一种低硫高纯铜及其一次电解制备方法与流程

本发明涉及高纯铜制备领域，尤其涉及一种低硫高纯铜及其一次电解制备方法。

背景技术：

1、目前，高纯铜的制备技术主要有电解精炼法、区域熔炼、真空电子束熔炼和阴离子交换等方法。其中应用最广泛、生产效率最高及成本最低的方法是电解精炼法。

2、电解精炼法又分为硫酸电解体系和硝酸电解体系，使用传统硫酸电解体系一次电解通常被认为难以制备得到s含量较低(s<0.5ppm)的高纯铜。因此硫酸电解体系常和硝酸电解体系联合使用以得到s含量较低的高纯铜。如专利cn115449848a公开了一种先使用硫酸电解体系降低所得到铜板中ag含量，再使用硝酸电解体系降低铜板中s等杂质元素含量的方法，得到了一种低硫低银高纯铜板。虽然经过两次电解后可将4n铜提纯至6n，但该法不仅生产效率低，在硝酸电解体系电解过程中还会不可避免的产生氮氧化物气体，对人体健康危害极大，对环境污染程度也相对较高。

技术实现思路

1、本发明公开了一种低硫高纯铜及其一次电解制备方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种低硫高纯铜的一次电解制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：

3、s1)配置电解液,并将所述电解液加入到电解系统的电解槽中，备用；

4、s2)将阴极和阳极以一定极距错开置入所述电解槽中，再加入一定量的添加剂，并加热电解液至一定的温度；

5、s3)调节电流密度，同时启动设置在电解槽一侧的磁场发生装置，使电解液处于磁场之中；

6、s4)开始电解，同时调节磁场方向和强度和施加时间，电解结束后即可获得低硫高纯铜。

7、进一步，所述s1)的具体步骤为：

8、s1.1)将硫酸铜固体加入溶铜罐，再向其加入超纯水和硫酸；

9、s1.2)搅拌至硫酸铜全部溶解，即可得到含有铜离子质量浓度为25-60g/l和硫酸浓度为50-120g/l的电解液。

10、进一步，所述硫酸铜纯度为普通分析纯或工业精制硫酸铜；硫酸纯度为分析纯。

11、进一步，所述s2)中的阴极为316l不锈钢板，阳极为a级铜板；且阴极与阳极极距为5-20cm；

12、所述添加剂为明胶和阿维同，其中，明胶添加量为5-50g/tcu，阿维同为5-10g/tcu；

13、电解液的加热至温度为25-60℃。

14、进一步，所述s3)中的电流密度50-150a/m2；

15、所述磁场的初始方向调节至与极板垂直的方向上。

16、进一步，所述磁场发生装置为螺线管、电磁铁、永久磁铁、亥姆霍兹线圈中的一种。

17、进一步，所述s4)中的调节磁场方向和强度和施加时间具体为：

18、磁场为周期换向，以初始方向为正，反向为负，正负磁场时间之比为1：5-5：1，换向频率为0.01-0.1hz，磁场强度为0.1-2t，磁场施加时间为电解时间的0.5-1.2倍。

19、进一步，所述方法制备得到的低硫高纯铜的纯度不低于99.99996％，s含量不高于0.038ppm。

20、一种低硫高纯铜，所述低硫高纯铜采用上述的方法制备得到。

21、本发明的有益效果在于：

22、1、在电解过程中，由于电解液流动时在电极表面将存在一定厚度的边界层，使得物质交换过程受阻，杂质停留在阴极表面的时间过长，使其容易在阴极表面析出，使得杂质含量超标。引入周期换向的磁场后，使得电解液被磁化，粘度更低，雷诺数增大，使得电解液的边界层变薄，物质交换更容易，使得浓差极化大大降低。此外，具有周期换向功能的磁场大大加强了电解液中各离子尤其是硫酸根离子在阴阳极板间的传质过程。因此，通过增加可周期换向功能的磁场可有效消除硫酸根离子在不同空间的浓度差，减少硫酸根离子在阴极沉积时夹杂杂质离子，同时抑制比铜电位更正的离子在阴极的析出，最后可获得高纯铜。

23、2、在硫酸电解体系中一次电解即可获得低硫高纯铜。本发明不仅减少了一次电解生产流程，极大的提高了6n铜的生产效率，同时还有效地降低关键杂质组分的含量，无需再经过硝酸电解体系降低高纯铜中s含量。

24、3、在制备高纯铜过程中，对原料纯度的要求极高，硫酸纯度一般要求优级纯甚至电子级，硫酸铜要求优级纯，而本发明对使用的硫酸和硫酸铜纯度要求非常低，硫酸可使用市面上任何一家企业生产的分析纯硫酸，硫酸铜可使用普通分析纯或工业级精制硫酸铜。本发明可降低高纯铜生产原料成本，具有较高的工业化生产前景。

技术特征：

1.一种低硫高纯铜的一次电解制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s1)的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸铜纯度为普通分析纯或工业精制硫酸铜；硫酸纯度为分析纯。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2)中的阴极为316l不锈钢板，阳极为a级铜板；且阴极与阳极极距为5-20cm；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s3)中的电流密度50-150a/m2；

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述磁场发生装置为螺线管、电磁铁、永久磁铁、亥姆霍兹线圈中的一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s4)中的调节磁场方向和强度和施加时间具体为：

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法制备得到的低硫高纯铜的纯度不低于99.99996％，s含量不高于0.038ppm。

9.一种低硫高纯铜，其特征在于，所述低硫高纯铜采用如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明公开了一种低硫高纯铜及其一次电解制备方法，该制备方法的步骤为：配置电解液,加入到电解系统的电解槽中；将阴极和阳极以一定极距错开置入电解槽中，再加入添加剂，并加热电解液；调节电流密度，同时启动设置在电解槽一侧的磁场发生装置，使电解液处于磁场之中；开始电解，同时调节磁场方向和强度和施加时间，电解结束后即可获得低硫高纯铜。本发明利用磁场磁化电解液，使电解液的粘度减小，从而增大电解液流动时的雷诺数，使得阴阳极表面的滞留层变薄，加快电极表面的物质交换过程，从而降低硫酸根离子及其它杂质离子在电极表面的浓差极化，达到减少硫酸根离子在阴极铜中的夹杂，并有效减少其他杂质离子在阴极中的析出，得到低硫高纯铜。技术研发人员：杨鹏,谌思磊,张旭泳,李露,郑美勇受保护的技术使用者：江西铜业技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29