CN110144604B - 一种电积铜粉的制备工艺 - Google Patents
一种电积铜粉的制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110144604B CN110144604B CN201910521642.9A CN201910521642A CN110144604B CN 110144604 B CN110144604 B CN 110144604B CN 201910521642 A CN201910521642 A CN 201910521642A CN 110144604 B CN110144604 B CN 110144604B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper powder
- concentration
- copper
- preparation process
- electrodeposited
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/02—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种电积铜粉的制备工艺，包括以下步骤：A)将五水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸混合，得到电积液，所述电积液中铜离子浓度为25～35g/L，浓硫酸的浓度为80～120g/L，盐酸的浓度为0.03～0.06g/L；B)在所述电积液中加入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行预处理，得到预处理电积液；C)以铅合金作为阳极，以钛板或不锈钢板作为阴极，以所述预处理电积液作为电解液，通电电积后得到电积铜粉。本申请在电积铜粉的制取过程中，通过引入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行预处理，最终解决了现有电积铜粉制取高电流密度、低铜离子浓度、电效低、能耗高以及废水产生量大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铜粉制备技术领域，尤其涉及一种电积铜粉的制备工艺。
背景技术
铜粉为棕色或略带紫色的微细粉末，具有活性高、导电率好以及强度高等特性，铜粉比表面积大、表面活性中心数目多。根据粉末粒径大小分为纳米铜颗粒(粒径在10-9m-10-7m之间)和微细铜颗粒(粒径在10-7m-10-5m之间)。
由于存在着小尺寸效应、表面界面效应、量子尺度效应及量子隧道效应等基本特征，铜粉具有许多与相同成分的常规材料不同的性质，在力学、电学、化学等领域有许多特异性能和极大的潜在应用价值。
电沉积法制备铜粉是一种比较成熟的铜粉生产方法，主要包括两种，一种为电解法，即采用可溶性铜阳极，利用铜电极的溶解制备金属铜粉；另一种为电积法，即采用不溶性阳极，利用铜电解液中的铜离子在化学电源的作用下阴极析出铜粉。电积法制取铜粉的最佳工艺条件为：Cu2+浓度15g/L，硫酸浓度140g/L，电流密度为1800A/m2,温度为35℃，刮粉周期为30min，循环流量为14L/h，极距为4.5cm。
上述电积法制取铜粉存在以下问题：1)高电流密度、低铜离子浓度电解、电效低、能耗高以及吨铜粉直流耗高达5000KW；2)低铜离子浓度电解废水产生量大。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种电积铜粉的制备工艺，该制备工艺可解决现有技术中高电流密度、低铜离子浓度电解、电效高、能耗高以及废水产量高的问题。
有鉴于此，本申请提供了一种电积铜粉的制备工艺，包括以下步骤：
A)将五水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸混合，得到电积液，所述电积液中铜离子浓度为25～35g/L，硫酸的浓度为80～120g/L，盐酸的浓度为0.03～0.06g/L；
B)在所述电积液中加入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行预处理，得到预处理电积液；
C)以铅合金作为阳极，以钛板或不锈钢板作为阴极，以所述预处理电积液作为电解液，通电电积后得到电积铜粉。
优选的，在预处理的过程中，加入的是焦亚硫酸钠和表面活化剂；所述表面活化剂为PVA。
优选的，在所述预处理电积液中，所述焦亚硫酸钠的加入量为0.5～1g/L，所述表面活化剂的加入量为0.10～0.15g/L。
优选的，所述通电电积的过程中，电流密度为600～1600A/m2。
优选的，所述通电电积的过程中，刮粉周期为10～30min/次，添加剂为二氧化硫。
优选的，所述二氧化硫的加入量为0.01～0.02kg/公斤铜粉。
优选的，所述预处理电积液的循环量为0.2～0.3槽/h。
本申请提供了一种电积铜粉的制备工艺，其首先配制了含有无水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸的电积液，再将电积液进行还原处理，最后进行通电电积，即得到电积铜粉；本申请在在制备电解铜粉的过程中，通过采用焦亚硫酸钠或二氧化硫对电积液进行还原预处理，控制电积液的还原气氛，使得铜还原电位负移，使铜的成核速度大于晶核长大速度，从而实现了较高浓度硫酸铜溶液制取铜粉，进而增加了硫酸铜溶液的导电性，降低了槽电压，最终解决了电效低、能耗高以及废水产量高的问题。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
针对现有技术电积铜粉高电流密度、低铜离子浓度、电效高、能耗高以及废水产生量大的问题，本申请提供了一种电解铜粉的制备工艺，该制备工艺可以解决上述问题，且制取的铜粉的品位较高。具体的，本发明实施例公开了一种电积铜粉的制备工艺，包括以下步骤：
A)将无水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸混合，得到电积液，所述电积液中铜离子浓度为25～35g/L，浓硫酸的浓度为80～120g/L，盐酸的浓度为0.03～0.06g/L的硫酸铜溶液；
B)在所述电积液中加入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行预处理，得到预处理电积液；
C)以铅合金作为阳极，以钛板或不锈钢板作为阴极，以上述预处理电积液作为电解液，通电电积后得到电积铜粉。
在电积铜粉制取过程中，本申请首先配制了电积液，即将无水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸混合，得到电积液，在得到的电积液中，铜离子的浓度为25～35g/L，硫酸的浓度为80～120g/L，盐酸的浓度为0.03～0.06g/L；在具体实施例中，所述铜离子的浓度为26～35g/L，所述硫酸的浓度为90～110g/L，所述盐酸的浓度为0.04～0.05g/L。在上述电积液中，盐酸用以细化晶粒，其含量过高则会使铜粉中氯含量高，影响铜粉的品位。铜离子的浓度直接影响制取铜粉的产量，但是其含量过高，则电积不出铜粉，而是会生成铜板或很粗的颗粒，其含量过低则杂质析出，影响产品的纯度。所述硫酸以增加溶液的导电性，其浓度高则H+浓度也随之增加，一定程度上提高了溶液的电导率，则槽电压下降；因此硫酸浓度低槽电压高，电积时电耗高。而硫酸浓度过高则在较高的电流密度作用下，阴极会析出大量的氢气，抑制Cu2+的阴极还原，从而使铜阴极沉积电流效率较低。
按照本发明，在配制电积液之后，则在电积液中加入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行还原预处理；在此过程中，焦亚硫酸钠或二氧化硫用以控制电积液的还原气氛，使得铜还原电位负移，实现高浓度硫酸铜溶液制取铜，而表面活化剂作为分散剂，以使得铜粉不团聚，疏松易刮离，同时表面活化剂可在铜粉表面形成一层保护膜起到抗氧化的作用。在具体实施例中，上述过程优选加入了焦亚硫酸钠和PVA；具体的，所述焦亚硫酸钠的加入量为0.5～1g/L，所述PVA的加入量为0.10～0.15g/L。为了保证上述预处理电积液能够混合均匀，所述预处理优选启动循环泵充分混合均匀，循环时间为5～10h。
本申请最后进行通电电积，以得到电积铜粉，具体为：以套袋铅合金为阳极，以钛板或不锈钢为阴极，以上述预处理电积液为电解液，通电电积后即得到电积铜粉。上述通电电积的过程为本领域技术人员熟知的电积过程，对此本申请不进行特别的限制。在上述电积的过程中，电流密度为600～1600A/m2，电解液的温度为常温；在具体实施例中，所述电流密度为1000～1600A/m2。在电积的过程中，刮粉周期为10～30min/次，添加剂为二氧化硫，二氧化硫的消耗量为0.01～0.02kg/公斤铜粉，二氧化硫自循环槽中持续通入，电解液循环量为0.2～0.3槽/h。
在电积的过程中，若硫酸铜溶液中铜离子的浓度下降至5g/L，则停止通电，过滤电解液以得到铜粉，铜粉经纯水洗涤、抗氧化、干燥、筛分、包装后即得到成品铜粉。
在本申请电积铜粉的制取过程中，焦亚硫酸钠或二氧化硫可控制溶液的还原气氛，使得铜还原电位负移，以使得铜还原电流减弱，使成核速度大于晶核长大速度，从而实现较高浓度硫酸铜溶液制取铜粉；铜离子的高浓度增加了溶液的导电性，降低了槽电压；同时铜离子越高电效也越高，以解决电效低、能耗高的问题；单位体积的溶液，含铜越高产生的铜粉量越高，产生的电积后液就越少，固废水量降低。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的电积铜粉的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
(1)配制硫酸铜溶液：采用精制CuSO4·5H2O、浓硫酸、蒸馏水、盐酸配制电积液，配置成铜离子浓度为26g/L，硫酸浓度为100g/L，盐酸浓度为0.03g/L的硫酸铜溶液；
(2)电积液预处理：往电积液中加入焦亚硫酸钠的量为0.5g/L溶液，同时加入PVA0.1g/L，加入后启动循环泵充分混用均匀，循环8h；
(3)电积制粉：循环结束后，以套袋铅合金为阳极，以钛板为阴极，以上述配置的电积液为电解液，通电电积，电流密度控制在1000A/m2，极间距10cm，电解液温度控制常温；刮粉周期控制在10分钟每次，二氧化硫从循环槽中持续通入，消耗量控制在0.01kg/公斤铜粉，电解液循环量控制在每小时0.3槽；
表1本实施例电积控制工艺数据表
| 工艺条件 | 控制范围 |
| 铜离子浓度 | 26g/l |
| 硫酸浓度 | 100g/l |
| 盐酸浓度 | 0.03g/l |
| 电流密度 | 1000A/m<sup>2</sup> |
| 温度 | 常温 |
| 刮粉末周期 | 10min |
| 循环流量 | 0.3槽每小时 |
| 极间距 | 10cm |
| 二氧化硫消耗量 | 0.01kg/公斤铜粉 |
(4)电积后处理：
当铜离子浓度下降至5g/l时，停止通电，对电解液进行过滤得铜粉，铜粉经过纯水洗涤、抗氧化、干燥、筛分、包装后即得到成品铜粉。
表2本实施例电积铜粉工艺技术指标数据表
实施例2
(1)配制硫酸铜溶液：采用精制CuSO4·5H20、浓硫酸、蒸馏水、盐酸配制电解液，配置成铜离子浓度为35g/L，硫酸浓度为120g/L，盐酸浓度为0.05g/L的硫酸铜溶液；
(2)电积液预处理：往电积液中加入焦亚硫酸钠的量为0.6g/L溶液，同时加入PVA0.12g/L，加入后启动循环泵充分混用均匀，循环10h；
(3)电积制粉：循环结束后，以套袋铅合金为阳极，以不锈钢为阴极，以上述配置的电积液为电解液，通电电积，电流密度控制在1600A/m2，极间距10cm，电解液温度控制常温；刮粉周期控制在20分钟每次，二氧化硫从循环槽中持续通入，消耗量控制在0.012kg/公斤铜粉，电解液循环量控制在每小时0.1槽；
表3本实施例电积控制工艺数据表
| 工艺条件 | 控制范围 |
| 铜离子浓度 | 35/l |
| 硫酸浓度 | 120g/l |
| 盐酸浓度 | 0.05g/l |
| 电流密度 | 1600A/m<sup>2</sup> |
| 温度 | 常温 |
| 刮粉末周期 | 20min |
| 循环流量 | 0.1槽每小时 |
| 极间距 | 10cm |
| 二氧化硫消耗量 | 0.012kg/公斤铜粉 |
(4)电积后处理：
当铜离子浓度下降至5g/l时，停止通电，对电解液进行过滤得铜粉，铜粉经过纯水洗涤、抗氧化、干燥、筛分、包装后即得到成品铜粉。
表4本实施例电积铜粉工艺技术指标数据表
| 项目 | 单位 | 数量 | 备注 |
| 电积后液铜离子浓度 | g/l | 4.9 | |
| 电积后液硫酸浓度 | g/l | 190 | |
| 吨铜粉电耗 | KW | 3150 | |
| 铜粉品位 | ％ | 99.81 | |
| 铜粉粒度 | 目 | -100目95.1％ | |
| 电效 | ％ | 86.5 |
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种电积铜粉的制备工艺，包括以下步骤：
A)将五水硫酸铜、硫酸、蒸馏水和盐酸混合，得到电积液，所述电积液中铜离子浓度为26～35g/L，硫酸的浓度为80～120g/L，盐酸的浓度为0.03～0.06g/L；
B)在所述电积液中加入焦亚硫酸钠和二氧化硫中的一种和表面活化剂进行预处理，得到预处理电积液；
C)以铅合金作为阳极，以钛板或不锈钢板作为阴极，以所述预处理电积液作为电解液，通电电积后得到电积铜粉。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，在预处理的过程中，加入的是焦亚硫酸钠和表面活化剂；所述表面活化剂为PVA。
3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，在所述预处理电积液中，所述焦亚硫酸钠的加入量为0.5～1g/L，所述表面活化剂的加入量为0.10～0.15g/L。
4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述通电电积的过程中，电流密度为600～1600A/m2。
5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述通电电积的过程中，刮粉周期为10～30min/次，添加剂为二氧化硫。
6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，所述二氧化硫的加入量为0.01～0.02kg/公斤铜粉。
7.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述预处理电积液的循环量为0.2～0.3槽/h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910521642.9A CN110144604B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种电积铜粉的制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910521642.9A CN110144604B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种电积铜粉的制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110144604A CN110144604A (zh) | 2019-08-20 |
| CN110144604B true CN110144604B (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=67591684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910521642.9A Active CN110144604B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种电积铜粉的制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110144604B (zh) |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1537711A1 (ru) * | 1987-12-15 | 1990-01-23 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ получени медного порошка электролизом |
| RU2254209C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-06-20 | Открытое акционерное общество "Уралэлектромедь" | Электролит для получения медного электролитического порошка |
| CN100344795C (zh) * | 2005-02-06 | 2007-10-24 | 金川集团有限公司 | 一种电积生产铜粉的方法 |
| CN100427247C (zh) * | 2006-01-17 | 2008-10-22 | 电子科技大学 | 一种制备金属铜粉的方法 |
| CN101717971B (zh) * | 2009-12-14 | 2012-03-21 | 昆明理工大学 | 一种制备微细铜粉的电解液及其使用方法 |
| CN101966590B (zh) * | 2010-10-09 | 2013-11-06 | 朱光明 | 一种水相电弧放电制备金属纳米铜粉的方法 |
| CN102983340B (zh) * | 2012-11-21 | 2015-04-29 | 中国科学院金属研究所 | 一种含铜钒溶液中铜离子的去除方法 |
| CN104278291A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-14 | 天津中色再生金属工程技术研究院 | 一种废杂铜熔化成型直接电解提取铜的方法 |
| CN106011930B (zh) * | 2016-07-28 | 2018-09-25 | 河南豫光金铅股份有限公司 | 一种铜电解用精炼电解液的连续制备方法 |
| CN106854768B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-03-26 | 西北矿冶研究院 | 超细铜粉的电积制备方法 |
| CN107974695B (zh) * | 2017-11-17 | 2020-01-10 | 金川集团股份有限公司 | 一种一次电解法生产超高纯铜的方法 |
-
2019
- 2019-06-17 CN CN201910521642.9A patent/CN110144604B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110144604A (zh) | 2019-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109112569B (zh) | 一种离子交换膜电解法同时制备金属锰与二氧化锰的生产方法 | |
| CN106757179A (zh) | 一种铜电解尾液净化脱铜除杂的工艺方法 | |
| CN110616327A (zh) | 一种从含镍废水中回收单质镍的方法及装置 | |
| CN110359062A (zh) | 制备高纯铟的方法 | |
| CN110144604B (zh) | 一种电积铜粉的制备工艺 | |
| CN103060842A (zh) | 一种大流量下制备电积钴的方法 | |
| CN113293408A (zh) | 从氯化锰电积液中电解沉积高纯锰的方法 | |
| CN105040032A (zh) | 一种利用低温熔盐电沉积制备过渡族金属及其合金的方法 | |
| CN112410828A (zh) | 一种高浓度硝酸银电积法制备高纯银的工艺 | |
| CN103966442A (zh) | 一种废杂铜电积制备高纯铜的方法 | |
| CN109234767B (zh) | 一种超细球形铜粉的制备方法 | |
| DE2924143C2 (de) | Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Metall | |
| CN102051635B (zh) | 一种采用高电流密度硫酸电解质生产金属钴的方法 | |
| CN109609974A (zh) | 利于降低锌电积槽电压和能耗的方法 | |
| RU2469111C1 (ru) | Способ получения медных порошков из медьсодержащих аммиакатных отходов | |
| CN104264185A (zh) | 一种降低铅电解液铅离子浓度的方法 | |
| CN110863216B (zh) | 一种梯级旋流电积制备高纯铟的方法 | |
| US2358029A (en) | Process of electrodepositing indium | |
| CN110512236B (zh) | 一种组合添加剂及其在电积锌中的应用 | |
| CN105937040A (zh) | 一种处理高杂矿锌湿法冶炼中降低阴极锌直流电单耗的工艺 | |
| CN111197171A (zh) | 一种湿法提铜工艺 | |
| CN102021601B (zh) | 一种稀废盐酸的混合液电解法 | |
| Wang et al. | The effects of Mg2+ concentration,(NH4) 2SO4 concentration and current density on electrolytic manganese process | |
| CN204959050U (zh) | 一种电解酸性氯化铜的装置 | |
| CN1188548C (zh) | 高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |