[发明专利]一种由硫酸铜废液制备高纯球形氧化铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，特别涉及由硫酸铜废液制备高纯球形氧化铜的方法。 

背景技术

近年来随着世界电子工业的快速发展，中国的印刷电路板工业也在稳步增长，在印刷电路板工业中会产生大量的蚀刻废液，这些蚀刻废液若不加以处理会对我国环境产带来很大污染。若能将含硫酸铜废液进行回收以及将铜或铜化物从废液中还原出来并加以利用。除可大量节约成本外，也可以减少对环境的污染。 

目前制备氧化铜粉体的方法大致分为固相法和液相法。固相法是把铜盐与碱性物质按一定比例充分混合，经研磨后再进行煅烧发生固相反应后，直接得到或再研磨后得到氧化铜超细粉的方法。固相反应法制备氧化铜粉体的突出优点是，操作方便，合成工艺简单，粒径均匀，污染少且可避免或减少传统液相法易出现的硬团聚现象。但在实际操作过程中发现该法不易进行工业化生产。液相法是在可溶性铜盐溶液中直接加入沉淀剂，在一定条件下生成沉淀，再将沉淀物过滤、洗涤、干燥、热分解，最终得到纳米氧化物粉体的方法。该法操作简便、对设备的要求不高、产品纯度高、成本较低。该法有利于实际生产，但是产物存在明显的团聚现象，不利于纳米CuO特性的发挥。为了防止粒子的团聚，需要在沉淀过程中施加其它作用力(如磁力搅拌、超声波分散等)或表面活性剂。 

台湾专利号为099100982；公开一种从含铜溶液中产生氧化铜的方法，其步骤1是取得含铜溶液，向其中逐步加入电荷增强剂及高分子凝集剂，向溶液中加入碱性溶液调节溶液的pH值至3～6，过滤移除溶液中的铁离子；步骤2是向上述滤液中加入活性炭，充分接触反应后移除活性炭；步骤3，向上述溶液中加入碱性物质调节溶液的pH介于7～8.5之间，使铜离子形成第一含铜沉淀物，过滤；步骤4，将上述第一含铜沉淀物加至纯水中，再加入碱性溶液使第一含铜沉淀物的pH介于11～13.5之间，分离得到第二含铜沉淀物。水洗以离心机分离得到第三含铜沉淀物；步骤5，微波加热得到纯度高的粗制氧化铜，粉碎得到氧化铜粉末。其缺点是，该方法工艺复杂，根据金属离子产生沉淀的pH不同，对含铜溶液进行除杂，在沉淀过程中部分金属离子会以沉淀的形式伴随含铜沉淀物的形成从溶液中析出，造成反应制得的氧化铜纯度不高。反应过程中产生的氢氧化铜呈黏稠胶状物，搅拌、洗涤困难，且反应过程中需用大量的水对含铜沉淀物及氧化铜进行洗涤，洗涤后溶液中的含盐量很少，若要蒸发结晶达成废水零排放标准所需成本较高。 

美国专利号为6649131，公开一种从酸性时蚀刻废液制备高纯度氧化铜的方法，该方法是在10-30℃的温度下，将质量分数为33%的氢氧化钠溶液加入酸性蚀刻液中，加入终点pH为11.8，过滤得到氢氧化铜沉淀。氢氧化铜沉淀在50-100℃下保温1-3h，使其脱水转化为氧化铜。该方法的缺点是氢氧化铜呈黏稠、胶状物，搅拌传热困难，氢氧化铜完全转化为氧化铜较困难，最终导致氧化铜的纯度降低。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种大量节约成本，降低环境污染，制备工艺简单，产品纯度高的由硫酸铜废液制备高纯球形氧化铜的方法。 

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种由硫酸铜废液制备高纯球形氧化铜的方法，其特征在于，它包括如下步骤： 

a、氧化：将硫酸铜废液经过滤除不溶性固态杂质后，加入25-35wt%过氧化氢溶液，并在低速搅拌下氧化25-35min；

b、中和：在快速搅拌的条件下，将碱式碳酸铜粉末慢慢加入到步骤a所得硫酸铜溶液中，至溶液的pH值为3-4，此时溶液中的Fe³⁺、Al³⁺以Fe(OH)₃、Al(OH)₃的形式从溶液中析出，快速搅拌0.8-1.2h后，静置11-13h；

c、过滤：将步骤b溶液过滤，除去溶液中的沉淀物，得第一硫酸铜滤液；

d、结晶：向步骤c得到的第一硫酸铜滤液中加入体积为V₁的无水乙醇，溶液中会出现少量的硫酸铜晶体，过滤，得到第二硫酸铜滤液；再向第二硫酸铜滤液中加入体积为V₂的无水乙醇，此时溶液中会有大量的硫酸铜晶体析出，过滤，得到硫酸铜晶体，用乙醇溶液对硫酸铜晶体进行多次洗涤，甩干；

e、球形氧化铜的制备：将步骤d所制得的硫酸铜晶体与尿素按摩尔比为1:1.5溶解于蒸馏水中，将混合溶液置于高压水热釜中，在150-200℃下水热18-22h，，对生成的沉淀离心，去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，干燥，研磨，过筛可得到纯度大于99.0%的球形氧化铜粉体。