專利名稱：由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電沉積制備高純銅的方法。
背景技術(shù)：
萃取法是濕法冶金中常用的一種方法，這種方法具有高選擇性、快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在過(guò)渡金屬(包括銅)、稀土和鈾等的生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用。通常需將金屬?gòu)妮腿∮袡C(jī)相反萃到水相，然后電解得金屬。關(guān)于金的萃取已有專利報(bào)導(dǎo)，如從堿性氰化液中提取的方法(CN1186123)，是一種很有效的萃取金的方法，其萃取率大于96％。但當(dāng)使用季銨鹽作萃取劑時(shí)，由于所生成的萃合物中R4N+與Au(CN)2-與萃取劑結(jié)合緊密，難以反萃，因此需經(jīng)多級(jí)反萃才能達(dá)到實(shí)用效果；反萃后尚需進(jìn)一步將水相中的Au離子還原成金屬單質(zhì)沉積下來(lái)若用鋅來(lái)還原，則需分離雜質(zhì)鋅的后續(xù)步驟，工藝流程長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力，能耗大。此外，還報(bào)導(dǎo)了直接電解含金萃取有機(jī)相制備高純金的方法US Patent 4,657,642和中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1141899.0。前者則在較高的溫度(45℃～60℃)下，直接電解有機(jī)磷或亞砜萃取劑萃取含金銀的氰化絡(luò)合物的有機(jī)相來(lái)獲取高純的金銀。后者則在室溫下直接電解含金氰絡(luò)合物的有機(jī)磷萃取劑及胺類助萃取劑的有機(jī)相及含有一定電解質(zhì)的水相的乳液體系來(lái)制備高純金的發(fā)明。
但電解金與電解銅有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，它們?cè)夭煌?，性質(zhì)不同，金屬金最為穩(wěn)定和惰性，由于金處第6周期有很大相對(duì)論效應(yīng)，而呈黃金色，化學(xué)價(jià)態(tài)有Au(III)，Au(I)與Au(0)。金屬銅化學(xué)穩(wěn)定性較差，通常呈紫銅色，價(jià)態(tài)有Cu(II)，Cu(I)和Cu(0)；它們的提取原料來(lái)源和原料處理方法的不同，通常金為天然單質(zhì)居多，而銅通常以硫化物礦為主。因此提取它們的方法通常不相同；此外萃取條件及萃取效率不同；電解沉積條件不同；電解產(chǎn)品狀態(tài)不同。
因此，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1141899.0公開(kāi)的技術(shù)方案無(wú)法直接應(yīng)用到電解制備銅中來(lái)，需要進(jìn)一步研究，得出電解銅的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種含金屬離子的銅萃取有機(jī)相與含電解質(zhì)的水相的兩相的體系或其乳液體系下直接電解淀積金屬銅的方法。
本發(fā)明的由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，其步驟包括1)由萃取劑和/或助萃取劑和溶劑組成萃取有機(jī)相，萃取水溶性銅鹽所得到的含銅萃取有機(jī)相；其中的萃取劑和/或助萃取劑選自磷酸酯類，酸性磷酸脂類，胺類，陽(yáng)離子型表面活性劑，醇類，醚類或酮類等或者它們中的一種或二種甚至三種混合物；其中的溶劑選自C6以上的液體烷烴或芳烴或工業(yè)用溶劑。
2)電解由銅萃取有機(jī)相和含電解質(zhì)的水溶液兩相組成的電解液或乳狀液，槽電壓為1.6～3.8v，電流密度為10～100A/m2，上述含電解質(zhì)的水溶液中的電解質(zhì)選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、氯化物等或它們中的混合物，溶液的pH在2～4；電解時(shí)所用的陽(yáng)極材料選自石墨，金，鉑，鈦合金，不銹鋼，鋼絲網(wǎng)，鋼纖維棉或碳纖維；電解時(shí)所用的陰極材料選自石墨，金，鉑，鈦合金，不銹鋼，鋼絲網(wǎng)，鋼纖維棉或碳纖維。
本發(fā)明的由電解含銅萃取有機(jī)相制備的高純銅的方法，所述萃取有機(jī)相可由二[2-乙基-己基]磷酸(D2EHPA)和正庚烷組成，其中萃取劑D2EHPA的皂化度在10％～95％；其中2-乙基-己基磷酸和正庚烷體積比為2～4∶8～6，水相為含0.1～5.0mol/L的電解質(zhì)溶液，恒電流電解。
本發(fā)明的電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，所述萃取有機(jī)相與電解質(zhì)水溶液之體積比≤1，以1～1/2為宜。
所述水溶性銅鹽選自氯化銅、硫酸銅、硝酸銅。
本發(fā)明的原理是利用一定反萃取能力的電解質(zhì)水相，將有機(jī)相銅反萃取到水相，使得電解反應(yīng)能夠維持，電解時(shí)水相中的銅的濃度降低，反應(yīng)平衡不斷移動(dòng)，有機(jī)相中銅濃度逐漸降低，直到電解完全。利用此法可以提取回收銅。
本發(fā)明利用在水相中加入電解質(zhì)，于兩相共存的條件下進(jìn)行電解，具有高的回收率，從整體上降低生產(chǎn)銅的成本，本發(fā)明為萃取法提取回收銅提供一捷徑，并為其工藝的工業(yè)化，提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
利用萃取劑選擇性，水相反萃取條件以及電解時(shí)電解電壓的控制，可以較高效率地得到純的銅，省去了萃取法提取銅時(shí)所需的常規(guī)的后續(xù)化學(xué)處理步驟。
權(quán)利要求
1.一種由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，其步驟包括1)由萃取劑和/或助萃劑和溶劑組成萃取有機(jī)相，萃取水溶性銅鹽得到含銅萃取有機(jī)相；其中的萃取劑和/助萃劑選自磷酸酯類、酸性膦酸酯類、胺類、陽(yáng)離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、醇類、醚類、或酮類或者他們中的兩種或三種的混合物；其中的溶劑選取C6以上的液體烷烴或工業(yè)用溶劑；2)電解由含銅萃取有機(jī)相和含電解質(zhì)的水溶液兩相組成的電解液，槽電壓為1.6～3.8V，電流密度為10～100A/m2；上述的含電解質(zhì)的水溶液中的電解質(zhì)選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、氯化物等或它們中的混合物，該水溶液的pH＝2～4；電解時(shí)所用的陽(yáng)極材料選自石墨，金，鉑，鈦合金，不銹鋼，鋼絲網(wǎng)，鋼纖維棉或碳纖維；電解時(shí)所用的陰極材料選自石墨，金，鉑，鈦合金，不銹鋼，鋼絲網(wǎng)，鋼纖維棉或碳纖維。
2.按照權(quán)利要求1所述的由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，其特征在于所述萃取有機(jī)相由二[2-乙基-己基]磷酸(D2EHPA)和正庚烷組成，其中二[2-乙基-己基]磷酸和正庚烷體積比為1～5∶9～5，其中二[2-乙基-己基]磷酸的皂化度為20～95％；水相為0.1～5.0mol/L電解質(zhì)溶液，室溫，恒電流電解。
3.按照權(quán)利要求1所述的由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，其特征在于所述萃取有機(jī)相與電解質(zhì)水溶液之體積比≤1，以1～1/2為宜。
4.按照權(quán)利要求1所述的由電解含銅萃取有機(jī)相制備高純銅的方法，其特征在于所述水溶性銅鹽選自氯化銅、硫酸銅、硝酸銅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由電解含銅的萃取有機(jī)相來(lái)制備高純銅的方法。具體地說(shuō)，是電解含銅的萃取有機(jī)相和含電解質(zhì)的水溶液兩相組成的電解液以制備高純銅。用本發(fā)明可省去通常反萃取、還原等常用的化學(xué)沉積和提純的步驟，可提高所得銅的品質(zhì)和回收率，并降低生產(chǎn)總成本。按照本發(fā)明所制備的銅的沉積率＞97％。因此可廣泛應(yīng)用于制備高純銅的技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22B3/26GK1448540SQ03109608
公開(kāi)日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者周維金, 吳瑾光, 陶家洵, 高宏成, 楊軍, 施鼐, 徐光憲 申請(qǐng)人:北京大學(xué)