加熱堿液，然后將SI中配制好的硫酸銅溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)20-30%的氫氧化鈉溶液連續(xù)加入到反應(yīng)釜中，控制攪拌反應(yīng)的pH值在8~12，反應(yīng)溫度在9(Tl00°C，連續(xù)攪拌反應(yīng)，攪拌速度控制為2(T60r/min。
[0007]S3.氧化銅提純:將生成的氧化銅進(jìn)行過濾、洗滌后，轉(zhuǎn)入焙燒爐進(jìn)行焙燒，焙燒后可得到高純電鍍級(jí)氧化銅粉。
[0008]盡管本發(fā)明步驟SI中選用電鍍級(jí)硫酸銅為原料(一般電鍍級(jí)硫酸銅中，硫酸銅的含量高于98%)，雜質(zhì)較少，但如果不對(duì)工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，電鍍級(jí)硫酸銅中所含的雜質(zhì)會(huì)在氧化銅產(chǎn)品中積累，導(dǎo)致無法獲得電鍍級(jí)氧化銅。
[0009]步驟S1.中配好的混合堿液作為反應(yīng)底液，一方面能確保反應(yīng)初期整個(gè)反應(yīng)體系處于堿性狀態(tài)，確保氧化銅轉(zhuǎn)化完全，如果以清水作為反應(yīng)底液，在反應(yīng)初期整個(gè)反應(yīng)體系的PH波動(dòng)較大，容易造成生成的氧化銅顆粒較細(xì)，顆粒細(xì)小的氧化銅容易團(tuán)聚并夾雜大量雜質(zhì)離子，不僅不利于后期的抽濾、洗滌，而且生成的氧化銅產(chǎn)品也難以達(dá)到電鍍級(jí)指標(biāo)；另一方面由于反應(yīng)底液中加入了強(qiáng)堿弱酸鹽，其在反應(yīng)初期可作為氧化銅生成的誘導(dǎo)劑，促進(jìn)氧化銅晶核的形成及生長(zhǎng)。強(qiáng)堿與強(qiáng)堿弱酸鹽配制的質(zhì)量比為8~10:1，如果強(qiáng)堿與強(qiáng)堿弱酸鹽配制的質(zhì)量比小于8:1，混合溶液中的強(qiáng)堿弱酸鹽含量過高，強(qiáng)堿弱酸鹽除了作為誘導(dǎo)成核劑起作用之外， 過量的強(qiáng)堿弱酸鹽則容易在反應(yīng)過程中生成碳酸銅，影響氧化銅的品質(zhì)。如果強(qiáng)堿與強(qiáng)堿弱酸鹽配制的質(zhì)量比大于10:1，混合溶液中強(qiáng)堿弱酸鹽的含量過低，誘導(dǎo)成核作用降低，反應(yīng)過程中生成的氧化銅產(chǎn)品顆粒較小，不利于氧化銅產(chǎn)品的后續(xù)抽濾、洗滌，使得產(chǎn)品中夾雜的雜質(zhì)含量升高，影響氧化銅的產(chǎn)品品質(zhì)。
[0010]進(jìn)一步地,步驟S2中所述的堿液加熱到4(Tl00°C。
[0011]發(fā)明人經(jīng)過多次試驗(yàn)證明，在氧化銅的合成過程中，攪拌速度對(duì)產(chǎn)品性能有重要的影響。當(dāng)攪拌速度大于60r/min時(shí)，過快的攪拌速度使反應(yīng)過程中的熱量散失過多，在反應(yīng)過程中需要補(bǔ)充更多的熱量來維持反應(yīng)需要的溫度，并且過快的攪拌速度使反應(yīng)初期形成的晶核生長(zhǎng)較慢，不利于氧化銅顆粒尺寸的增長(zhǎng)，也不利于產(chǎn)品的抽濾、洗滌。當(dāng)攪拌速度小于20 r/min時(shí)，過慢的攪拌在原料流量較大時(shí)不能及時(shí)的完全反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)體系的pH值難以維持穩(wěn)定，不利于反應(yīng)的持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。作為一種更優(yōu)選方案，所述攪拌速度更優(yōu)選為30~50r/min。在這個(gè)范圍內(nèi)，更有利于反應(yīng)的穩(wěn)定、連續(xù)進(jìn)行，并且獲得顆粒尺寸合適，純度高的氧化銅。
[0012]優(yōu)選地，步驟SI中所述電鍍級(jí)硫酸銅溶液含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~10%。步驟SI中所述堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~30%。
[0013]步驟S2中，若pH值小于8，其反應(yīng)不完全，若pH值大于12，則生成的氧化銅中因夾雜較多的堿液容易粘結(jié)團(tuán)聚，使抽濾、洗滌難以進(jìn)行，進(jìn)而使得后續(xù)干燥后的產(chǎn)品需要粉碎后才能進(jìn)行焙燒，使整個(gè)電鍍級(jí)氧化銅生產(chǎn)過程程序繁雜。而PH值在8~12范圍內(nèi)，不僅反應(yīng)能更徹底，而且生成的氧化銅產(chǎn)品顆粒尺寸均勻，雜質(zhì)含量低，利于步驟S3中的過濾、洗滌，優(yōu)選地，步驟S3中，所述過濾為抽濾。
[0014]步驟S3中，焙燒是提高生成的氧化銅的純度，使得氧化銅達(dá)到電鍍級(jí)別，所述的焙燒溫度為40(T700°C。所述方法制備得到的高純電鍍級(jí)氧化銅含量大于99%。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明通過對(duì)生產(chǎn)工藝的嚴(yán)格控制，提供了一種獲得高純電鍍級(jí)氧化銅的新方法。所述方法的工藝較現(xiàn)有的電鍍級(jí)氧化銅生產(chǎn)方法更簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，并且生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中重金屬等污染物含量低，易于處理。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)闡述，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。
[0017]本發(fā)明中，所述的含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指銅元素在溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。[0018]實(shí)施例1
一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
S1.原料配制:將硫酸銅溶液配制成含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的溶液，壓濾后取上清液；將氫氧化鈉與碳酸鈉配制成質(zhì)量比為9:1,溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的溶液,壓濾后取上清液。
[0019]S2.氧化銅制備:壓濾后的混合堿液打入反應(yīng)釜中，加熱到70°C，將壓濾后的硫酸銅溶液與30%的氫氧化鈉溶液連續(xù)打入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)的pH值為10，反應(yīng)溫度為950C，攪拌速度為30r/min，連續(xù)攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)物從反應(yīng)釜底部放出。
[0020]S3.氧化銅提純: 反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行抽濾、洗滌，于550°C下焙燒后，得到電鍍級(jí)氧化銅。
[0021]實(shí)施例2
除了 SI配制的堿液為將氫氧化鈉與碳酸鈉配制成質(zhì)量比為8:1的堿液，攪拌速度為20r/min外,其他條件同實(shí)施例1。
[0022]實(shí)施例3
除了 SI配制的堿液為將氫氧化鈉與碳酸鈉配制成質(zhì)量比為10:1的堿液，攪拌速度為40r/min外,其他條件同實(shí)施例1。
[0023]實(shí)施例4
除了 S2.的反應(yīng)體系pH值控制為8，攪拌速度為50r/min之外，其他條件同實(shí)施例1。
[0024]實(shí)施例5
除了 S2.的反應(yīng)體系pH值控制為12，攪拌速度為60r/min之外，其他條件同實(shí)施例1。
[0025]對(duì)比例I
除了 SI配制的堿液為將氫氧化鈉與碳酸鈉配制成質(zhì)量比為7:1的堿液外，其他條件同實(shí)施例1。
[0026]對(duì)比例2
除了 SI配制的堿液為將氫氧化鈉與碳酸鈉配制成質(zhì)量比為11:1的堿液外，其他條件同實(shí)施例1。
[0027]對(duì)比例3
除了 S2.的反應(yīng)體系pH值控制為7，攪拌速度為15r/min之外，其他條件同實(shí)施例1。
[0028]對(duì)比例4
除了 S2.的反應(yīng)體系pH值控制為13，攪拌速度為65r/min之外，其他條件同實(shí)施例1。
[0029]實(shí)施例1飛和對(duì)比例1~4所述方法制備條件以及得到的高純電鍍級(jí)氧化銅的指標(biāo)如表1所示:
表1
【權(quán)利要求】
1.一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 51.原料配制:將高純硫酸銅配制成含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~15%的溶液，壓濾后取上清液； 將強(qiáng)堿與強(qiáng)堿弱酸鹽配制成質(zhì)量比為8~10:1，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50%的堿液，壓濾后取上清液； 所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任意一種或其混合物； 所述強(qiáng)堿弱酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀中的任意一種或幾種； 52.氧化銅制備:在反應(yīng)釜中加入SI中配制好的堿液，加熱堿液，然后將SI中配制好的硫酸銅溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-30%的氫氧化鈉溶液連續(xù)加入到反應(yīng)釜中，控制攪拌反應(yīng)的PH值在8~12，反應(yīng)溫度在9(Tl00°C，連續(xù)攪拌反應(yīng)，攪拌速度控制為2(T60r/min ； 53.氧化銅提純:將生成的氧化銅進(jìn)行過濾、洗滌后，轉(zhuǎn)入焙燒爐進(jìn)行焙燒，焙燒后可得到高純電鍍級(jí)氧化銅粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟SI中所述高純硫酸銅含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8~10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟SI中所述堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟S2中，所述的堿液加熱到4(Tl00°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟S2中，所述攪拌的速度為30~ 50r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟S3中，所述過濾為抽濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純電鍍級(jí)氧化銅的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟S3中，所述的焙燒溫度為40(T700°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求f3所述方法制備得到的高純電鍍級(jí)氧化銅，其特征在于，所述高純電鍍級(jí)氧化銅含量大于99%。
【文檔編號(hào)】C01G3/02GK103739000SQ201310725541
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】王永成, 吳陽東, 劉楊, 韓福勇, 廖悅鑒, 熊建民 申請(qǐng)人:廣州科城環(huán)保科技有限公司