本發(fā)明涉及電化冶金領(lǐng)域，具體的涉及一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積鋅的方法。

背景技術(shù)：
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電積技術(shù)由于能耗低且能大規(guī)模生產(chǎn)高純金屬而在冶金工業(yè)中占有一席之地。它不僅能用于生產(chǎn)微電子工業(yè)的超高純金屬銅，也能生產(chǎn)大量的粗品陰極銅。

在電積銅工業(yè)，仍然會(huì)使用不銹鋼陰極種板作為沉積金屬銅的基板(工廠使用率從1999年的63％提高到2007年的74％)，目前幾乎所有的新建工廠都采用高性能的不銹鋼陰極基板和全自動(dòng)化的銅剝離技術(shù)來(lái)提高銅的品質(zhì)和產(chǎn)量。此外，幾乎所有的工廠都采用鍍金的鉛-鈣-錫陽(yáng)極(使用率從1999年的83％提高到2007年的94％使用率)。但是目前常用的電積銅的制備工藝中，使用的陽(yáng)極材料機(jī)械強(qiáng)度得到有效提高，但是其使用壽命仍然存在過(guò)短的問(wèn)題。且制備得到的電積鋅疏松易脫落，質(zhì)量比較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，該方法制得的電積銅質(zhì)量高，銅回收率高，成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)將廢銅液在30-50℃下，攪拌6-10小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(2)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：(1-5)，萃取1-2h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液；

(3)在電解槽中加入步驟(2)制得的硫酸銅溶液，并添加古爾膠、納米茶皂素、硫脲、分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫0.5-2.0wt％，鈣0-0.15wt％，鈷和鋁0-0.05wt％，其余為鉛。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為(12-18)：(5-12)：(10-20)：(40-48)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述萃取的溫度為30-50℃。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述硫酸銅溶液中的含銅量為20-30g/L。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，以重量份計(jì)，所述古爾膠、納米茶皂素、硫脲、分散劑的用量分別為：10-23份、0.1-0.5份、5-15份、5-10份。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述分散劑為聚乙二醇。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述電積的條件為電流密度為300-500A/m²，循環(huán)量為50-120m³/h。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述鉛合金板的制備方法包括以下步驟：

a)在熔煉爐中將鉛在380-420℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置5-10min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述鉛的純度≥99.9％，錫粉的純度≥99.8％，鈣的純度≥99.5％，鋁粉的純度≥99.5％，鈷的純度≥99.5％。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟b)中，所述半凝固態(tài)鉛合金錠的表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明在制備電積銅的過(guò)程中，添加古爾膠、納米茶皂素、硫脲、分散劑為添加劑，并合理控制其用量，有效改變陰極極化電位，從而改變電化學(xué)結(jié)晶，控制晶核的形成和成長(zhǎng)速度，從而使得制備的電積鋅平滑、致密，質(zhì)量高；

另一方面，本發(fā)明合理控制鉛合金板的制備工藝條件以及其組分含量，使得鉛合金陽(yáng)極板獲得了均勻分不到餓球狀非枝晶組織，其用于制備電積銅的過(guò)程中能顯著降低陽(yáng)極板的腐蝕速率，大幅延長(zhǎng)陽(yáng)極板的使用壽命，從而降低了電積銅的生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式：

為了更好的理解本發(fā)明，下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。

實(shí)施例1

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)鉛合金板的制備

a)在熔煉爐中將鉛在380℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置5min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠，其表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板；

(2)將廢銅液在30℃下，攪拌10小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(3)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：1，30℃下萃取2h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液，其中，LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為12：5：10：40；

(4)在電解槽中加入步驟(3)制得的硫酸銅溶液，并添加10份古爾膠、0.1份納米茶皂素、5份硫脲、5份分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電流密度為300A/m²，循環(huán)量為50m³/h的條件下電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫0.5wt％，鈣0.01wt％，鈷和鋁0.01wt％，其余為鉛。

實(shí)施例2

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)鉛合金板的制備

a)在熔煉爐中將鉛在420℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置10min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠，其表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板；

(2)將廢銅液在50℃下，攪拌6小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(3)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：5，50℃下萃取1h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液，其中，LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為18：12：20：48；

(4)在電解槽中加入步驟(3)制得的硫酸銅溶液，并添加23份古爾膠、0.5份納米茶皂素、15份硫脲、10份分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電流密度為500A/m²，循環(huán)量為120m³/h的條件下電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫2.0wt％，鈣0.15wt％，鈷和鋁0.05wt％，其余為鉛。

實(shí)施例3

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)鉛合金板的制備

a)在熔煉爐中將鉛在390℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置6min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠，其表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板；

(2)將廢銅液在35℃下，攪拌9小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(3)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：2，35℃下萃取1.8h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液，其中，LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為14：7：12：42；

(4)在電解槽中加入步驟(3)制得的硫酸銅溶液，并添加14份古爾膠、0.2份納米茶皂素、7份硫脲、6份分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電流密度為350A/m²，循環(huán)量為80m³/h的條件下電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫1wt％，鈣0.05wt％，鈷和鋁0.02wt％，其余為鉛。

實(shí)施例4

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)鉛合金板的制備

a)在熔煉爐中將鉛在400℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置7min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠，其表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板；

(2)將廢銅液在40℃下，攪拌8小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(3)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：3，40℃下萃取1.6h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液，其中，LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為16：9：14：44；

(4)在電解槽中加入步驟(3)制得的硫酸銅溶液，并添加18份古爾膠、0.3份納米茶皂素、9份硫脲、8份分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電流密度為400A/m²，循環(huán)量為100m³/h的條件下電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫1.4wt％，鈣0.1wt％，鈷和鋁0.03wt％，其余為鉛。

實(shí)施例5

一種從廢銅液中制備高質(zhì)量電積銅的方法，包括以下步驟：

(1)鉛合金板的制備

a)在熔煉爐中將鉛在410℃熔化，加入錫粉、鈷粉，開始攪拌，升溫至600℃，保溫20-30min，然后加入鋁粉，開始攪拌，降溫至540-550℃，加入鉛鈣母合金，攪拌10-20min，降溫至500-510℃，靜置9min，得到合金液；

b)將步驟a)得到的合金液注入水冷鐵質(zhì)模具中，待水冷鐵質(zhì)模具中的合金液表層完全凝固時(shí)脫模，得到半凝固態(tài)鉛合金錠，其表層完全凝固，中心部分為半固態(tài)組織，表層中心區(qū)域溫度為150-230℃；

c)使用雙輥軋機(jī)對(duì)步驟b)得到的半凝固態(tài)鉛合金錠進(jìn)行多道次下壓，總壓下量≥70％，得到鉛合金板；

(2)將廢銅液在45℃下，攪拌7小時(shí)，過(guò)濾，得到濾液；

(3)在濾液中加入LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油，相比O/W為1：4，45℃下萃取1.4h，得到銅負(fù)載有機(jī)相，用硫酸溶液反萃銅負(fù)載有機(jī)相得到硫酸銅溶液，其中，LIX841、M5640、異辛醇、磺化煤油的體積比為17：11：16：46；

(4)在電解槽中加入步驟(3)制得的硫酸銅溶液，并添加20份古爾膠、0.4份納米茶皂素、13份硫脲、9份分散劑為添加劑，以鋁合金板為陽(yáng)極，以不銹鋼板為陰極，電流密度為450A/m²，循環(huán)量為110m³/h的條件下電積制得電積銅；

其中，所述鉛合金作為陽(yáng)極板時(shí)，其成分以重量百分比計(jì)，包括以下組分：錫1.8wt％，鈣0.12wt％，鈷和鋁0.04wt％，其余為鉛。