JP2002069509A - 成形された銅製品の作製プロセス - Google Patents

成形された銅製品の作製プロセス

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Susan S Enos
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Wendy M Gort
エム. ゴート ウェンディー
Roger N Wright
エヌ. ライト ロジャー
Stephen J Kohut
ジェイ. コウト スティーブン
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 銅含有物質から直接、成形された銅製品を作
製するプロセスの提供。 【解決手段】 (A)銅含有物質を水性浸出液に接触さ
せて銅含有量の多い水性浸出液を形成する工程、(B)
水性浸出液を水不溶性抽出液に接触させて、銅イオンを
抽出液に移動させ、銅含有量の多い抽出液と銅の枯渇し
た水性浸出液を形成する工程、(C)銅含有量の多い抽
出液を浸出液から分離する工程、(D)銅含有量の多い
抽出液をストリッピング溶液と接触させて、銅イオンを
ストリッピング溶液に移動させ、銅含有量の多いストリ
ッピング溶液と銅の枯渇した抽出液を形成する工程、
(E)銅含有量の多いストリッピング溶液を抽出液から
分離する工程、(F)ストッピング溶液に電圧を印加し
てカソード上に銅粉末を析出させる工程、(G)銅粉末
をカソードから取り出す工程、(H)銅粉末を押し出
し、鍛造し、または成型して銅製品を形成する工程から
なる銅製品作製プロセス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】(技術分野)本発明は成形さ
れた銅製品の作製プロセスに関する。より詳細には、本
発明は銅鉱石または銅含有廃棄物のような不純な銅供給
源から直接、成形された銅製品を作製するプロセスに関
する。
【0002】
【従来の技術】(発明の背景)溶媒抽出−電解採取(以
下、「SX−EW」という)によって鉱石および加工処
理液から銅貴金属(copper value)を回収
するプロセスは、周知である。簡潔に言えば、このプロ
セスは銅含有水性溶液を用いて実行され、この銅含有水
性溶液は、水性の浸出溶液に銅(一般には鉱石から)を
溶解することによるか、または加工処理排出液(pro
cess effluent)のような銅含有溶液を用
いることにより得られる。銅貴金属に関して得られる溶
液は、銅貴金属に対して選択的親和力を有する水に不溶
なイオン交換組成物を含有する、水と混和しない有機溶
媒(例えば灯油)と混合される。このイオン交換組成物
は、優先的に銅貴金属を水性溶液から抽出する。この水
相および有機相は分離される。銅が枯渇した水性溶液
は、通常「ラフィネート」と言われる。ラフィネート
は、浸出液として(浸出プロセスにおいて)再生利用さ
れ得るか、または(加工処理排出液からの銅の回収のよ
うなプロセスにおいて)廃棄される。有機相(この相
は、イオン交換組成物および抽出された銅貴金属を含有
する)は、通常「充填有機液(loaded orga
nic)」と言われる。所望の銅貴金属は、水性ストリ
ッピング溶液(aqueous strip solu
tion)と混合することによって充填有機液から取り
出される。この水性ストリッピング溶液は、強酸(例え
ば、硫酸、リン酸、または過塩素酸)を含有し、そして
上記の銅含有水性溶液より低いpHを有する。この水性
ストリッピング溶液は所望の銅貴金属を充填有機液から
抽出する。有機相と水相とを分離すると、所望の銅貴金
属が水性ストリッピング溶液中に存在する。得られる銅
の含有量の多い水性ストリッピング溶液は、ときどき、
「電解質(electrolyte)」または「リッチ
電解質(rich electrolyte)」と言わ
れる。銅が枯渇した有機相は、通常、「空の有機物(b
arren organic)」と言われる。この空の
有機物は再生利用され得る。銅は、電解質から「電解採
取」(以下、ときどき「EW」という)として知られて
いる技術によって精製された形態で回収される。電解採
取プロセスは、代表的には、銅を銅開始シートまたはス
テンレス鋼カソードマザーブランク(mother b
lanks)上にメッキする工程を包含する。メッキサ
イクルは、通常約7日かかり、100ポンドのカソード
を各々の側のマザーブランクから得る。このカソードは
各々の側のマザーブランクから機械的にはぎ取られる。
得られる銅生成物は、ときどき、「カソードの銅」と言
われる。
【0003】電着による銅粉末の製造は、アノード、カ
ソード、銅イオンと硫酸イオンとを含有する電解質溶
液、および電源を備える電解質セルの使用を含む。アノ
ードとカソードとの間へ電圧の印加により、銅粉末の電
着がカソード表面上にて達成される。この粉末を、次い
で、時間間隔で取り除くかまたは連続的な様式で取り除
く。このプロセスは、銅供給原料(copper fe
ed stock)(これは、電解質溶液を形成するた
めに硫酸中に溶解される)を用いて開始される。銅粉末
が標準的な商業目的(例えば、摩擦材料、ベアリング、
合金化添加物(alloying additiv
e)、粉末冶金など)に十分な銅粉末の純度となるよう
に比較的純粋な電解質を必要とする。銅粉末の電気分解
による生成により電解質から除去される銅は、代表的に
は、溶液中の銅イオン濃度を維持するために連続的に補
充される。電解質の純度およびその電解質から回収され
る銅の置換は、比較的純粋な銅可溶性アノードの使用に
より維持される。アノードに使用される銅は、前もって
電解手段によって精製され所望でない不純物が取り除か
れている。電気分解的に精製された銅は、代表的には、
粉末製造に適したアノード形状に再キャスティングされ
る。別の方法は、電気分解的に精製された銅ロッド(直
径約2分の1インチで、長さ1インチにカットされ、そ
して銅ショットと呼ばれる)を使用し、次いで、不溶性
のワイヤーメッシュアノードバスケットに配置すること
を包含する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】先行技術の銅粉末作製
のための電着プロセスにおいて使用される電気分解的に
精製された銅供給原料は、上記で議論されたようなタイ
プのSX−EW技術を用いてしばしば製造される。これ
らの銅供給原料はまた、伝統的な、精錬(smelti
ng)および精製(refining)技術によって作
製される。銅粉末作製の電着プロセスの先行技術は、ま
ずダイジェスター中に銅供給原料を溶解して銅イオンを
形成することを包含し、このプロセスは、遅く、制御困
難であり、そしてダイジェスター中にインベントリー
(inventory)される高価な純銅を多量に必要
とする。
【0005】本発明のプロセスの長所により、成形され
た銅製品が、先行技術と比較した場合に、簡素化され、
かつ費用を抑えられた方法で生産される。本発明のプロ
セスは、その製造にさらなる電解採取、引抜きなどの工
程を必要としない銅供給原料を使用し、この銅供給原料
は、先行技術において使用される電気分解的に精製され
た銅供給原料(例えば、銅ショット、銅ワイヤー、銅酸
化物、再生銅)を作製する場合に使用される。意外なこ
とに、本発明において、銅粉末を作製するために用いら
れる電解質溶液に対して行われる抽出工程からもたらさ
れる不純物は、銅製品の性能特性を低下させない。
【0006】米国特許第5,458,746号は、銅含
有物質からの銅金属粉末の作製プロセスを開示し、この
プロセスは、以下を包含する:(A)上記銅含有物質を
少なくとも1つの水性浸出液の有効量と接触させて、銅
イオンを上記浸出液に溶解し、そして銅の含有量の多い
(copper−rich)水性浸出液を形成する工
程;(B)上記銅の含有量の多い水性浸出液を少なくと
も1種の水に不溶な抽出剤の有効量と接触させ、銅イオ
ンを上記銅の含有量の多い水性浸出液から上記抽出剤の
方に移動させて銅の含有量の多い抽出剤および銅の枯渇
した水性浸出液を形成する工程であって、上記抽出剤
が、(i)炭化水素結合上の異なる炭素原子に結合し
た、少なくとも1つの−OH基および少なくとも1つの
=NOH基を有する炭化水素結合によって特徴づけられ
る、少なくとも1つのオキシム、(ii)少なくとも1
つのβジケトン、または(iii)少なくとも1つのイ
オン交換樹脂を含有する、工程;(C)上記銅の含有量
の多い抽出剤を上記銅の枯渇した水性浸出液から分離す
る工程;(D)上記銅の含有量の多い抽出剤を少なくと
も1種の水性のストリッピング溶液の有効量と接触さ
せ、銅イオンを上記抽出剤から上記ストリッピング溶液
に移動させて銅の含有量の多いストリッピング溶液およ
び銅の枯渇した抽出剤を形成する工程;(E)上記銅の
含有量の多いストリッピング溶液を上記銅の枯渇した抽
出剤から分離し、電解質溶液を形成する工程;(F)上
記電解質溶液を少なくとも1つのアノードと少なくとも
1つのカソードを備える電解質セルに進め、そして上記
アノードと上記カソードとの間に有効量の電圧を印加し
て、上記カソード上に銅粉末を析出させる工程;(G)
上記銅粉末を上記カソードから取り出す工程。
【0007】
【課題を解決するための手段】(発明の要旨)本発明は
銅含有物質から直接、成形された銅製品を作製するプロ
セスに関し、以下を包含する:(A)上記銅含有物質を
少なくとも1つの水性浸出液の有効量と接触させて、銅
イオンを上記浸出液に溶解し、そして銅の含有量の多い
水性浸出液を形成する工程;(B)上記銅の含有量の多
い水性浸出液を少なくとも1種の水に不溶な抽出剤の有
効量と接触させ、銅イオンを上記銅の含有量の多い水性
浸出液から上記抽出剤の方に移動させて銅の含有量の多
い抽出剤および銅の枯渇した水性浸出液を形成する工
程;(C)上記銅の含有量の多い抽出剤を上記銅の枯渇
した水性浸出液から分離する工程;(D)上記銅の含有
量の多い抽出剤を少なくとも1種の水性のストリッピン
グ溶液の有効量と接触させ、銅イオンを上記抽出剤から
上記ストリッピング溶液に移動させて銅の含有量の多い
ストリッピング溶液および銅の枯渇した抽出剤を形成す
る工程;(E)上記銅の含有量の多いストリッピング溶
液を上記銅の枯渇した抽出剤から分離する工程;(F)
上記銅の含有量の多いストリッピング溶液をアノードと
カソードとの間に流動させ、そして有効量の電圧を上記
アノードと上記カソードとの間に印加して、上記カソー
ド上に銅粉末を析出させる工程;(G)上記銅粉末を上
記カソードから取り出す工程;そして(H)上記銅粉末
を、押し出し、鍛造し、または成型し、上記成形された
銅製品を形成する工程。
【0008】本発明の顕著な利点は、銅製品が銅鉱石の
ような銅供給源から製造されることである。先行技術に
よって必要とされるような、カソードの銅(catho
dic copper)をまず作製し、次いで、それを
融解し、キャスティングし、そして圧延することを必要
としない。
【0009】(図面の簡単な説明)図1は、本発明の1
つの実施態様を示すフローシートであり、ここで、銅は
銅鉱石から抽出され、電着されて銅粉末を形成し、そし
てこの銅粉末が押し出されて、成形された銅製品を形成
する。
【0010】図2〜29、33〜36は、本発明に従っ
て作製された、伸ばされて、押し出された銅製品の断面
図を例示する。
【0011】図30は、本発明に従って作製され得る連
結部材から作製されるパイプまたはチューブのアセンブ
リを例示する。
【0012】図31および32は、図30に例示される
パイプまたは管状アセンブリのインターロック部材を作
製するのに用いられ得る押し出しダイを例示する。
【0013】
【発明の実施の形態】(好ましい実施態様の説明)銅含
有物質は、銅が抽出され得る任意の銅供給源であり得
る。これらの供給源は、銅鉱石、精錬煙じん、銅セメン
ト、銅濃縮物、銅精錬生産物、硫酸銅、および銅含有廃
棄物を包含する。用語「銅含有廃棄物」は、銅を含有す
る任意の固体又は液体の廃棄物材料(例えば、ごみ、ス
ラッジ、廃液など)を言う。これらの廃棄物材料は危険
な破棄物を包含する。用いられ得る特定の廃棄物の例に
は、廃塩化第二銅腐食液を処理する工程から得られる酸
化銅がある。銅ショット、銅ワイヤー、再生(recy
cled)銅などのような先行技術において用いられる
銅供給源も用いられ得るが、そのような先行技術の供給
源が用いられ得る場合は、本発明のプロセスを用いる経
済的な長所は低下する。
【0014】1つの実施態様においては、露天堀り鉱山
からの銅鉱石が、銅含有物質として用いられる。鉱石
は、堆積浸出傾斜路(dump)に運搬される。堆積浸
出傾斜路は、厚い高密度ポリエチレンライナーのような
ライナーを下地とした領域に典型的に造られ、浸出液が
周囲の分水界に侵出するロスを防ぐ。典型的な堆積浸出
傾斜路は、例えば、約125,000平方フィートの表
面積を有し、そして約110,000トンの鉱石を含
む。浸出が進行すると、新たな傾斜路が古い傾斜路の上
に作られてゆき、これらはだんだん高くなり、そして最
終的には、例えば約250フィートまたはそれ以上の高
さに達する。パイプおよび交互に傾くスプリンクラー
(wobbler sprinklers)のネットワ
ークが新たに完成された傾斜路の表面におかれ、そして
希硫酸溶液が継続的に、例えば100平方フィートの表
面積当たり毎分約0.8ガロンの速度で散布される。浸
出液は傾斜路を通って、下に滲み通り、銅貴金属を溶解
し、傾斜路の底から銅の含有量の多い水性浸出液として
流出し、収集池中へ排出し、そして本発明のプロセスを
用いる次の処置のために供給池(feed pond)
にポンプでくみ出される。
【0015】いくつかの採掘作業とともに、インシチュ
浸出が銅貴金属を銅鉱石から抽出するために用いられ
る。このプロセスにより得られた銅の含有量の多い浸出
液は、本発明のプロセスにおいて銅含有物質として用い
られ得る。インシチュ浸出は、酸可溶酸化鉱石の埋蔵物
が露天堀り領域の下および地下鉱山の枯渇部分の上にあ
るとき、または堆積物があまりにも深く埋められたた
め、露天採石方法によっては経済的に開発することが出
来ないときに有用である。注入抗井(injectio
n well)はこの部分に、例えば深さ約1000フ
ィートの深さで穴を開けられる。この抗井はポリ塩化ビ
ニルのパイプで包まれ、その底の部分には溶液が鉱石に
入るように溝がつけられる。希硫酸の浸出液は、穴が開
けられた領域の透過性に依存した速度で、それぞれの抗
井に注入される。この溶液は鉱石領域を通って、下に滲
み通り、銅鉱石を溶解し、用意された収集場所に排出さ
れる。この収集場所は、例えば地下鉱山の運搬ひ押坑道
(haulage drifts)であり得る。生成さ
れた銅含有水性浸出液は、銅含有物質として本発明のプ
ロセスのための使用に利用可能な耐腐食ポンプシステム
によってポンプで表面に汲み出される。
【0016】浸出傾斜路とインシチュ浸出との両方が用
いられる採掘作業においては、それぞれからの銅含有浸
出液(ときどき、プレグナント浸出液(pregnan
tleach solution)という)が本発明の
プロセス中で組み合わされ、そして銅含有物質として使
用され得る。
【0017】本発明のプロセスの(A)で用いられる水
性浸出液は、好ましくは硫酸溶液、ハロゲン酸溶液(H
Cl、HF、HBrなど)またはアンモニア溶液であ
る。硫酸またはハロゲン酸溶液は、一般に1リットル当
たり約5グラム〜約50グラム、そして1つの実施態様
では1リットル当たり約5グラム〜約40グラム、そし
て1つの実施態様では1リットル当たり約10グラム〜
約30グラムの範囲の硫酸またはハロゲン酸の濃度を有
する。
【0018】アンモニア溶液は、一般に1リットル当た
り約20グラム〜約140グラム、そして1つの実施態
様では1リットル当たり約30グラム〜90グラムの範
囲のアンモニア濃度を有する。この溶液のpHは、一般
に約7〜約11、そして1つの実施態様では約8〜約9
の範囲である。
【0019】(A)の間に形成する銅の含有量の多い水
性浸出液またはプレグナント浸出液は、一般に1リット
ル当たり約0.8グラム〜約5グラム、そして1つの実
施態様においては1リットル当たり約1グラム〜約3グ
ラムの範囲の銅イオンの濃度を有する。(A)で用いら
れる浸出液が硫酸である場合、銅の含有量の多い水性浸
出液中の遊離硫酸の濃度は、一般に1リットル当たり約
5グラム〜約30グラム、そして1つの実施態様におい
ては1リットル当たり約10グラム〜約20グラムであ
る。(A)で用いられる浸出液がアンモニア溶液である
場合、銅の含有量の多い水性浸出液中の遊離アンモニア
濃度は、一般に1リットル当たり約10グラム〜約13
0グラム、そして1つの実施態様においては1リットル
当たり約30グラム〜約90グラムである。
【0020】本発明のプロセスの(B)で用いられる水
に不溶な抽出剤は、水性媒体から銅イオンを抽出し得る
水に不溶な任意の抽出剤であり得る。1つの実施態様に
おいては、抽出剤は水と混和しない有機溶媒に溶解す
る。(用語「水と混和しない」および「水に不溶な」は
25℃で1リットル当たり約1グラムのレベルを超えて
水に溶けない組成物を言う。)この溶媒は、抽出剤のた
めの、水と混和しない任意の溶媒であり得、灯油、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、燃料油、ディ
ーゼル燃料などが有用であり、そして灯油が好ましい。
有用な灯油の例としては、Phillips Petr
oleumから入手可能であるSX−7およびSX−1
2が挙げられる。
【0021】1つの実施態様においては、抽出剤は、炭
化水素結合の異なる炭素原子に結合した少なくとも2つ
の官能基を含有する有機化合物であり、その官能基の1
つは−OH であり、そしてもう1つの官能基は =N
OH である。これらの化合物はオキシムと称され得
る。
【0022】1つの実施態様においては、抽出剤は以下
の式で表されるオキシムである。
【0023】
【化4】 ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は、
独立して、水素またはヒドロカルビル基である。ヒドロ
カルビル基は、独立して、1個〜約12個の炭素原子を
有し、そして1つの実施態様では1個〜約6個の炭素原
子を有する。1つの実施態様においては、R1およびR4
はそれぞれブチルであり;R2、R3およびR6はそれぞ
れ水素であり;そしてR5およびR7はそれぞれエチルで
ある。この構造を有する化合物は、Henkel Co
rporation から商品名LIX 63で入手可
能である。
【0024】1つの実施態様においては、抽出剤は以下
の式で表されるオキシムである。
【0025】
【化5】 ここで、R1およびR2は、独立して、水素またはヒドロ
カルビル基である。有用な実施態様ではR1が約6個〜
約20個の炭素原子、そして1つの実施態様では約9個
〜約12個の炭素原子のアルキル基であり;そしてR2
が水素、1個〜約4個の炭素原子、そして1つの実施態
様では1個または2個の炭素原子のアルキル基であり、
またはR2がフェニルであるものが包含される。フェニ
ル基は置換されるかまたは置換されないが、後者が好ま
しい。以下の化合物は、上記で示した式に基づき、He
nkel Corporation製の以下で示される
商品名で入手可能であり、そして本発明のプロセスに有
用である: 商品名 R12 LIX 65 ノニル フェニル LIX 84 ノニル メチル LIX 860 ドデシル 水素 Henkel Corporation から商業的に
入手可能な有用な他の物質には、以下のものがある:L
IX 64N(LIX 65とLIX 63との混合物
として知られている);およびLIX 864 および
LIX 984(LIX 860とLIX 84との
混合物として知られている)。
【0026】1つの実施態様においては、抽出剤はβジ
ケトンである。この化合物は以下の式で表される。
【0027】
【化6】 ここでR1およびR2は、独立して、アルキル基またはア
リール基である。アルキル基は、一般に1個〜約10個
の炭素原子を含有する。アリール基は、一般にフェニル
である。Henkel Corporationから入
手可能な上記の式に対応する商業的な抽出剤の例には
LIX 54がある。これらのβジケトンは、本発明の
プロセスの(A)で用いられる浸出液がアンモニア溶液
である場合に、有用である。
【0028】有機溶液中の抽出剤の濃度は、一般に約2
重量%〜約40重量%の範囲にある。1つの実施態様に
おいて、有機溶液は約5重量%〜約10重量%、または
約6重量%〜約8重量%、または約7重量%の LIX
984 を含有し、残りはSX−7である。
【0029】1つの実施態様において、抽出剤はイオン
交換樹脂である。これらの樹脂は典型的に小さな顆粒状
物質またはビーズ状物質であり、その物質は以下の2つ
の主要部分:構造部分として役に立つ樹脂状のマトリッ
クス、および官能部分として役に立つイオン活性基から
なる。官能基は、一般に銅イオンと反応する官能基から
選択される。このような官能基の例としては、−S
3 -、−COO-、および以下の2つの官能基が挙げら
れる:
【0030】
【化7】 有用な樹脂マトリックスは、スチレンおよびジビニルベ
ンゼンのコポリマーを包含する。用いられ得る商業的に
入手可能な樹脂の例としては IRC−718(スチレ
ンおよびジビニルベンゼンの第3級アミンで置換された
コポリマーとして知られているRohm & Hass
の製品)、IR−200 (スチレンおよびジビニル
ベンゼンのスルホン化されたコポリマーとして知られて
いるRohm & Haas の製品)、IR−120
(スチレンおよびジビニルベンゼンのスルホン化された
コポリマーとして知られているRohm & Haas
の製品)、XFS 4196(N−(2−ヒドロキシエ
チル)−ピコリルアミン)に結合しているマクロ多孔性
ポリスチレン/ジビニルベンゼンコポリマーとして知ら
れているDowの製品)、およびXFS 43084
(N−(2−ヒドロキシプロピル)−ピコリルアミン)
に結合しているマクロ多孔性ポリスチレン/ジビニルベ
ンゼンコポリマーとして知られているDowの製品)が
挙げられる。これらの樹脂は、典型的に本発明のプロセ
スにおいて固定層または移動層として用いられる。本発
明のプロセスの(B)の間に、樹脂は(A)からの銅の
含有量の多い水性浸出液と接触され、この接触は銅イオ
ンが浸出液から樹脂に移動するに十分である。次いで、
銅の含有量の多い樹脂は、(D)の間にストリッピング
され、(B)の間に用いられ得る銅ストリッピングされ
た樹脂または銅が枯渇した樹脂を提供する。
【0031】本発明のプロセスの(C)の間に分離され
る銅の含有量の多い抽出剤は、典型的には、抽出剤1リ
ットル当たり約1グラム〜約6グラム、そして1つの実
施態様においては、抽出剤1リットル当たり約2gグラ
ム〜約4gの範囲の銅の濃度を有する。(C)の間に分
離される銅が枯渇した水性浸出液は、典型的には1リッ
トル当たり約0.01グラム〜約0.8グラム、そして
1つの実施態様においては、1リットル当たり約0.0
4〜約0.2グラムの範囲の銅イオンの濃度を有する。
(A)で用いられる浸出液が硫酸溶液である場合、
(C)の間に分離される銅が枯渇した水性浸出液におけ
る遊離硫酸濃度は、一般には1リットル当たり約5グラ
ム〜約50グラムであり、そして1つの実施態様におい
ては1リットル当たり約5グラム〜約40グラム、そし
て1つの実施態様においては1リットル当たり約10グ
ラム〜約30グラムである。(A)で用いられる浸出液
がアンモニア溶液である場合、(C)の間に分離される
銅が枯渇した水性浸出液における遊離アンモニア濃度
は、一般に1リットル当たり約10グラム〜約130グ
ラムであり、そして1つの実施態様においては、1リッ
トル当たり約30グラム〜約90グラムである。
【0032】1つの実施態様においては、本発明のプロ
セスの(B)および(C)工程の接触工程および分離工
程は、2段階で行われる。この実施態様においては、
(B−1)および(B−2)が接触工程であり、そして
(C−1)および(C−2)が分離工程である。従っ
て、この実施態様においては、本発明のプロセスは以下
の連続する(A)、(B−1)、(C−1)、(B−
2)、(C−2)、(D)、(E)、(F)、(G)お
よび(H)を包含し、これらの工程のいくつかのプロセ
スの流れ(process stream)は、プロセ
ス中の他の工程に再循環される。(B−1)は、(A)
の間に形成される銅の含有量の多い水性浸出液を、(C
−2)からの少なくとも1種の水に不溶な銅含有抽出剤
の有効量に接触させて、銅イオンを上記銅の含有量の多
い水性浸出液から上記銅含有抽出剤に移動させて、銅の
含有量の多い抽出剤および第1銅枯渇水性浸出液を形成
する工程を包含する。(C−1)は、(B−1)の間に
形成される銅の含有量の多い抽出剤を、(B−1)の間
に形成される第1銅枯渇水性浸出液から分離する工程を
包含する。(C−1)の間に分離される銅の含有量の多
い抽出剤は、抽出剤1リットル当たり一般に約1グラム
〜約6グラムの範囲の銅濃度を有し、そして1つの実施
態様においては抽出剤1リットル当たり約2グラム〜約
4グラムである。(C−1)の間に分離される第1銅枯
渇水性浸出液は、一般に1リットル当たり約0.4グラ
ム〜約4グラム、そして1つの実施態様においては1リ
ットル当たり約0.5グラム〜約2.4グラムの範囲の
銅イオン濃度を有する。(A)で用いられる浸出液が硫
酸溶液である場合、(C−1)の間に分離される第1銅
枯渇水性浸出液中の遊離硫酸の濃度は、一般に1リット
ル当たり約5グラム〜約50グラムであり、そして1つ
の実施態様においては1リットル当たり約5グラム〜約
30グラムであり、そして1つの実施態様においては1
リットル当たり約10グラム〜約30グラムである。
(A)で用いられる浸出液がアンモニア溶液である場
合、(C−1)の間に分離される第1銅枯渇水性浸出液
中の遊離アンモニアの濃度は、一般に1リットル当たり
約10グラム〜約130グラムであり、そして1つの実
施態様においては1リットル当たり約30グラム〜約9
0グラムである。
【0033】(B−2)は、(C−1)の間に分離する
第1銅枯渇水性浸出液を、(E)からの少なくとも1種
の銅枯渇抽出剤の有効量に接触させて、銅イオンを上記
第1銅枯渇水性浸出液から上記銅枯渇抽出剤に移動させ
て、銅含有抽出剤および第2銅枯渇水性浸出液を形成す
る工程を包含する。(C−2)は、(B−2)の間に形
成される銅含有抽出剤を、(B−2)の間に形成される
第2銅枯渇水性浸出液から分離する工程を包含する。
(C−2)の間に分離される銅含有抽出剤は、一般に抽
出剤1リットル当たり約0.4グラム〜約4グラム、そ
して1つの実施態様においては抽出剤1リットル当たり
約1グラム〜約2.4グラムの範囲の銅の濃度を有す
る。(C−2)の間に分離される第2銅枯渇水性浸出液
は、一般に1リットル当たり約0.01グラム〜約0.
8グラム、そして1つの実施態様においては1リットル
当たり約0.04グラム〜約0.2グラムの範囲の銅イ
オン濃度を有する。(A)で用いられる浸出液が硫酸溶
液である場合、(C−2)の間に分離される第2銅枯渇
水性浸出液中の遊離硫酸の濃度は、一般に1リットル当
たり約5グラム〜約50グラム、そして1つの実施態様
においては1リットル当たり約5グラム〜約40グラ
ム、そして1つの実施態様においては1リットル当たり
約10グラム〜約30グラムである。(A)で用いられ
る浸出液がアンモニア溶液である場合、(C−2)の間
に分離される第2銅枯渇水性浸出液中の遊離アンモニア
の濃度は、一般に1リットル当たり約10グラム〜約1
30グラム、そして1つの実施態様においては1リット
ル当たり約30グラム〜約90グラムである。
【0034】本発明のプロセスの(D)で用いられるス
トリッピング溶液は硫酸溶液であり、その硫酸溶液は、
一般に1リットル当たり約80グラム〜約300グラ
ム、そして1つの実施態様においては1リットル当たり
約150グラム〜約250グラムの範囲の遊離硫酸濃度
を有する。(D)の間に形成される銅の含有量の多いス
トリッピング溶液は、一般に1リットル当たり約1グラ
ム〜約60グラム、そして1つの実施態様においては、
1リットル当たり約5グラム〜約15グラムの範囲の銅
イオン濃度;および1リットル当たり約70グラム〜約
290グラム、そして1つの実施態様では1リットル当
たり約140グラム〜約240グラムの範囲の遊離硫酸
濃度を有する。
【0035】本発明のプロセスの電着工程(F)および
(G)は、(E)からの銅の含有量の多いストリッピン
グ溶液を電解質セルまたは電気鋳造セル(electr
oforming cell)に進める工程およびセル
のカソード上に銅を電着する工程を包含する。電解質セ
ルまたは電気鋳造セル中で処理される銅の含有量の多い
ストリッピング溶液は、銅の含有量の多いストリッピン
グ溶液または電解質溶液のいずれかと称され得る。1つ
の実施態様においては、この電解質溶液は、セルに入れ
られる前に浄化(purification)または濾
過プロセスに供される。セル内で用いられる電流は、直
流または直流バイアスを用いる交流であり得る。カソー
ドに析出する銅は、銅粉末の形態である。
【0036】電着工程(F)および(G)は、少なくと
も1つのアノードおよび少なくとも1つのカソードを有
する電解質セル中で行われる。カソードは、チタンまた
はステンレス鋼から作製され得る。アノードは、1つの
実施態様においては、寸法安定性な不溶性アノードであ
る。このようなアノードの例は、白金族金属または金属
酸化物でコーティングされたチタンアノードである。使
用し得る白金族金属または金属酸化物には、Pt、I
r、Ru、Rh、Pd、およびOsが含まれ、Ptおよ
びIrが好ましい。これらのアノードは、電解質溶液を
汚染せず、そして1つの実施態様においては、それらの
使用は、高純度の銅粉末を提供するのに不可欠である。
電解質セルを通る電解質溶液の流動は、セルに入ってく
る電解質溶液と、セルから出ていく電解質溶液との間の
銅イオン濃度の所望の相違を一定に維持するのに十分で
ある。一般的に、この銅イオン濃度の相違は、1リット
ル当たり約1〜約10グラムであり、そして1つの実施
態様において、1リットル当たり約1〜約3グラムであ
り、電解質セルに入ってくる溶液が、電解質セルから出
ていく溶液よりも高い銅イオン濃度を有する。好都合な
ことに、アノードとカソードとの間の流動は、自然の対
流により達成される。一般に電解質溶液は、1リットル
当たり約70〜約300グラムの範囲の遊離硫酸濃度を
有し、そして1つの実施態様においては1リットル当た
り約140〜約250グラムである。電解質セル中の電
解質溶液の温度は、一般的に、約20℃〜約65℃の範
囲であり、そして1つの実施態様においては30℃〜約
45℃である。銅イオン濃度は、一般的に1リットル当
たり約1〜約60グラムの範囲であり、そして1つの実
施態様においては1リットル当たり約4〜約15グラム
である。遊離の塩化物イオン濃度は、一般的には、約3
00ppmまでであり、そして1つの実施態様において
は、約150ppmまでであり、そして1つの実施態様
においては約100ppmまでである。1つの実施態様
において、遊離の塩化物イオン濃度は、約20ppmま
でであり、そして1つの実施態様においては、約10p
pmまでであり、そして1つの実施態様においては、約
5ppmまでであり、そして1つの実施態様においては
約2ppmまでである。1つの実施態様において、遊離
の塩化物イオン濃度は、約1ppm未満であり、そして
1つの実施態様においては、約0.5ppm未満、また
は約0.2ppm未満、または約0.1ppm未満であ
り、そして1つの実施態様においてそれはゼロまたは実
質的にゼロである。不純度のレベルは、一般的には、1
リットル当たり約20グラムに過ぎないレベルであり、
そして1つの実施態様においては、それは1リットル当
たり約10グラムまでである。電流密度は一般的には、
平方フィートあたり約20〜約300アンペアの範囲で
あり、そして1つの実施態様においては、平方フィート
あたり約30〜約200アンペアである。
【0037】電着の間、銅金属粉末の性質を変化させる
ために、1つ以上の追加剤を、電解質溶液に添加し得
る。これらには、動物性にかわ(animal glu
e)の1例であるコラーゲン由来のゼラチンが含まれ
る。1つの実施態様において、塩化物イオンは、粉末粒
子の樹状(dendric)の性質を高め、そして微細
粉末の収量を高めるために添加され得る。硫酸ナトリウ
ムは、カソード電流密度を下げるために添加され得る。
硫酸ナトリウムの増加した量は、粉末の粒子サイズを低
下させ易い。スルホネートは、より粗い粒子サイズを提
供するために、電解質に添加され得る。そのようなスル
ホネートの例には、Orzan−A(アンモニウムリグ
ノスルホネートとして同定されるTembindの製
品)が含まれる。これらの添加剤は、代表的には、1リ
ットル当たり約20グラムまでの濃度レベルで、より好
ましくは、1リットル当たり約10グラムまでの濃度レ
ベルで、電解質溶液に添加される。
【0038】1つの実施態様において、電解質溶液は、
1種またはそれ以上の活性イオウ含有物質を含有する。
用語「活性イオウ含有物質」は、2価のイオウ原子の両
方の結合が1つの炭素原子に直接結合したイオウ原子
を、その炭素原子にまた直接結合した1つまたはそれ以
上の窒素原子とともに有することを一般に特徴とする物
質をいう。この群の化合物において、二重結合は、いく
つかの場合には、イオウまたは窒素原子と炭素原子との
間で存在し得るか、あるいは交互に入れ替わり得る。チ
オ尿素は有用な活性イオウ含有物質である。以下の原子
団(nucleus)
【0039】
【化8】 を有するチオ尿素、およびS=C=N−基を有するイソ
チオシアネートが有用である。チオシナミン(アリルチ
オ尿素)およびチオセミカルバジドもまた有用である。
活性イオウ含有物質は、電解質溶液に可溶性であり、そ
して他の構成成分と相溶性であるべきである。電着の間
の電解質溶液中の活性イオウ含有物質濃度は、一般的に
は約20ppmまでであり、そして1つの実施態様にお
いては、約10ppmまでの範囲である。
【0040】1つの実施態様において、電解質溶液は、
少なくとも1つのトリアゾールを含有する。このような
トリアゾールの添加は、より丸く、そしてコンパクトな
粉末粒子の形成の結果として得られる、銅粉末の樹状性
質を低下させる。これらの粒子は、従来の技術により作
製された銅粉末粒子と比較した場合、高密度(例えば、
約2gms/ccより超過)および高流動速度を特徴と
する。有用なトリアゾールには、ベンゾトリアゾールお
よび置換ベンゾトリアゾールが含まれる。適切な化合物
の例は、ベンゾトリアゾール、アルキル置換ベンゾトリ
アゾール(例えば、トリルトリアゾール、エチルベンゾ
トリアゾール、ヘキシルベンゾトリアゾール、オクチル
ベンゾトリアゾールなど)、アリール置換ベンゾトリア
ゾール(例えば、フェニルベンゾトリアゾールなど)、
およびアルカリールもしくはアリールアルク置換ベンゾ
トリアゾール、ならびに置換ベンゾトリアゾール(ここ
で、置換基は、例えば、ヒドロキシ、メルカプト、アル
コキシ、ハロ(例えばクロロ)、ニトロ、カルボキシ、
またはカルボアルコキシであり得る。)である。アルキ
ルベンゾトリアゾールには、そのアルキル基が1〜約2
0個の炭素原子を有するものが含まれ、そして1つの実
施態様においては1〜約8個の炭素原子である。ベンゾ
トリアゾール、トリルトリアゾール、およびカルボキシ
置換ベンゾトリアゾールは有用であり、ベンゾトリアゾ
ールが特に有用である。これらのトリアゾールの電解質
溶液における濃度は、1つの実施態様において、約50
0ppmまでであり、そして1つの実施態様において
は、約1〜約250ppmであり、そして1つの実施態
様においては、約10〜約150ppmであり、そして
1つの実施態様においては、約25〜約100ppmで
ある。
【0041】電着工程(F)の間、付与電流密度(I)
の拡散限界電流密度(IL)に対する比率を、約0.8
またはそれより大きいレベルで維持することが好まし
く、1つの実施態様においては約0.9またはそれより
大きい。つまり、I/ILは、好ましくは約0.8また
はそれより大きく、そして1つの実施態様においては約
0.9またはそれより大きい。
【0042】 1つの実施態様において、以下のパラメータ値が、電着銅粉末に有用である: パラメータ 値 I(A/cm2) 0.060 n(当量/mol) 2 D(cm2/s) 1.6×10-5 C°(mole/cm3、Cu2+(CuSO4として) 1.57×10-4 温度(℃) 38 遊離硫酸(g/l) 175 動粘度(cm2/s) 0.0126 流速(cm/s) 自然対流 銅金属粉末は、カソードからブラシで払いのけるか、す
り落とすか、振動または当該分野で公知の他の機械的お
よび/または電気的技術によって取り出され得る。粉末
はカソード上で電流を反転することにより取り出され得
る。粒子サイズは、粉末除去の間の間隔の長さを制御す
ることによって制御され得、間隔が増すと粉末は粗くな
る。また、見掛け密度も、間隔の長さが伸びるにつれ増
す。
【0043】1つの実施態様においては、一連の円盤形
状回転カソードが用いられ、そのカソードは電解質溶液
に部分的に浸される。このタイプのカソードは、例え
ば、米国特許第3,616,277号(これは、この様
な円盤形状カソードの開示について、本明細書に参考と
して援用される。)に開示される。銅粉末は、ディスク
形状カソードが電解質溶液を通りながら回転するとき
に、円盤形状カソード上に析出する。例えばチタンから
作製され得るカソード、および不溶性アノード(例え
ば、白金化チタン(platinized titan
ium))はカソードとインタリーブ(interle
ave)する配列で電解質セル中に配置される。粉末は
継続的にカソード上で析出し、そしてドクターブレード
によって継続的に除去される。ドクターブレードはプラ
スチックまたはステンレス鋼によって作製され得、そし
てカソードに近接してセルの電解質液面の上に備え付け
られる。
【0044】1つの実施態様において、本発明のプロセ
スの(G)の間に取り出される銅金属粉末は、十分に洗
浄され、粉末が酸化することを引き起こし得る電解質を
除去する。種々の方法が、粉末を洗浄するために用いら
れ得る。1つの方法は、粉末を遠心分離して電解質を除
去し、粉末を洗浄し、次いで粉末を脱水する工程を包含
する。
【0045】1つの実施態様において、銅金属粉末は、
大きなタンクに移動され、そして水を加えてフィルター
中にポンプ注入されるスラリーを生成する。フィルター
中で粉末は脱水され、数回洗浄され、そして再び脱水さ
れる。このプロセスの際に、安定剤が酸化を減少させる
ために加えられ得る。このような安定剤の例としては、
ゼラチン(例えば、動物性にかわ)の水溶液が挙げられ
る。洗浄または次の粉末処理の間の酸化防止剤の添加も
また、粉末を酸化から保護する。このような酸化防止剤
の例としては、上記の、1つまたはそれより多くのトリ
アゾールが挙げられ、ベンゾトリアゾールが有用であ
る。
【0046】洗浄および脱水の後、湿った粉末を熱処理
に供し得る。熱処理は、銅金属粉末の所定の特性(特に
粒子サイズおよび形、見掛け密度、ならびに圧粉強度)
を変える傾向がある。1つの実施態様においては、粉末
はメッシュベルト電気炉で熱処理される。粉末がベルト
を通って落ちることを防止するため、高湿潤強度紙の連
続シートがベルトに供給され、次いで粉末が紙に移動す
る。ローラーが粉末を圧縮し、熱伝達を向上させる。粉
末が炉に入ると、水が除去され、そして紙が燃える(し
かし、粉末がベルトから落ちることを防ぐのに十分なほ
どに粉末が焼結される前ではない)。炉の大気は発熱ガ
スユニットで生産され、その内部で天然ガスおよび空気
がブレンドされて、例えば、約17%の水素、約12%
のCO、約4%のCO2を含有し、窒素でバランスをと
る大気を提供する。このガスは冷却器を通じて炉に送ら
れる。冷却器では、ガスは、(例えば、約−22℃〜約
−40℃に)冷却され、そしてそのガスから水(wat
ear)が濃縮され、従って露点が低くなる。ガスは、
排出末端(discharge end)から炉に入れ
られ、そしてガスは冷却されるので、粉末ケークの冷却
を助ける。この炉作業により、粉末が乾燥し、粒子形状
が変化し、酸化物を還元し、そして微粉末(fine
s)を焼結する。排出温度は、粉末ケークの再酸化を防
止するに充分低い。炉温度を約250℃〜約900℃、
そして1つの実施態様においては約370℃と約650
℃との間で変化させ、そして曝露時間を変化させること
によって、微粉末の含有量、見掛け密度、および寸法性
能が変化し得る。熱処理操作の完了の際に、得られた粉
末ケークは破砕され、そしてミル工程のために用意され
る。
【0047】ミル工程は、例えば、高速の水冷式ハンマ
ーミルで行われ得、このミルにおいて、ミル下での供給
速度、ミル速度、およびスクリーン開口を変化して、所
望の粉末特性が得られ得る。ミルを出る粉末は、スクリ
ーンに送り出され得、そこでそれは、粉末サイズフラク
ションに分離される。−100メッシュの粉末は空気分
級機中で分級され得、そして微粉末は最終粉末生産物と
ブレンドされ得る。大きすぎるサイズの物質は、さらな
るミル工程のためにミルに戻され得る。あるいは、小さ
すぎるサイズまたは大きすぎるサイズの粒子のいずれか
または両方は、(E)の間に分離される第1電解質溶液
と一緒にされ得る。ミル操作および分級操作の際に生産
される銅金属粉末はドラムに蓄積され得、そのドラムに
シリカゲルまたは樟脳のような乾燥剤が、酸化を防止ま
たは減少させるために加えられ得る。
【0048】1つの実施態様において、洗浄および脱水
後の湿潤粉末は、約375℃未満の温度、還元雰囲気下
で熱処理される。そして1つの実施態様においては約3
25℃未満であり、そして1つの実施態様においては約
150℃〜約375℃の範囲であり、そして1つの実施
態様においては約175℃〜約325℃の範囲である。
還元性雰囲気は、水素、水素および窒素の混合物、解離
したアンモニア、一酸化炭素、発熱性リフォームガス
(reform gas)、吸熱性リフォームガスなど
であり得る。発熱性リフォームガスおよび吸熱性リフォ
ームガスは、特に有用である。これらの条件下で処理す
ることにより、焼結ケーク(sintercake)の
形成は、減少しまたは除去され、そして通常必要とされ
る、引き続く焼結およびミルの工程が省略(elimi
nate)され得る。
【0049】1つの実施態様において、銅粉末は、アル
ミニウム、シリコン、ベリリウム、マグネシウム、トリ
ウム、ジルコニウムまたはイットリウム(アルミニウム
が好ましい)からなる群から選択される反応性元素の酸
化物と組み合わされて、分散強化(dispersio
n−strengthened)銅が形成する。これ
は、分散強化銅の形成についての任意の公知技術を用い
て行われ得、反応性元素の酸化物の微粒子と銅粉末との
単純な機械的混合、高エネルギーミルを用いる機械的ア
ロイ化、および希釈固体−溶液アロイからの反応性元素
の選択的内部酸化を含む。分散強化銅は、一般的に、約
3重量%までの反応性元素を含有し、そして1つの実施
態様において約2重量%までであり、そして1つの実施
態様において約0.1〜約1.5重量%である。1つの
実施態様において、分散強化銅は、反応性元素の酸化物
(例えば、酸化アルミニウム)の粒子の微細で均一な分
散物を銅マトリクス中に含み、粒子は、約30〜約12
0オングストロームのサイズの範囲であり、粒子間のス
ペースは、約500〜約1000オングストロームの範
囲である。反応性元素酸化物粒子は、硬く、そして高温
において熱的に安定であり、そしてもとの粒子サイズを
維持し、そして粒子間スペースは、銅の融点に近い温度
において同様である。分散強化銅は、高強度と高電気的
伝導性および高熱的伝導性との特有の組み合わせを提供
する。これらの物質はまた、銅マトリクスの融点に近い
温度に長時間曝露された後にそれらの特性の大部分を維
持する能力を有し、それにより、銅の有用な温度範囲を
非常に拡大する。これらの性質はまた、高温結合プロセ
ス(例えば、はんだ付け(brazing))による、
強度低下のない、部品の製造を可能にする。これらはま
た、高い作業温度に関与する用途に使用され得る。
【0050】本発明のプロセスにより生産される銅製品
(article)の特性は、操作の様々な性質に依存
し、そしてそれゆえに、多くの場合、特定のプロセスの
変数を変化させることにより制御され得る。例えば、純
度は、高くなり得、銅含量は、例えば、約99.5重量
%、またはこのような高純度が必要とされる場合には、
約99.9重量%を超え得る。この点に関して、本発明
のプロセスの利点は、工程(F)に用いられるストリッ
ピング溶液または電解質の純度を制御し得、そして上流
での接触工程から電解質中に進められる有機物質が、一
般的には、生産される銅製品の特性に悪影響を与えない
ことである。生産される銅製品の経済性および要求性能
(requirement)が、以下のような低いレベ
ルの銅純度を許容するのであれば、低い純度の銅製品
(例えば、銅95重量%の低さ、または銅97重量%の
低さ、または銅99重量%の低さ)を生産することもま
た可能である。
【0051】銅粉末の粒子サイズ分布は、成形銅製品の
作製についての要求性能に合うように選択され得、そし
て広範な範囲にわたって変化させ得る。例えば、−32
5メッシュフラクションは、約5重量%から約90重量
%まで変化させ得る。粉末の見かけ密度は、例えば、約
0.5〜約4g/cm3の範囲であり得、そして1つの
実施態様においては、約1〜約3g/cm3である。代
表的な流動速度は、50グラムサンプルについて約10
〜約75秒の範囲であり、そして1つの実施態様におい
ては約20〜約65秒である。
【0052】圧粉密度(green density)
は、圧縮力の関数である。例えば、圧粉密度は、圧縮力
を平方インチ当たり約20トン(tsi)から約40ト
ンにまで上昇させるにつれて、7から約8g/cm3
で、上昇させ得る。圧粉強度は、圧縮力とともに上昇す
る。例えば、圧縮力が約20tsiから約40tsiま
で上昇するにつれて、圧粉強度は、約2200psi未
満から約3500psiまで上昇し得る。銅金属粉末の
粒子形状は、一般的には、カソード上に堆積したときは
樹状である。しかし、引き続く操作の間に、樹状は、丸
くなりやすい。
【0053】工程(H)の間、銅粉末は、ダイを通して
押し出され、鍛造または成型されて所望の形状の銅製品
を形成する。1つの実施態様において、銅粉末は、機械
化回転ドラムおよび成形供給スロット(shaped
feed slot)を用いて摩擦押し出し(fric
tion extrude)されて、所望の断面形状お
よびサイズを有する長い製品を生成する。この実施態様
において、摩擦は、ドラムの中で発生して、粉末を固
め、そしてそれにより銅製品を形成する。1つの実施態
様において、製品の断面は、約6インチまでの直径また
は主な大きさを有し、そして1つの実施態様において、
約0.2から約3インチである。1つの実施態様におい
て、成形製品は、引き抜かれるかまたは圧延されてその
形状またはサイズを改変する。例えば、成形製品を、1
つまたは1連のタークヘッドミル(Turks hea
d mill)を用いて圧延し、所望の形状およびサイ
ズを提供し得る。成形製品は、縮小ダイ(reduct
ion die)を用いて引き抜き、所望の断面形状お
よびサイズを有する押し出し生成品を提供し得る。
【0054】一般的に、本発明のプロセスに従って生産
される銅製品は、任意の形状を有し得る。これらには、
図2〜図29、図33〜図36(これらは、引き延ばし
て押し出された銅製品の断面図である)に例示される形
状が含まれる。銅製品は、構造的および/または化粧的
な用途を有し得る。任意の直径および壁厚みの銅チュー
ブおよび銅パイプ(例えば、継ぎ目なしパイプおよびチ
ューブ、ひれのあるチューブなど)を作製し得る。例え
ば、ベンド管(bend)、L字管(elbow)、T
字管、径違い継ぎ手(reducer)、ジョイント、
支持体(support)などのようなパイプおよびチ
ューブ部品(fitting)が作製され得る。ワッシ
ャー、バルブ部品、ラジエーターのひれ(fin)など
のような銅製品が、作製され得る。コネクター、棒など
のような、電気および電子部品ならびに部材が、作製さ
れ得る。引き続いてさらなる成形技術に供されて最終的
な所望の生産物を提供する中間的な成形製品が作製され
得る。
【0055】作製され得る製品には、パイプおよびチュ
ーブ(図2、図35および図36)、ならびに丸いロッ
ドおよびシリンダー(1つ以上の穴(hole)、孔
(bore)、キャビティーをその内部にもしくは内部
を貫通して有するかもしくは有さない)(図12および
図34)が含まれる。これらはまた、半円(図22)、
四角(図4および図6)、長方形(図3)、競争トラッ
ク(図5)、平面(図7)、L(図8)、U(図9、図
26、図27)、T(図13)、I(図14)、多角形
(図10、図11、図19、図20、図21)、十字
(図15、図17、図18、図24および図33)、星
(図16)、リブのある平面(図23)の断面形状を有
する、引き延ばされて押し出された製品が含まれる。成
形製品は、固体断面形状または内部を有し得、あるい
は、これらは1つ以上の穴、孔、キャビティーをその内
部にもしくは内部を貫通して有し得る(図2、図12、
および図33〜図36)。これらの製品は、鋭いエッジ
(例えば、図4)または丸いエッジ(例えば、図6)を
有し得る。
【0056】1つの実施態様において、図30に示され
るパイプまたはチューブ200は、個々のインターロッ
クチューブまたはパイプ部材201のアセンブリからな
り、本発明のプロセスを用いて作製され得る。個々のイ
ンターロック部材201は、図31および図32に例示
されるダイを使用して押し出され得る。
【0057】1つの実施態様において、銅粉末は分散強
化銅粉末の形態であり、そしてそれから作製される成形
銅製品には、固定された接触点の間を電気回路をつなぐ
かまたは切るために動く、電流を流すアームである、抵
抗溶接電極(resistance welding
electrode)、白熱灯用導線、ヘリコプターモ
ーター用の整流子、リレーブレード(relay bl
ade)および接触支持体;連続キャスティング型、H
azelettキャスティング機用の横ダムブロック
(side dam block)、ガス金属アーク溶
接チップ(gasarc welding tip)、
継ぎ目溶接ホイール、高電流溶接ケーブル、マイクロ波
チューブ部材、電気コネクターなどが含まれる。
【0058】1つの実施態様において、生産される成形
製品は、公知の化学的、電解研磨的、または機械的技術
を用いて清掃される。化学的清掃は、硝酸または熱硫酸
(例えば、約25℃〜70℃)のエッチングバスまたは
酸洗いバスに製品を通すことにより達成される。電解研
磨は、電流および硫酸を用いて達成され得る。機械的清
掃は、ブラシなどを用いて、バリおよび類似の粗い部分
を製品の表面から取り除くために行われる。1つの実施
態様において、製品は、腐食性のソーダ溶液を用いて脱
グリースされ、洗浄され、すすがれ、熱硫酸(例えば、
約35℃)を用いて酸洗いされ、硫酸を用いて電解研磨
され、すすがれ、そして乾燥される。
【0059】ここで図1を参照すると、銅は、浸出傾斜
路10から抽出され、そして本発明のプロセスに従って
処理されて、押し出された銅製品12を生成する。この
実施態様において、本プロセスは、沈降機14、15、
および16、収集池17、混合機18、20および2
2、インターリーブ(interleave)されるカ
ソード126および不溶性アノード128を含む電解質
セル124、循環ベルト130および146、フィルタ
ー132、すすぎおよび脱水ユニット134、貯蔵ホッ
パー136、粉末散布堰(spreading wei
r)145、炉148、冷却チャンバー150、焼結ケ
ーク粉砕機(breaker)152、および押出し機
154の使用を含む。この実施態様において、本発明の
プロセスの(A)工程は、浸出傾斜路10で行われる。
工程(B)および(C)は、混合機18および20なら
びに沈降機14および15を用いて2段階で行われる。
工程(D)および(E)は、混合機22および沈降機1
6を用いて行われる。工程(F)および(G)は電解質
セル124およびベルト130を用いて行われる。工程
(H)は押し出し機154を用いて行われる。
【0060】ライン40からの水性浸出液が、浸出傾斜
路10の表面上に散布される。浸出液は、一般に1リッ
トル当たり約5グラム〜約50グラム、そして1つの実
施態様においては1リットル当たり約5グラム〜約40
グラム、そして1つの実施態様においては1リットル当
たり約10グラム〜約30グラムの範囲の硫酸濃度を有
する硫酸溶液である。浸出液は傾斜路を通って、下に浸
出させ、鉱石中の銅を溶解し、銅の含有量の多い水性浸
出液(ときどき、プレグナント浸出液という)として傾
斜路スペース11を通って流れ、ライン13を通り、収
集池17に流れ、そしてそこからライン41を通り、混
合機20へポンプで汲み上げられる。混合機20にポン
プで汲み上げられる銅の含有量の多い水性浸出液は、一
般に1リットル当たり約0.8グラム〜約5グラム、そ
して1つの実施態様においては1リットル当たり約1グ
ラム〜約3グラムの範囲の濃度の銅イオン;および一般
に1リットル当たり約5グラム〜約30グラム、そして
1つの実施態様においては1リットル当たり約10グラ
ム〜約20グラムの範囲の濃度の遊離硫酸を有する。混
合機20で、銅の含有量の多い水性浸出液は、沈降機1
5の堰78からライン79、80および42を通り、混
合機20にポンプで汲み上げられる銅含有有機溶液と混
合される。混合機20に加えられる銅含有有機溶液中の
銅濃度は、一般に、有機溶液中の抽出剤1リットル当た
り約0.5グラム〜約4グラム、そして1つの実施態様
においては、有機溶液中の抽出剤1リットル当たり約1
グラム〜約2.4グラムである。混合機20で混合する
間、有機相および水相が形成し、そして混合される。水
相から有機相へ銅イオンが移動する。混合液は、混合機
20からライン43を通り、沈降機14にポンプで汲み
上げられる。沈降機14で、水相および有機相は、上層
を形成する有機相および下層を形成する水相とに分離す
る。堰48で有機相は集められ、そしてライン49、5
0および51を通り、混合機22にポンプで汲み上げら
れる。この有機相は、銅の含有量の多い有機溶液である
(充填有機液と言われ得る)。この銅の含有量の多い有
機溶液は、一般に、有機溶液中の抽出剤1リットル当た
り約1グラム〜約6グラム、そして1つの実施態様にお
いては有機溶液中の抽出剤1リットル当たり約2グラム
〜約4グラムの範囲の銅濃度を有する。
【0061】銅の含有量の多い有機溶液は、銅が枯渇し
たストリッピング溶液と混合機22中で混合される。銅
枯渇ストリッピング溶液(薄い電解液と言われ得る)
は、電解質セル124中で生成され、そしてライン16
0、162、164、166、58および60を通り、
混合機22にポンプで汲み上げられる。この銅枯渇スト
リッピング溶液は、一般に1リットル当たり約80グラ
ム〜約300グラム、そして1つの実施態様において1
リットル当たり約150グラム〜約200グラムの範囲
の遊離硫酸濃度;および一般に1リットル当たり約1グ
ラム〜約50グラム、そして1つの実施態様においては
1リットル当たり約4グラム〜約12グラムの範囲の銅
イオン濃度を有する。新しいストリッピング溶液組成
(make−up)がライン62を通って、ライン60
に加えられ得る。銅の含有量の多い有機溶液および銅が
枯渇したストリッピング溶液は、混合機22で混合さ
れ、その結果として、水相と混合した有機相が形成す
る。銅イオンは水相から有機相に移動する。混合物は混
合機22からライン63を通り、沈降機16にポンプで
汲み上げられる。沈降機16で、有機相は水相から分離
され、有機相は堰64で集められる。この有機相は、銅
が枯渇した有機溶液(ときどき、空の有機液と言われ得
る)である。この銅が枯渇した有機溶液は、一般に有機
溶液中の抽出剤1リットル当たり約0.5グラム〜約2
グラム、そして1つの実施態様においては有機溶液中の
抽出剤1リットル当たり約0.9グラム〜約1.5グラ
ムの範囲の銅濃度を有する。銅が枯渇した有機溶液は、
沈降機16からライン65、66、68および70を通
り、混合機18にポンプで汲み上げられる。新しい有機
溶液組成がライン72を通って、ライン70に加えられ
得る。
【0062】銅含有水性浸出液は、沈降機14からライ
ン73、74、75および76を通って、混合機18に
ポンプで汲み上げられる。この銅含有水性浸出液は、一
般に1リットル当たり約0.4グラム〜約4グラム、そ
して1つの実施態様においては1リットル当たり約0.
5グラム〜約2.4グラムの範囲の銅イオン濃度;およ
び一般に1リットル当たり約5グラム〜約50グラム、
そして1つの実施態様においては1リットル当たり約5
グラム〜約30グラム、そして1つの実施態様において
は1リットル当たり約10グラム〜約20グラムの範囲
の遊離硫酸濃度を有する。混合機18において、有機相
と水相が形成され、混合し、そして銅イオンが水相から
有機相に移動する。混合液はライン77を通り、沈降機
15にポンプで汲み上げられる。沈降機15において、
有機相は水相から分離し、有機相は堰78で集められ
る。この有機相は、銅含有有機溶液であり、沈降機15
からライン79、80および42を通り、混合機20に
ポンプで汲み上げられる。この銅含有有機溶液は、一般
に有機溶液中の抽出剤1リットル当たり約0.5グラム
〜約4グラム、そして1つの実施態様においては有機溶
液中の抽出剤1リットル当たり約1グラム〜約2.4グ
ラムの範囲の銅濃度を有する。沈降機15における水相
は、銅が枯渇した水性浸出溶液であり、これは、ライン
81および82を通ってライン40にポンプで汲み上げ
られ、そこで浸出傾斜路10上に散布される。新しい浸
出溶液組成が、ライン83を通ってライン82に加えら
れ得る。
【0063】沈降機16中で分離した水相は、銅の含有
量の多いストリッピング溶液である。これは沈降機16
からライン85および86を通り、フィルター132に
ポンプで汲み上げられ、そしてフィルター132からラ
イン87および88を通って電解質セル124にポンプ
で汲み上げられる。この銅の含有量の多いストリッピン
グ溶液は、一般に1リットル当たり約1グラム〜約60
グラム、そして1つの実施態様において1リットル当た
り約5グラム〜約15グラムの範囲の銅イオン濃度;お
よび1リットル当たり約70グラム〜約290グラム、
そして1つの実施態様においては1リットル当たり約1
40グラム〜約240グラムの範囲の遊離硫酸濃度を有
する。電解質セル124に入る銅の含有量の多いストリ
ッピング溶液もまた、電解質溶液125と言われ得る。
【0064】電解質溶液125は、一般に1リットル当
たり約1グラム〜約60グラム、そして1つの実施態様
において1リットル当たり約4グラム〜約15グラムの
範囲の銅イオン濃度;および一般に1リットル当たり約
70グラム〜約300グラム、そして1つの実施態様に
おいて1リットル当たり約140グラム〜約250グラ
ムの範囲の遊離硫酸濃度を有する。電解質溶液125
は、自然対流により、インターリーブされたカソード1
26およびアノード128の間を流動する。カソード1
26およびアノード128の間に電圧が引加された場
合、銅金属粉末の電着がカソードで生じる。電着した銅
粉末129は、機械的スクレーパー(図示されていな
い)を用いてカソード126から除去され、そして循環
ベルト130に沿って、すすぎおよび脱水ユニット13
4まで運ばれる。
【0065】電解質溶液125は、電解質セル124で
銅が枯渇した電解質溶液に転化され、そしてセル124
からライン160を通って排出される。ライン160中
の、銅が枯渇した電解質溶液は、一般に1リットル当た
り約1グラム〜約50グラム、そして1つの実施態様に
おいて1リットル当たり約4グラム〜約12グラムの範
囲の銅イオン濃度;および一般に1リットル当たり約8
0グラム〜約300グラム、そして1つの実施態様にお
いては1リットル当たり約150グラム〜約250グラ
ムの範囲の遊離硫酸濃度を有する。この銅が枯渇した電
解質は、以下のいずれかが行われる:(1)ライン16
0、170、171、および88を通りセル124に戻
るように再循環されるか;または(2)ライン160、
162、164、166、58および60を通り、混合
機22に、銅が枯渇したストリッピング溶液としてポン
プで汲み上げられる。
【0066】銅金属粉末129は、電解質セル124か
ら、循環ベルト130に沿って、すすぎおよび脱水ユニ
ット134まで運ばれる。粉末129は、ユニット13
4中ですすがれ、そして乾燥される。すすぎおよび脱水
ユニット134は、例えば、粉末に水をスプレーするた
めの、オーバーヘッドスプレーノズルを備えた真空ベル
トフィルターであり得る。粉末129は、ユニット12
9から、循環ベルト130に沿ってシュート135およ
び貯蔵ホッパー136まで運ばれる。粉末129は、貯
蔵ホッパー136から、粉末散布堰145を通って循環
ベルト146まで運ばれる。粉末129は、循環ベルト
146に散布され、炉148および冷却チャンバー15
0を通って進められ、ここでそれを乾燥しそして焼結し
て焼結ケークを形成する。この乾燥および焼結工程の間
に、すすぎおよび脱水ユニット134中で選び取られる
酸化物は、還元されるかまたは除去される。この焼結ケ
ークは冷却チャンバー150から循環ベルト146を通
り、焼結ケーク粉砕機152に運ばれ、ついで押出機1
54に進む。粉砕された焼結ケークは、押出機154で
押し出されて、所望の形状の銅製品を形成する。
【0067】図1に示される実施態様は、混合機18お
よび20ならびに沈降機14および15を用いる2段階
の溶液抽出工程を用いているが、さらなる抽出段階が本
発明の本質を逸脱することなくプロセスに加えられ得る
ことが理解される。従って、例えば、図1は、詳細に2
段階の抽出工程を開示し、そして前出の論議は1段階お
よび2段階の抽出に言及しているが、本発明のプロセス
は、3段階、4段階、5段階、6段階などの抽出段階を
用いても行い得る。同様に、図1で示される実施態様
は、混合機22および沈降機16を使用する1段階のス
トリッピング工程を用いているが、さらなるストリッピ
ング段階が本発明の本質を逸脱することなくプロセスに
加えられ得ることが理解される。従って、例えば、本発
明のプロセスは、2段階、3段階、4段階、5段階、6
段階などのストリッピング工程を用いても行い得る。
【0068】以下の実施例は本発明の例示の目的で提供
される。他に示さない限り、以下の実施例においてなら
びに明細書および請求の範囲を通して、全ての部および
パーセントは重量基準であり、全ての温度は摂氏であ
り、そして全ての圧力は大気圧である。
【0069】
【実施例】(実施例1)銅チューブを図1に示されるプ
ロセスを用いて調製する。浸出傾斜路10上にライン4
0から散布される水性浸出液は、1リットル当たり20
グラムの遊離硫酸濃度を有する硫酸水溶液である。混合
機20にライン41を通ってポンプで汲み上げられる銅
の含有量の多い水性浸出溶液は、1リットル当たり1.
8グラムの銅イオン濃度、および1リットル当たり12
グラムの遊離硫酸濃度を有する。有機溶液は、SX−7
中の7重量%のLIX 984溶液である。混合機20
に沈降機15から加えられる銅含有有機溶液中の銅の濃
度は、有機溶液中のLIX984の1リットル当たり
1.95グラムの銅濃度を有する。混合機22に沈降機
14からポンプで汲み上げられる銅の含有量の多い有機
溶液は、有機溶液中のLIX 984 1リットル当た
り3グラムの銅濃度を有する。混合機22にライン60
から加えられる銅が枯渇したストリッピング溶液は、1
リットル当たり170グラムの遊離硫酸濃度および1リ
ットル当たり40グラムの銅イオン濃度を有する。沈降
機16から混合機18にポンプで汲み上げられる銅が枯
渇した有機溶液は、有機溶液中のLIX 984 1リ
ットル当たり1.25グラムの銅濃度を有する。沈降機
14から混合機18にポンプで汲み上げられる銅含有水
性浸出液は1リットル当たり0.8グラムの銅イオン濃
度および1リットル当たり12グラムの遊離硫酸濃度を
有する。沈降機15からライン81を通り、ポンプで汲
み上げられる銅が枯渇した水性溶液は、1リットル当た
り0.15グラムの銅濃度および1リットル当たり12
グラムの遊離硫酸濃度を有する。電解質セルで使用する
ために沈降機16から取り出される銅の含有量の多いス
トリッピング溶液は、水および硫酸で希釈され、1リッ
トル当たり8グラムの銅イオン濃度および1リットル当
たり145グラムの遊離硫酸濃度を提供する。電解質セ
ル124中の電流密度は、平方フィートあたり100ア
ンペアであり、そして温度は50℃である。不溶性アノ
ードは、チタン製であり、そしてイリジウムでコートさ
れ、そしてカソードはステンレス鋼製である。電解質セ
ル内で120分のサイクルの間、電着を行う。サイクル
の終了時に、カソードをステンレス鋼スクラレイパーを
用いてこすり取る。銅金属粉末をステンレス鋼容器中で
集める。粉末を脱イオン水を用いてすすぎ、次いで水を
デカントする。このすすぎ手順をさらに4回繰り返す。
400℃で90分間、水素雰囲気下で粉末を乾燥し、そ
して脱酸素させる。ダイを通して粉末を押し出し、円形
の断面、3/8インチの外径、および1/16インチの
壁厚みを有する銅チューブを形成する。
【0070】本発明はその好ましい実施態様と関連して
説明されているが、その種々の改変は、本明細書を読む
ことにより当業者にとって自明となることが理解される
べきである。それゆえ、本明細書で開示される発明は、
添付の請求の範囲内にあるそのような改変を含むことが
理解される。
【0071】
【発明の効果】本発明の顕著な利点は、銅製品が銅鉱石
のような銅供給源から製造されることである。先行技術
によって必要とされるような、カソードの銅(cath
odic copper)をまず作製し、次いで、それ
を融解し、キャスティングし、そして圧延することを必
要としない。
【0072】なお、本発明の好ましい実施態様によれ
ば、以下のプロセスが提供される。
【0073】(1) 銅含有物質から直接、成形された
銅製品を作製するプロセスであって、以下を包含する、
プロセス: (A)該銅含有物質を少なくとも1種の水性浸出液の有
効量と接触させて、銅イオンを該浸出液中に溶解させ、
そして銅の含有量の多い水性浸出液を形成する工程; (B)該銅の含有量の多い水性浸出液を少なくとも1種
の水に不溶である抽出剤の有効量と接触させて、銅イオ
ンを該銅の含有量の多い水性浸出液から該抽出剤に移動
させ、銅の含有量の多い抽出剤および銅の枯渇した水性
浸出液を形成する工程; (C)該銅の含有量の多い抽出剤を該銅の枯渇した水性
浸出液から分離する工程; (D)該銅の含有量の多い抽出剤を少なくとも1種の水
性のストリッピング溶液の有効量と接触させて、銅イオ
ンを該抽出剤から該ストリッピング溶液に移動させ、銅
の含有量の多いストリッピング溶液および銅の枯渇した
抽出剤を形成する工程; (E)該銅の含有量の多いストリッピング溶液を、該銅
の枯渇した抽出剤から分離する工程; (F)該銅の含有量の多いストリッピング溶液をアノー
ドとカソードとの間に流動させ、そして有効量の電圧を
該アノードと該カソードとの間に印加して、該カソード
上に銅粉末を析出させる工程; (G)該銅粉末を該カソードから取り出す工程;および (H)該銅粉末を、押し出し、鍛造し、または成型し、
該成形された銅製品を形成する工程。
【0074】(2) 工程(H)からの前記成形された
銅製品が引抜かれるかまたは圧延されて、その形状また
はサイズを改変させる、上記項1に記載のプロセス。
【0075】(3) 前記銅含有物質が、銅鉱石、銅濃
縮物、銅精錬生産物、精錬煙じん、銅セメント、硫酸銅
または銅含有廃棄物である、上記項1に記載のプロセ
ス。
【0076】(4) 前記水性浸出液が、硫酸、ハロゲ
ン酸またはアンモニアを含有する、上記項1に記載のプ
ロセス。
【0077】(5) 工程(B)における前記抽出剤
が、灯油、ベンゼン、ナフタレン、燃料オイルおよびデ
ィーゼル燃料からなる群より選択される有機溶媒中に溶
解される、上記項1に記載のプロセス。
【0078】(6) 工程(B)における前記抽出剤が
以下の式によって表される少なくとも1つの化合物を含
有する、上記項1に記載のプロセス:
【0079】
【化9】 ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は独
立して、水素またはヒドロカルビル基である。
【0080】(7) 工程(B)における前記抽出剤が
以下の式によって表される少なくとも1つの化合物を含
有する、上記項1に記載のプロセス:
【0081】
【化10】 ここで、R1およびR2は独立して、水素またはヒドロカ
ルビル基である。
【0082】(8) 工程(B)における前記抽出剤が
以下の式によって表される少なくとも1つの化合物を含
有する、上記項1に記載のプロセス:
【0083】
【化11】 ここで、R1およびR2は独立して、アルキル基またはア
リール基である。
【0084】(9) 前記(B)における前記抽出剤が
少なくとも1種のイオン交換樹脂を含有する、上記項1
に記載のプロセス。
【0085】(10) 前記ストリッピング溶液が硫酸
を含有する、上記項1に記載のプロセス。
【0086】(11) 工程(F)の間、前記銅の含有
量の多いストリッピング溶液が、1リットル当たり約1
グラム〜約60グラムの範囲の銅イオン濃度と、1リッ
トル当たり約70グラム〜約300グラムの範囲の遊離
硫酸濃度とを有する、上記項1に記載のプロセス。
【0087】(12) 工程(F)における前記ストリ
ッピング溶液が、少なくとも1種のトリアゾールの存在
によって特徴づけられる、上記項1に記載のプロセス。
【0088】(13) 工程(F)における前記アノー
ドが、寸法安定な不溶性アノードである、上記項1に記
載のプロセス。
【0089】(14) 工程(F)における前記ストリ
ッピング溶液中の遊離塩化物イオンの濃度が約20pp
mまでである、上記項1に記載のプロセス。
【0090】(15) 工程(F)の間、前記ストリッ
ピング溶液中の遊離塩化物イオン濃度が約1ppm未満
である、上記項1に記載のプロセス。
【0091】(16) 工程(H)の前に、前記銅粉末
が、アルミニウム、シリコン、ベリリウム、マグネシウ
ム、トリウム、ジルコニウムおよびイットリウムからな
る群より選択される反応性元素の酸化物と組み合わさ
れ、分散強化銅を形成する、上記項1に記載のプロセ
ス。
【0092】(17) 前記成形製品が、チューブまた
はパイプの形態である、上記項1に記載のプロセス。
【0093】(18) 前記成形製品が、丸、平面、正
方形、長方形、十字形、多角形、L、H,I、Uまたは
Tの断面を有する、上記項1に記載のプロセス。
【0094】(19) 前記成形製品が、その中に、ま
たはそれを通る、1つ以上の孔を有する、上記項1に記
載のプロセス。
【0095】(20) 銅含有物質から直接、成形され
た銅製品を作製するプロセスであって、以下を包含す
る、プロセス: (A)該銅含有物質を少なくとも1種の水性浸出液の有
効量と接触させて、銅イオンを該浸出液中に溶解させ、
そして銅の含有量の多い水性浸出液を形成する工程; (B−1)工程(A)からの該銅の含有量の多い水性浸
出液を、工程(C−2)からの少なくとも1種の水に不
溶である銅含有抽出剤の有効量と接触させて、銅イオン
を該銅の含有量の多い水性浸出液から該銅含有抽出剤に
移動させ、銅の含有量の多い抽出剤および第1の銅の枯
渇した水性浸出液を形成する工程; (C−1)該銅の含有量の多い抽出剤を該第1の銅の枯
渇した水性浸出液から分離し、該銅の含有量の多い抽出
剤を工程(D)に進める工程; (B−2)工程(C−1)からの該第1の銅の枯渇した
水性浸出液を、工程(E)からの少なくとも1種の銅の
枯渇した抽出剤の有効量と接触させて、銅イオンを該第
1の銅の枯渇した水性浸出液から該銅の枯渇した抽出剤
に移動させ、銅含有抽出剤および第2の銅の枯渇した水
性浸出液を形成する工程; (C−2)該銅含有抽出剤を該第2の銅の枯渇した水性
浸出液から分離し、該銅含有抽出剤を工程(B−1)に
再循環させる工程; (D)工程(C−1)からの該銅の含有量の多い抽出剤
を少なくとも1種の水性のストリッピング溶液の有効量
と接触させて、銅イオンを該銅の含有量の多い抽出剤か
ら該ストリッピング溶液に移動させ、第1電解質溶液お
よび銅の枯渇した抽出剤を形成する工程; (E)該第1電解質溶液を該銅の枯渇した抽出剤から分
離し、該銅の枯渇した抽出剤を工程(B−2)に再循環
させる工程; (F)該第1電解質溶液を少なくとも1つのアノードと
少なくとも1つの回転式カソードを備える電解質セルに
進め、そして有効量の電圧を該アノードと該カソードと
の間に印加して、該カソード上に銅粉末を析出させる工
程; (G)該銅粉末を該カソードから取り出す工程;および (H)該銅粉末を、押し出し、鍛造し、または成型し、
該成形された銅製品を形成する工程。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の1つの実施態様を示すフロ
ーシートであり、ここで、銅は銅鉱石から抽出され、電
着されて銅粉末を形成し、そしてこの銅粉末が押し出さ
れて、成形された銅製品を形成する。
【図2】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図3】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図4】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図5】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図6】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図7】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図8】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図9】 本発明に従って作製された、伸ばされて、押
し出された銅製品の断面図を例示する。
【図10】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図11】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図12】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図13】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図14】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図15】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図16】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図17】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図18】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図19】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図20】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図21】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図22】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図23】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図24】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図25】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図26】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図27】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図28】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図29】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図30】 本発明に従って作製され得る連結部材から
作製されるパイプまたはチューブのアセンブリを例示す
る。
【図31】 図30に例示されるパイプまたは管状アセ
ンブリのインターロック部材を作製するのに用いられ得
る押し出しダイを例示する。
【図32】 図30に例示されるパイプまたは管状アセ
ンブリのインターロック部材を作製するのに用いられ得
る押し出しダイを例示する。
【図33】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図34】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図35】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【図36】 本発明に従って作製された、伸ばされて、
押し出された銅製品の断面図を例示する。
【符号の説明】
10 浸出傾斜路 14 沈降機 15 沈降機 16 沈降機 18 混合機 20 混合機 22 混合機 40 ライン 41 ライン 60 ライン 81 ライン 124 電解質セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22B 3/04 C22B 7/00 H 3/20 7/02 B 3/26 7/04 B 3/42 15/14 7/00 C22C 1/05 C 7/02 C25C 1/12 7/04 C22B 15/08 15/00 15/12 15/14 3/00 H C22C 1/05 A C25C 1/12 J M (72)発明者 ロバート ジェイ. フェドール アメリカ合衆国 オハイオ 44145, ウ エストレイク, ロイヤル フォレスト ドライブ 27766 (72)発明者 シャロン ケイ. ヤング アメリカ合衆国 アリゾナ 85704, ツ ーソン, ウエスト サン ルーカス ド ライブ 1438 (72)発明者 スーザン エス. エノス アメリカ合衆国 アリゾナ 85742, ツ ーソン, ウエスト バタフライ レーン 3752 (72)発明者 ウェンディー エム. ゴート アメリカ合衆国 アリゾナ 85292, ウ ィンケルマン, ドゥドリービル ロード 3502 (72)発明者 ロジャー エヌ. ライト アメリカ合衆国 ニューヨーク 12148, レックスフォード, マリア コート 12 (72)発明者 スティーブン ジェイ. コウト アメリカ合衆国 アリゾナ 85224, チ ャンドラー, エヌ. ロス アルトス 1622 Fターム(参考) 4K001 AA09 BA06 BA10 BA13 BA14 BA16 BA17 BA19 BA21 BA24 DB03 DB21 DB30 DB34 DB36 4K017 AA03 BA05 EJ01 FB11 4K018 AA04 AB01 AC01 BA02 BA11 CA11 CA31 DA11 EA31 HA02 HA03 HA04 HA10 4K058 AA21 BA21 BB03 CA04 CA09 CA11

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅含有物質から直接、成形された銅製品
    を作製するプロセスであって、以下を包含する、プロセ
    ス: (A)該銅含有物質を少なくとも1種の水性浸出液の有
    効量と接触させて、銅イオンを該浸出液中に溶解させ、
    そして銅の含有量の多い水性浸出液を形成する工程; (B)該銅の含有量の多い水性浸出液を少なくとも1種
    の水不溶性抽出剤の有効量と接触させて、銅イオンを該
    銅の含有量の多い水性浸出液から該抽出剤に移動させ、
    銅の含有量の多い抽出剤および銅の枯渇した水性浸出液
    を形成する工程; (C)該銅の含有量の多い抽出剤を該銅の枯渇した水性
    浸出液から分離する工程; (D)該銅の含有量の多い抽出剤を少なくとも1種の水
    性のストリッピング溶液の有効量と接触させて、銅イオ
    ンを該抽出剤から該ストリッピング溶液に移動させ、銅
    の含有量の多いストリッピング溶液および銅の枯渇した
    抽出剤を形成する工程; (E)該銅の含有量の多いストリッピング溶液を、該銅
    の枯渇した抽出剤から分離する工程; (F)該銅の含有量の多いストリッピング溶液をアノー
    ドとカソードとの間に流動させ、そして有効量の電圧を
    該アノードと該カソードとの間に印加して、該カソード
    上に銅粉末を析出させる工程; (G)該銅粉末を該カソードから取り出す工程;および (H)該銅粉末を、押し出し、鍛造し、または成型し、
    該成形された銅製品を形成する工程。
  2. 【請求項2】 工程(H)からの前記成形された銅製品
    が引抜かれるかまたは圧延されて、その形状またはサイ
    ズを改変させる、請求項1に記載のプロセス。
  3. 【請求項3】 前記銅含有物質が、銅鉱石、銅濃縮物、
    銅精錬生産物、精錬煙じん、銅セメント、硫酸銅または
    銅含有廃棄物である、請求項1に記載のプロセス。
  4. 【請求項4】 前記水性浸出液が、硫酸、ハロゲン酸ま
    たはアンモニアを含有する、請求項1に記載のプロセ
    ス。
  5. 【請求項5】 工程(B)における前記抽出剤が、灯
    油、ベンゼン、ナフタレン、燃料オイルおよびディーゼ
    ル燃料からなる群より選択される有機溶媒中に溶解され
    る、請求項1に記載のプロセス。
  6. 【請求項6】 工程(B)における前記抽出剤が以下の
    式によって表される少なくとも1つの化合物を含有す
    る、請求項1に記載のプロセス: 【化1】 ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は独
    立して、水素またはヒドロカルビル基である。
  7. 【請求項7】 工程(B)における前記抽出剤が以下の
    式によって表される少なくとも1つの化合物を含有す
    る、請求項1に記載のプロセス: 【化2】 ここで、R1およびR2は独立して、水素またはヒドロカ
    ルビル基である。
  8. 【請求項8】 工程(B)における前記抽出剤が以下の
    式によって表される少なくとも1つの化合物を含有す
    る、請求項1に記載のプロセス: 【化3】 ここで、R1およびR2は独立して、アルキル基またはア
    リール基である。
  9. 【請求項9】 前記(B)における前記抽出剤が少なく
    とも1種のイオン交換樹脂を含有する、請求項1に記載
    のプロセス。
  10. 【請求項10】 前記ストリッピング溶液が硫酸を含有
    する、請求項1に記載のプロセス。
  11. 【請求項11】 工程(F)の間、前記銅の含有量の多
    いストリッピング溶液が、1リットル当たり1グラム〜
    60グラムの範囲の銅イオン濃度と、1リットル当たり
    70グラム〜300グラムの範囲の遊離硫酸濃度とを有
    する、請求項1に記載のプロセス。
  12. 【請求項12】 工程(F)における前記ストリッピン
    グ溶液が、少なくとも1種のトリアゾールの存在によっ
    て特徴づけられる、請求項1に記載のプロセス。
  13. 【請求項13】 工程(F)における前記アノードが、
    寸法安定な不溶性アノードである、請求項1に記載のプ
    ロセス。
  14. 【請求項14】 工程(F)における前記ストリッピン
    グ溶液中の遊離塩化物イオンの濃度が20ppmまでで
    ある、請求項1に記載のプロセス。
  15. 【請求項15】 工程(F)の間、前記ストリッピング
    溶液中の遊離塩化物イオン濃度が1ppm未満である、
    請求項1に記載のプロセス。
  16. 【請求項16】 工程(H)の前に、前記銅粉末が、ア
    ルミニウム、シリコン、ベリリウム、マグネシウム、ト
    リウム、ジルコニウムおよびイットリウムからなる群よ
    り選択される反応性元素の酸化物と組み合わされ、分散
    強化銅を形成する、請求項1に記載のプロセス。
  17. 【請求項17】 前記成形製品が、チューブまたはパイ
    プの形態である、請求項1に記載のプロセス。
  18. 【請求項18】 前記成形製品が、丸、平面、正方形、
    長方形、十字形、多角形、L、H,I、UまたはTの断
    面を有する、請求項1に記載のプロセス。
  19. 【請求項19】 前記成形製品が、その中に、またはそ
    れを通る、1つ以上の孔を有する、請求項1に記載のプ
    ロセス。
  20. 【請求項20】 銅含有物質から直接、成形された銅製
    品を作製するプロセスであって、以下を包含する、プロ
    セス: (A)該銅含有物質を少なくとも1種の水性浸出液の有
    効量と接触させて、銅イオンを該浸出液中に溶解させ、
    そして銅の含有量の多い水性浸出液を形成する工程; (B−1)工程(A)からの該銅の含有量の多い水性浸
    出液を、工程(C−2)からの少なくとも1種の水不溶
    性銅含有抽出剤の有効量と接触させて、銅イオンを該銅
    の含有量の多い水性浸出液から該銅含有抽出剤に移動さ
    せ、銅の含有量の多い抽出剤および第1の銅の枯渇した
    水性浸出液を形成する工程; (C−1)該銅の含有量の多い抽出剤を該第1の銅の枯
    渇した水性浸出液から分離し、該銅の含有量の多い抽出
    剤を工程(D)に進める工程; (B−2)工程(C−1)からの該第1の銅の枯渇した
    水性浸出液を、工程(E)からの少なくとも1種の銅の
    枯渇した抽出剤の有効量と接触させて、銅イオンを該第
    1の銅の枯渇した水性浸出液から該銅の枯渇した抽出剤
    に移動させ、銅含有抽出剤および第2の銅の枯渇した水
    性浸出液を形成する工程; (C−2)該銅含有抽出剤を該第2の銅の枯渇した水性
    浸出液から分離し、該銅含有抽出剤を工程(B−1)に
    再循環させる工程; (D)工程(C−1)からの該銅の含有量の多い抽出剤
    を少なくとも1種の水性のストリッピング溶液の有効量
    と接触させて、銅イオンを該銅の含有量の多い抽出剤か
    ら該ストリッピング溶液に移動させ、第1電解質溶液お
    よび銅の枯渇した抽出剤を形成する工程; (E)該第1電解質溶液を該銅の枯渇した抽出剤から分
    離し、該銅の枯渇した抽出剤を工程(B−2)に再循環
    させる工程; (F)該第1電解質溶液を少なくとも1つのアノードと
    少なくとも1つの回転式カソードを備える電解質セルに
    進め、そして有効量の電圧を該アノードと該カソードと
    の間に印加して、該カソード上に銅粉末を析出させる工
    程; (G)該銅粉末を該カソードから取り出す工程;および (H)該銅粉末を、押し出し、鍛造し、または成型し、
    該成形された銅製品を形成する工程。
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