專利名稱：一種電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅鹽的制備方法，尤其涉及一種適合于電子工業(yè)使用的高純度銅鹽的制備方法，更具體是涉及一種以工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅為原料提純制得電子級(jí)高純五水合硫酸銅的方法。
背景技術(shù)：
硫酸銅一般以含五個(gè)結(jié)晶水的形式存在，五水合硫酸銅又名膽礬、藍(lán)礬、銅礬，在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，硫酸銅主要用作棉及絲織品印染的媒染劑、殺蟲劑、水的殺菌劑、木材的防腐劑，同時(shí)還大量用于配制波爾多液、銅電鍍液，也大量用于有色金屬選礦(浮選)工業(yè)、船舶油漆工業(yè)及其它化工原料的制造。隨著高科技電子元器件、集成電路、印制線路板及相關(guān)企業(yè)在國(guó)內(nèi)的飛速發(fā)展，硫酸銅的市場(chǎng)需求以前所未有的速度大幅度提高，與此同時(shí)也對(duì)硫酸銅的質(zhì)量提出了更高的要求。由于工業(yè)級(jí)硫酸銅不可避免地含有不同程度的有機(jī)雜質(zhì)、各種金屬和非金屬雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不經(jīng)去除將直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量。例如印制電路板等電子元器件進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)，鍍液對(duì)雜質(zhì)就非常敏感；有機(jī)和非金屬雜質(zhì)會(huì)降低鍍液的活性，導(dǎo)致化學(xué)鍍速度降低并漏鍍，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍍工藝完全停止；而各種金屬雜質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍍速度降低和漏鍍等現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且會(huì)導(dǎo)致鍍層發(fā)暗，金屬雜質(zhì)在鍍層上的沉積，還會(huì)造成鍍層不穩(wěn)定，使鍍層變粗糙；因此，硫酸銅的純度和潔凈度對(duì)IC產(chǎn)品的成品率、電性能及可靠性有著十分重要的影響。目前適用于IC產(chǎn)品化學(xué)鍍的高純硫酸銅，主要還是依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。制約高純硫酸銅國(guó)產(chǎn)化的主要因素是原料中的鐵、鎳、鉛、鋅等雜質(zhì)含量太高，而傳統(tǒng)的提純方法是通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的PH值來(lái)水解沉淀去除雜質(zhì)，鐵離子水解沉淀的pH值較銅離子小，但在去除鐵離子的同時(shí)銅離子也會(huì)有部分沉淀，而鋅，鎳和鉛水解的PH值均大于銅，因此很難去除；如果采用常規(guī)萃取法除去雜質(zhì)，反萃液中銅離子濃度不夠高，則需要后續(xù)濃縮工序才能制備較理想的硫酸銅結(jié)晶，因此存在工藝復(fù)雜、能耗大的問(wèn)題。`

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上存在的問(wèn)題而提供一種以工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅為原料提純制得電子級(jí)高純五水合硫酸銅的方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，依次包括如下步驟
(1)將工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅溶解配制成Cu2+濃度為30-60g/1、pH值為1. 5-2. 5的溶液,加入適量活性炭,過(guò)濾；
(2)將步驟(I)得到的濾液用萃取劑M5640萃取銅離子，使銅離子與鎳、鋅、鐵等其它雜質(zhì)尚子分尚;
(3)將步驟(2)中萃取劑M5640負(fù)載銅有機(jī)相在溫度為50— 60°C下采用反萃取劑進(jìn)行反萃取，再將反萃液除油凈化；(4)將步驟(3)中凈化后得到的硫酸銅溶液直接冷卻結(jié)晶，離心并用純水淋洗，干燥制得產(chǎn)品；
其中步驟(3)中的反萃劑為硫酸溶液或硫酸溶液與步驟(4)冷卻結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的母液的混合液。萃取劑M5640是由醛肟萃取劑P50加入酯類改性劑組成，比重為
0.97-0. 99 (250C )，實(shí)驗(yàn)測(cè)得1%(V)萃取劑濃度的M5640最大負(fù)載銅離子的量為0. 58-0. 65g/1。萃取劑M5640 —般采用煤油作為溶劑，為了提高萃取的效率，同時(shí)又易于不同相之間進(jìn)行分離，上述萃取劑M5640在煤油中的質(zhì)量濃度優(yōu)選40%-50%。為了使銅離子能更好進(jìn)入有機(jī)相，上述方法中，步驟(2)的萃取時(shí)間為2min，萃取級(jí)數(shù)優(yōu)選4 一 5級(jí)。為了獲得更高濃度的銅離子，從而得到更好的結(jié)晶析出率，上述反萃取劑的H2SO4的濃度優(yōu)選210-240 g/1，Cu2+離子濃度優(yōu)選30-50 g/1。為了使銅離子能更好地進(jìn)入水相，上述方法中，步驟(3)的反萃取級(jí)數(shù)優(yōu)選4 一 5級(jí)。上述方法中，步驟(4)的冷卻結(jié)晶溫度優(yōu)選20_25°C，離心淋洗用純水量為結(jié)晶質(zhì)量的5% 10%。上述方法中，步驟(4)的真空干燥溫度為45 — 55°C，干燥時(shí)間為2 — 3小時(shí)。本發(fā)明電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，以工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅為原料，采用萃取劑M5640對(duì)一定濃 度和pH值的原料溶液進(jìn)行銅萃取，再采用硫酸溶液在較高的溫度下進(jìn)行反萃取，然后直接冷卻結(jié)晶得產(chǎn)品；本發(fā)明采用萃取劑M5640來(lái)萃取銅，可以更有效除去工業(yè)硫酸銅原料中的鐵、鎳、鉛、鋅等雜質(zhì)，使制得的五水合硫酸銅中各金屬雜質(zhì)可以控制在IOppm以下，適合于IC產(chǎn)品化學(xué)鍍使用；而提高反萃取溫度得到的硫酸銅溶液，銅離子濃度高，經(jīng)過(guò)除油凈化后，可以直接冷卻結(jié)晶，不僅可以省去常規(guī)萃取法中濃縮結(jié)晶的工藝，從而降低能耗，而且結(jié)晶后母液含酸量較高，可以返回到反萃取工藝中作為反萃劑循環(huán)利用，本發(fā)明的制備方法與傳統(tǒng)水解沉淀法除雜提純硫酸銅工藝和常規(guī)萃取法相比較，具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度高、能耗少和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面是本發(fā)明的具體實(shí)施例，這些實(shí)施例只是對(duì)以工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅為原料提純制得電子級(jí)高純五水合硫酸銅的方法的具體說(shuō)明，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1
(1)將500.0 g工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅溶解配制成銅離子濃度為35 g/1的溶液，此時(shí)溶液中的各金屬雜質(zhì)的濃度為鐵0. 015g/l、鎳0. 014g/l、鋅0. 006g/l、鉛0. 0022g/l，采用適量硫酸調(diào)節(jié)溶液pH值為1. 5,加入適量活性炭過(guò)濾；
(2)將步驟(I)得到的濾液用萃取劑M5640萃取銅，萃取劑M5640在煤油中的濃度為40%，相比0/A為2/1,平衡pH值為1. 5,萃取時(shí)間為2min,萃取級(jí)數(shù)為4級(jí),使銅與鐵、鎳、鋅、鉛等金屬雜質(zhì)分離；
(3)將步驟(2)中萃取劑M5640負(fù)載銅有機(jī)相在55V下采用反萃取劑進(jìn)行反萃取，反萃劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的母液的混合液，反萃劑中H2S04量為220 g/I，銅量為39 g/1，相比0/A為3/1，再將反萃液除油凈化，得到硫酸銅溶液中銅112 g/1，鐵0.0023g/l，鎳 0.0014g/l，鋅 0.0012g/l，鉛 0.001g/l，H2S04 量為 102 g/1 ；
(4)將步驟(3)中凈化后的硫酸銅溶液直接冷卻至20°C結(jié)晶，離心并用結(jié)晶質(zhì)量5%的純水淋洗，再在50°C下真空干燥2. 5小時(shí)，得到電子級(jí)高純五水合硫酸銅產(chǎn)品217. 4 g。此步驟中得到的結(jié)晶母液中含銅65 g/l，H2S04量為138 g/1，可以返回步驟(3)使用。實(shí)施例2
(1)將500.0 g工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅溶解配制成銅離子濃度為45 g/1的溶液，此時(shí)溶液中的各金屬雜質(zhì)的濃度為鐵0. 016g/l，鎳0. 0145g/l，鋅0. 0063g/l，鉛0. 0025g/l，采用適量硫酸調(diào)節(jié)溶液PH值為2. 0，加入適量活性炭過(guò)濾；
(2)將步驟(I)得到的濾液用萃取劑M5640萃取銅，萃取劑M5640在煤油中的濃度為45%，相比0/A為2/1,平衡pH值為2. 0,萃取時(shí)間為2min,萃取級(jí)數(shù)為5級(jí),使銅與鐵、鎳、鋅、鉛等金屬雜質(zhì)分離；
(3)將步驟(2)中萃取劑M5640負(fù)載銅有機(jī)相在55°C下采用反萃取劑進(jìn)行反萃取,反萃取劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn) 生的母液的混合液，反萃劑中H2S04量為224 g/I，銅量為42 g/1，相比0/A為3/1，再將反萃液除油凈化，得到硫酸銅溶液中銅116 g/1，鐵
0.00245g/l，鎳 0.0011§/1，鋅0.0014§/1，鉛0.001§/1，％504量為 102 g/1 ；
(4)將步驟(3)中凈化后的硫酸銅溶液直接冷卻至20°C結(jié)晶，離心并用結(jié)晶質(zhì)量8%的純水淋洗，再在50°C下真空干燥2. 5小時(shí)，得到電子級(jí)高純五水合硫酸銅產(chǎn)品231. 2 g。此步驟中得到的結(jié)晶母液中含銅64 g/l，H2S04量為146 g/1，可以返回步驟(3)使用。實(shí)施例3
(1)將500.0 g工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅溶解配制成銅離子濃度為55 g/1的溶液，此時(shí)溶液中各金屬雜質(zhì)的濃度為鐵0. 017g/l，鎳0. 015g/l，鋅0. 0068g/l，鉛0. 0027g/l，采用適量硫酸調(diào)節(jié)溶液PH值為2. 5，加入適量活性炭過(guò)濾；
(2)將步驟(I)得到的濾液用萃取劑M5640萃取銅，萃取劑M5640在煤油中的濃度為50 %,相比0/A為2/1,平衡pH值為2. 5,萃取時(shí)間為2min,萃取級(jí)數(shù)為5級(jí),使銅與鎳、鋅、鐵等其它雜質(zhì)分離；
(3)將步驟(2)中萃取劑M5640負(fù)載銅有機(jī)相在55°C下采用反萃取劑進(jìn)行反萃取,反萃取劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的母液的混合液，反萃劑中H2S04量為234 g/I，銅量為47 g/1，相比0/A為3/1，再將反萃液除油凈化，得到硫酸銅溶液中銅120 g/1，鐵
0.0014g/l，鎳 0.0015g/l，鋅 0.0015g/l，鉛 0.001g/l，H2S04 量為 116 g/1 ；
(4)將步驟(3)中凈化后的硫酸銅溶液直接冷卻至20°C結(jié)晶，離心并用結(jié)晶質(zhì)量10%的純水淋洗，再在50°C下真空干燥2. 5小時(shí)，得到電子級(jí)高純五水合硫酸銅產(chǎn)品224. 5 g。此步驟中得到的結(jié)晶母液中含銅65 g/l，H2S04量為153 g/1，可以返回步驟(3)使用。廣品檢測(cè)
通過(guò)對(duì)實(shí)施例1、2和3得到的五水合硫酸銅進(jìn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合電子級(jí)高純五水合硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)，具體如下表
權(quán)利要求
1.一種電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，依次包括如下步驟 (1)將工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅溶解配制成Cu2+濃度為30-60g/1、pH值為1. 5-2. 5的溶液,加入適量活性炭,過(guò)濾； (2)將步驟(I)得到的濾液用萃取劑M5640萃取銅離子，使銅離子與鎳、鋅、鐵等其它雜質(zhì)尚子分尚; (3)將步驟(2)中萃取劑M5640負(fù)載銅有機(jī)相在溫度為50— 60°C下利用反萃劑進(jìn)行反萃取，再將反萃液除油凈化； (4)將步驟(3)中凈化后得到的硫酸銅溶液直接冷卻結(jié)晶，離心并用純水淋洗，干燥制得產(chǎn)品； 其中步驟(3)中的反萃劑為硫酸溶液或硫酸溶液與步驟(4)冷卻結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的母液的混合液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述的萃取劑M5640在煤油中的質(zhì)量濃度為40%-50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述方法中，步驟(2)的萃取時(shí)間為2min,萃取級(jí)數(shù)為4 一 5級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述反萃劑的H2SO4濃度為210-240 g/1，Cu2+離子濃度為30-50 g/1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述方法中，步驟(3)的反萃取級(jí)數(shù)為4 一 5級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述方法中，步驟(4)的冷卻結(jié)晶溫度為20-25°C，離心淋洗用純水量為結(jié)晶質(zhì)量的5% 10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子級(jí)高純五水合硫酸銅的制備方法，其特征在于所述方法中，步驟(4)的真空干燥溫度為45 - 55°C，干燥時(shí)間為2 - 3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅為原料提純制得電子級(jí)高純五水合硫酸銅的方法，該方法是先將工業(yè)級(jí)五水合硫酸銅配制成一定濃度和一定pH值的溶液后，采用萃取劑M5640對(duì)溶液進(jìn)行銅萃取，再采用反萃劑在較高的溫度下進(jìn)行反萃取，然后直接冷卻結(jié)晶、離心、干燥制得產(chǎn)品。本發(fā)明的制備方法，采用萃取劑M5640來(lái)萃取銅，可以更有效除去工業(yè)硫酸銅原料中的鐵、鎳、鉛、鋅等雜質(zhì)，而提高反萃取溫度得到的硫酸銅溶液，銅離子濃度高，經(jīng)過(guò)除油凈化后，可以直接冷卻結(jié)晶，可以省去常規(guī)萃取法中濃縮結(jié)晶的工藝；與傳統(tǒng)水解沉淀法除雜提純硫酸銅工藝和常規(guī)萃取法相比較，具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品純度高、能耗少和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，制得的五水合硫酸銅適合于IC產(chǎn)品使用。
文檔編號(hào)C01G3/10GK103058258SQ201210588188
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者譚澤, 李明, 黃司平 申請(qǐng)人:廣東光華科技股份有限公司