[发明专利]制造金属铜粉、铜氧化物和铜箔的方法

说明书

本发明涉及一种制造金属铜粉、铜氧化物或铜箔的方法。更具体地说，本发明涉及一种用萃取液从含铜物质中萃取铜和制造金属铜粉、铜氧化物或铜箔的方法。

用溶剂萃取-电解冶金法(以后称为“SX-EW”)以矿石和加工液中回收有用的金属铜的方法是众所周知的。简要地说，此方法用含铜的水溶液进行，该溶液由将铜(一般是由矿石)溶在浸提水溶液中或用诸如加工废液等含铜溶液得到。所形成的含有用铜的溶液与一种与水不混溶的有机溶剂(如煤油)混合，该溶剂中含有一种对有用铜有选择性亲合力的水不溶性离子交换组合物。这种离子交换组合物从水溶液中优先萃取有用铜。分开水相和有机相。现在贫铜的水溶液常被称作“提余液”。提余液可作为浸提液再循环使用(在浸提法中)或是倒掉(在例如从工艺废液中回收铜的方法中)。有机相(其中含有离子交换组合物和被萃取的有用铜)常被称作“承载的有机相”。将它与一种含例如硫酸、磷酸或高氯酸等强酸且pH低于上述含铜水溶液的反提水溶液相混合，从承载的有机相同中除下所要的有用铜。反提水溶液从承载的有机相中萃取出所要的有用铜。将有机相与水相分离后，所要的有用铜存在于反提水溶液中。这样形成的富铜的反提水溶液常常称作“电解液”或“富化电解液’。贫铜的有机相则常称为“贫化的有机相”。贫化的有机相可以再循环使用。

利用称作“电解冶金”的技术(以后有时称作“EW.”)从电解液中回收纯铜。电解冶金法通常包括将铜镀在铜种板或不锈钢阴极坯板上。电镀周期通常花费约7天在坯板的每一面上得到100磅的阴极铜。用机械方法从坯板的每一面上将阴极铜剥下，然后可用于进一步加工，包括拉制、轧制等。这些极铜常被送到棒材厂进行连续铸造。在回收到所需的铜之后，贫铜的电解液(有时称之为“贫电解液”)可以作为反提水溶液用于承载新的有用铜。

用电沉积法制造铜粉包括使用一个装有阳极、阴极、含铜离子和硫酸根离子的电解液及一个供电源的电解槽。通过在阳极和阴极之间施加电压，在阴极表面上沉积铜粉。然后定期地或连续地除去粉末。此方法从铜原料溶在硫酸中形成电解液开始。需要用相对纯的电解液以便使铜粉具有足够的纯度用于通常的商业用途，例如摩擦材料、轴承、合金添加剂、粉末冶金等。用电解制铜粉法从电解液中除去的铜通常以连续方式补充，以便维持溶液中的铜离子浓度。通过使用较纯的可溶铜的阳极来保持电解液的纯度和更新从电解液中除掉的铜。阳极所用的铜事先用电解方法纯化以去掉有害的污染物。这种电解纯的铜通常被重新铸成适合制造粉末的阳极形状。另一种供选择的方法是使用电解纯的直径约1/2英寸的铜棒，将它切成1英寸长的铜粒，然后放在一个不溶的筛网式阳极篮中。

用电沉积法制造铜箔也涉及使用一个装有阳极、阴极、含铜离子和硫酸根离子的电解液及一个供电源的电铸槽。通过在阳极和阴极之间施加电压，铜沉积在阴极表面上。将铜原料溶在硫酸中形成电解液，该铜原料电解纯的铜，例如铜粒、铜丝、氧化铜或再循环铜。所形成的硫酸铜溶液随后纯化以保证得到为制造铜箔所需的高纯度的硫酸铜。可以向电解液中加入控制箔材性质的各类试剂，例如动物胶和硫脲。将电解液泵入电铸槽中，在阴极和阳极之间施加电压，铜开始电沉积。通常此过程涉及使用圆柱形的阴极，它可以有各式各样的直径和宽度。阳极的曲率要与阴极一致，以保持二者之间的距离或间隙恒定。

先有技术用来制造铜粉和铜箔的电沉积法中使用的电解纯的铜原料常常用上面讨论的那类SX-EW技术制造。它们也用传统的熔炼及精炼技术制备。先有技术的电沉积法包括首先将铜原料在浸煮器中溶解形成铜离子，此过程慢，难控制并且需要有大量昂贵的纯铜存储在浸煮器中。最好能由相对不纯的铜源(如铜矿石或含铜废料)直接制得铜粉，而不需要先用电解法回收铜、然后再将纯铜金属溶解以得到电解液用的铜离子这些附加步骤。最好还能由相对较纯和容易在硫酸中溶解的铜源制得铜箔。本发明具有这些优点。

根据本发明的方法，用一种比先有技术简单和便宜的方法制备铜粉。本发明方法使用一种铜源，它的制备不需要先有技术中在制造电解纯的铜原料(如铜粒、铜丝、氧化铜、再生铜等)时使用的电解冶金、拉制等附加步骤。由本发明方法中使用的萃取步骤中带到用来制造铜粉的电解液中的杂质，不会损害铜粉的性能特点。用本发明方法制得的铜粉可以溶解在硫酸中形成电解液。这些电解液可以用来制造铜箔，因此本发明中提供的制造铜箔的方法比制造这种铜箔的先有技术方法更容易控制和更有效。铜粉还可以煅烧成氧化亚铜、氧化铜或它们的混合物。这些铜的氧化物容易溶在硫酸中并用于制造铜箔。