一种高纯阴极铜用复合添加剂的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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，提尚电流效率、降低能耗，已成为电解生广技术提升的关键。
[0004]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
Mo
【发明内容】
[0005]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，铜的纯度多99.99%,电解效率多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。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]—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。
[0008]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硫脈、5.0 ?70.0mg/L干酪素、10.0 ?100.0mmoI /L氯离子、0.01?5.0mmol/L稀土类添加剂。
[0009]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硫脈、10.0 ?50.0mg/L干酪素、10.0 ?30.0mmoI /L氯离子、0.05?1.0mmol/L稀土类添加剂。
[0010]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I?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。
[0011]所述的干酪素选用分子量为I?50万。所述干酪素优先选用分子量为5.7?37.5万。
[0012]所述的氯离子为盐酸、氯化钾、氯化钠、氯化铜提供。
[0013]所述的稀土类添加剂为硝酸稀土类添加剂(硝酸镱、硝酸铥、硝酸钬、硝酸镝、硝酸铒、硝酸钴、硝酸钐、硝酸铽、硝酸铕、硝酸镓、硝酸铟、硝酸钇、硝酸镍、硝酸锆、硝酸铈、硝酸镧、硝酸镨、硝酸钆、硝酸钕、硝酸铈铵、硝酸钪、硝酸镒、硝酸镥)、氯化稀土类添加剂(氯化镥、氯化镱、氯化铥、氯化铒、氯化钬、氯化镝、氯化钆、氯化钪、氯化铕、氯化钐、氯化铽、氯化铟、氯化钇、氯化铈、氯化镨、氯化钕、氯化镧)、醋酸稀土类添加剂(醋酸镱、醋酸铥、醋酸镝、醋酸铽、醋酸钬、醋酸铒、醋酸镥、醋酸铕、醋酸钇、醋酸钐、醋酸钆、醋酸钕、醋酸镨、醋酸铈、醋酸镧)、硫酸稀土类添加剂(硫酸镧、硫酸铈铵、硫酸铈、硫酸钕、硫酸镥、硫酸钪、硫酸镨)、碳酸稀土类添加剂(碳酸镧、碳酸铈、碳酸钇)、稀土氧化物(氧化铥、氧化镥、氧化钬、氧化镱、氧化IL、氧化铒、氧化铺、氧化钐、氧化乾、氧化镧、氧化钕、氯化镓、氧化铺、氧化镓)、锆系列产品(氧化锆、碳酸锆、硝酸锆、铈锆复合氧化物、钇稳定氧化锆)中的一种或任意比例的几种的混合物。
[0014]本发明的目的在于提供一种可用于电解精炼阴极铜生产工艺用复合添加剂，使用该复合添加剂制造的电解阴极铜表面平整无枝晶生长，铜的纯度多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。
[0015]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0016]下面结合本发明的具体实施方案，进一步说明本发明的技术方案，但本发明的实施方式不限于以下具体实施方案。
[0017]本发明的复合添加剂在制造高纯阴极铜时，电解液组成为70?170g/L五水硫酸铜、60?120mL/L浓硫酸(98% )。电解液温度60?70°C，电流密度240?255A/m2，阴阳极的极间距4.5?5.5cm。在生产过程中将添加下述复合添加剂。采用常规的企业电解精炼铜生产工艺。
[0018]实施例一:一种可用于电解精炼阴极铜生产工艺用复合添加剂，每升电解液中含有5.0mg/L明胶(分子量在I?7万)、10.0mg/L骨胶(分子量在3?30万)、5.0mg/L明胶(分子量在I?7万)、15.0mg/L瓜尔显胶(分子量在5?80万)、2.0mmol//L硫脲、15.0mg/L干酪素(分子量在5.7?37.5万)、20.0mmol/L氯离子(盐酸)、0.lmmol/L硝酸镧。采用上述复合添加剂制造的高纯阴极铜表面平整无枝晶生长，铜的纯度为99.995%，电解效率为99.0%。
[0019]实施例二: 一种可用于电解精炼阴极铜生产工艺用复合添加剂，每升电解液中含有20.0mg/L骨胶(分子量在3?30万)、20.0mg/L聚丙烯酰胺水凝胶(分子量在100?500 万)、4.5mmol//L 硫脲、10.0