[发明专利]一种高纯度电镀级氧化铜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铜的制备方法，特别涉及一种以含铜废蚀刻液为原料制备高纯度电镀级氧化铜的方法。

背景技术

我国是世界上最大的PCB（印刷线路板）生产中心，随着电子行业的不断发展，国内对氧化铜的需求不断增大，然而现在流行的氧化铜制备工艺主要有两种方式，一种是以电解铜等高纯铜制备电子级氧化铜，另外一种是由低成本含铜蚀刻废液制备电子级氧化铜。目前，我国电解铜产量约为150万吨，但国内消耗电解铜在300万吨以上，自给率却不足50%，铜含量严重缺乏，且工艺消耗大量的氨水，环境问题需要很大投入，所以必须开发其他含铜资源；其次，含铜蚀刻废液中的金属杂质含量较高，因此，在降低原料成本的同时考虑杂质的去除方法是首要考虑的问题。

中国发明专利申请201010207485.3公开了一种以酸性蚀刻液为主要原料经净化除杂、调节pH值、加热过滤、微波干燥、粗粉碎、洗涤、超声波洗涤、微波干燥、细粉碎等工序生产电镀级氧化铜的生产工艺。该工艺操作简单，具有一定的除杂效果，但是没有明确的除杂工艺，基于原料杂质含量低时能达到一定的预期效果，但对于高杂质废液制备氧化铜却无能为力；中国发明专利申请201110231641.4公开了一种以酸性蚀刻液为原料经调节pH提铜，形成铜前驱体，再经水热合成、冷却、洗涤得电镀级氧化铜的生产工艺。该工艺同样存在上述专利存在的问题，除杂效果有限。

郑帅飞等（化工环保,6,531～534,2008）描述了一种含铜蚀刻废液为原料经沉铜—浸铜—蒸氨三步法制备高纯度碱式碳酸铜的方法。该方法的除杂效果较好，对制备高纯氧化铜具有指导意义，但该法是用粗品氧化铜进行浸铜工序，溶解速率较铜慢，没有采用任何护氨措施，氨的逃逸率较大，工艺成本较大，其次，该工艺没有提到氨的回收，铵盐的消耗也很大，环境问题得不到保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对现有的以含铜蚀刻废液为原料制备氧化铜的方法进行改进，以简化工艺、提高生产效率和提高产品质量、降低成本、降低环境污染。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种高纯度电镀级氧化铜的制备方法，其包括如下步骤：

（1）、将酸性氯化铜蚀刻废液和碱性氯化铜蚀刻废液按照使混合后的溶液的pH在7～9之间的比例混合，搅拌均匀，过滤，得到铜不溶物1和铵盐溶液；

（2）、将铜不溶物1投入氢氧化钠溶液中，使铜不溶物1转化成铜不溶物2，过滤，得到铜不溶物2；

（3）、步骤（2）所得铜不溶物2经洗涤、过滤、加入硫酸配成含铜电解液，采用电解技术，制备得到海绵铜，将得到的海绵铜分散在水中形成海绵铜水混合液；

（4）、将步骤（1）所得铵盐溶液与氢氧化钠溶液混合，得到氨水溶液，然后加热，使氨气蒸出，蒸出的氨气通入步骤（3）的海绵铜水混合液中，搅拌，使反应生成铜氨络合物，过滤，得到铜氨络合物；

（5）、加热铜氨络合物，使其分解成氧化铜和氨气，所得氧化铜即为最终的高纯度电镀级氧化铜，所得氨气回收利用于步骤（4）中用于生成铜氨络合物。

根据本发明的进一步实施方案：

所述酸性氯化铜蚀刻废液中含有Cu²⁺:120～140g/L，HCl:100～200g/L，NaClO:4～6g/L；碱性氯化铜蚀刻废液中含有Cu²⁺:70～90g/L，NH₃·H₂O:400～500mL/L，NH₄Cl:80～100g/L。进一步地，步骤（1）中，酸性氯化铜蚀刻废液和碱性氯化铜蚀刻废液按照体积比1:1.4～1.6混合。

步骤（2）中，使用的氢氧化钠溶液的浓度为15wt%～25wt%，铜不溶物1与氢氧化钠溶液按照质量比为1:1～1.5混合，然后在转速800～1000r/min搅拌下反应20～30min。

步骤（3）中，配成的含铜电解液中铜离子含量为40～60g/L，硫酸为180～220g/L；电解时，以不锈钢板为阴极，以钛为阳极，控制电流强度8～15A，电解液温度20～30℃，在阴极制作滤布袋收集海绵铜。

步骤（4）中，所用的氢氧化钠溶液的浓度为45wt%～55wt%，铵盐溶液与氢氧化钠溶液按照体积比4～5:1的体积比混合，之后密封保存，得到氨水溶液。

步骤（4）中，将氨水溶液加热至50℃～80℃。

步骤（4）中，生成铜氨络合物的反应在20～30℃下进行，反应时间为1.5～2.5小时。