[发明专利]一种高纯阴极铜用复合添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯阴极铜用复合添加剂，属于电解精炼阴极铜生产工艺技术领域。

背景技术

电解铜在国民经济的金属材料消费中仅次于铝和钢，广泛应用于制造核废料容器、大型集成电路、记忆合金等方面。目前，业内将铜含量达99.99％以上的精炼铜称为高纯阴极铜。高纯阴极铜的主要制备工艺为：自然铜、硫化矿、氧化矿等铜矿物的铜品位最低是0.4％～0.5％，经富集后得到铜精矿的铜品位提高到10％～30％。将铜精矿熔炼制得冰铜(Cu含量为25～60％)，冰铜经过吹练制得粗铜(Cu含量为98.0～98.5％)，粗铜在阳极炉中精炼制得阳极铜(Cu含量为99.2～99.5％)，阳极铜在电解槽中电解精炼制得阴极铜(Cu含量为99.99％以上)。而目前国内外火法炼铜生产工艺已有很大的进步，熔炼工艺为闪速熔炼和熔池熔炼；吹炼工艺采用连续吹炼炉技术；粗铜火法精炼以回转式阳极炉精炼为主。以铜火法冶金为主的行业形成了内部循环产业链条，实现了废水、废气、废渣“零排放”，达到了节能、降耗、减污、增效。经过几十年的生产实践和不断改进，国内外铜火法冶金生产技术有了长足进步，并取得了丰硕的成果。

火法精炼的铜含量仅为99.0％～99.5％，纯度低不能满足工业化要求，必须经过电解精炼提纯达到99.99％以上。高纯阴极铜生产过程中，电解工序是一个关键的环节。现在工业上生产一吨电解铜大概消耗260～280kw·h电能，占电解车间电耗的85％～90％，占全厂电耗的60％～70％。此外，电解生产期间，阴极铜质量不稳定，易出现发脆、板面粒子较多、表面有气孔现象。通过大量湿法电解的技术研究表明，在生产实践中深刻认识到，提高电流效率、降低能耗，已成为电解生产技术提升的关键。

长期以来，为降低电解法制高纯阴极铜的电耗，并改善阴极铜的质量，国内外开展了大量的研究。如在电解液中加入添加剂。目前工厂常用的添加剂有明胶、硫脲、干酪素、氯离子等。制造的阴极铜产品外观质量与内在品质差异较大，产品表面枝晶生长严重，添加剂消耗量大，工艺稳定性差，生产成本高，电解过程电流效率低。电解铜生产属资源消耗大、能耗高、污染重的产业，因此我国电解铜行业的低碳及循环经济、节能减排的任务还任重道远。

发明内容

本发明的目的是，提供一种高纯阴极铜用复合添加剂，同时还提供该复合添加剂的配制方法及利用其生产高纯阴极铜。使制造的高纯阴极铜表面平整无枝晶生长，铜的纯度≥99.99％，电解效率≥90％。其电解精炼铜可达到高纯阴极铜的标准，且生成成本低廉，工艺简单。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高纯阴极铜用复合添加剂，其特殊之处在于添加剂中包含胶类添加剂、硫脲、干酪素、氯离子、稀土类添加剂，其中胶类添加剂为骨胶与明胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、聚丙烯酰胺水凝胶、瓜尔胶、卡拉胶和黄原胶中的一种或几种以任意比例的混合物。

上述原料的用量为，每升电解精炼铜电解液中复合添加剂分别为：10.0～90.0mg/L胶类添加剂、0.1～9.0mmol//L硫脲、5.0～70.0mg/L干酪素、10.0～100.0mmol/L氯离子、0.01～5.0mmol/L稀土类添加剂。

上述原料的最佳用量为，每升电解精炼铜电解液中复合添加剂分别为：20.0～50.0mg/L胶类添加剂、1.0～5.0mmol//L硫脲、10.0～50.0mg/L干酪素、10.0～30.0mmol/L氯离子、0.05～1.0mmol/L稀土类添加剂。

所述的明胶的分子量为0.3～15万。所述明胶优先选用分子量为1～7万的中分子胶；所述骨胶的分子量为0.4～50万。所述骨胶优先选用分子量为3～30万；所述瓜尔豆胶的分子量为0.5～100万。所述瓜尔豆胶优先选用分子量为5～80万；所述阿拉伯胶的分子量为0.4～50万。所述阿拉伯胶优先选用分子量为20～30万；所述聚丙烯酰胺水凝胶的分子量为100～1000万。所述聚丙烯酰胺水凝胶优先选用分子量为100～500万；所述瓜尔胶的分子量为5～150万。所述瓜尔胶优先选用分子量为5～80万；所述卡拉胶的分子量为20～200万。所述卡拉胶优先选用分子量为20～100万；所述黄原胶的分子量为100～5000万。所述黄原胶优先选用分子量为200～2000万。

所述的干酪素选用分子量为1～50万。所述干酪素优先选用分子量为5.7～37.5万。

所述的氯离子为盐酸、氯化钾、氯化钠、氯化铜提供。