一種銅電解添加劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅電解添加劑及其使用方法，該添加劑以骨膠、明膠和改性明膠為組成，骨膠：明膠：改性明膠的質(zhì)量比為1：（0～1.5）：（0.5～1.5），電解液中添加劑總的體積濃度為20～100mg/L。其改性明膠是以明膠為骨架，聚丙烯酰胺為支鏈的高分子化合物。本發(fā)明用于銅電解精煉中，使陰極銅結(jié)晶致密，減少樹枝狀晶體。此外，該型銅電解添加劑取消了傳統(tǒng)電解添加劑中的一種成分硫脲，與傳統(tǒng)添加劑比較，可有效地降低陰極銅中的S含量，增加銅電解液中漂浮陽極泥的絮凝與沉降作用，有效地保證了陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】—種銅電解添加劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銅電解添加劑及其使用方法，屬于金屬銅的電解精煉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]銅電解添加劑指的是以較少量加入電解液中，起著調(diào)節(jié)陰極銅物理性質(zhì)和化學(xué)成分的特殊物質(zhì)。實踐表明加入適量的添加劑是獲得結(jié)構(gòu)致密、表面光滑、雜質(zhì)含量少的優(yōu)質(zhì)陰極銅的有效措施之一。電解精煉過程中，單獨(dú)使用一種添加劑對陰極銅的影響較小，甚至不利于獲得高純陰極銅，一般使用幾種添加劑，按照一定的比例加入到銅電解液中，通過添加劑之間的協(xié)同作用影響陰極銅質(zhì)量。
[0003]目前，國內(nèi)銅電解廠普遍使用的添加劑有膠，硫脲，干酪素，鹽酸等。膠主要包括骨膠、明膠是銅電解精煉過程中最主要、最基本的添加劑，一般與硫脲，鹽酸等一起使用。膠在電解過程中起兩方面作用，一是吸附在陰極表面高電流密度區(qū)，增大陰極極化值，抑制晶體的突出生長；二是降低電解液的表面張力，在電解過程中起到潤濕劑的作用，防止銅陰極長氣孔，保證得到平整光滑的陰極銅。硫脲的分子式為(NH2)2CS,是國內(nèi)外普遍使用的添加劑之一，在電解過程中主要起到促進(jìn)陰極極化，細(xì)化晶粒的作用，但硫脲價格較高，且使用硫脲會增加陰極銅以及銅電解液中的S含量。干酪素是我國各電解銅廠自20世紀(jì)60年代起廣泛使用的復(fù)合添加劑之一，干酪素在銅電解過程中的作用與膠有相同之處，可以抑制陰極表面粒子生長，使陰極結(jié)晶平整致密，但干酪素在電解液中易形成不易沉降的固體微粒，并成為其它固體雜質(zhì)的載體，懸浮在電解液中，易發(fā)生碰撞吸附在陰極表面，影響電銅質(zhì)量。單獨(dú)使用氯離子作為添加劑時，對陰極有去極化作用，得到表面粗糙的沉積物。當(dāng)氯離子濃度較高時，則出現(xiàn)針狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。因此，氯離子只有作為復(fù)合添加劑組分，才有改善陰極沉積物結(jié)構(gòu)的作用。
[0004]此外，國外銅冶煉 廠也廣泛使用阿維同作為銅電解添加劑，阿維同是一種烷基磺酸鈉，是陰離子型表面活性劑。單獨(dú)使用阿維同，對陰極銅質(zhì)量并無改善，即對陰極銅不構(gòu)成添加劑，與膠配合使用可以增加膠的作用強(qiáng)度，并可控制陰極銅晶粒尺寸。但是生產(chǎn)阿維同會對環(huán)境造成較大的污染，因此，美國Dopont公司已經(jīng)停止生產(chǎn)阿維同。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明為一種銅電解添加劑及其使用方法，銅電解添加劑由骨膠、明膠和改性明膠組成，骨膠:明膠:改性明膠的質(zhì)量比為1: (O~1.5):(0.5~1.5)。
[0006]所述的改性明膠為明膠與丙烯酰胺的接枝共聚產(chǎn)物，其反應(yīng)條件為:以過氧類或偶氮類化合物為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的1%~4%，明膠與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:0.5~1:2，反應(yīng)溫度為550C~95°C，反應(yīng)時間為30min~240min。
[0007]所述銅電解添加劑的使用方法為將銅電解添加劑用去離子水溶解，加入到電解液中，使銅電解添加劑在電解液中的體積濃度為20~100mg/L ;使用粗銅為陽極或不溶陽極電解時，電解條件為=Cu2+濃度為30~55g/L，電解液溫度為55~65°C，電流密度為180~380 A/m2, Cl —濃度為 10 ~100mg/L。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):(1)明顯克服了傳統(tǒng)添加劑中使用硫脲的缺點(diǎn)，如增加陰極銅中的S含量，成本高，產(chǎn)生陰極極化，增加槽電壓；(2)對電解液中的漂浮陽極泥有一定的絮凝和沉降作用，可降低陰極銅的As、Sb、Bi雜質(zhì)的含量；(3)改善陰極銅表觀質(zhì)量。
具體實施例
[0009]實施例1
將1.6L電解液加入到體積為1.9L電解槽中，電解液成分如表1所示。電解精煉時用尺寸為10.5cmX IOcm高純銅始極片作陰極，IOcmX9.5cm粗銅板作陽極。
[0010]稱取2g明膠，溶解于35mL去離子水中，然后加入0.06g過硫酸鉀引發(fā)劑，攪拌溶解；將上述溶液轉(zhuǎn)移至IOOmL的三口瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至65°C，然后緩慢加入15mL濃度為0.2g/mL的丙烯酰胺水溶液，在65°C下反應(yīng)120min，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻。
[0011]采用丙酮沉降法提純接枝產(chǎn)物，即將反應(yīng)產(chǎn)物倒入50mL冰凍丙酮中使高聚物沉降，過濾后再用30mL去離子將所得沉淀物溶解，重復(fù)沉降兩次。將所得沉淀物在65°C下真空干燥即得到電解添加劑中的改性明膠。該合成的改性明膠用于各實施例中。
[0012]表1銅電解液主要化—成/$/L
【權(quán)利要求】
1.一種銅電解添加劑，其特征在于:由骨膠、明膠和改性明膠組成，骨膠:明膠:改性明膠的質(zhì)量比為1: (O~1.5): (0.5~1.5)。
2.如權(quán)利要求1所述的銅電解添加劑，其特征在于:所述的改性明膠為明膠與丙烯酰胺的接枝共聚產(chǎn)物，其反應(yīng)條件為:以過氧類或偶氮類化合物為引發(fā)劑，引發(fā)劑用量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的1%~4%，明膠與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:21:0.5，反應(yīng)溫度為55°C、5°C，反應(yīng)時間為30min~240min。
3.—種如權(quán)利要求1所述的銅電解添加劑的使用方法，其特征在于:將銅電解添加劑用去離子水溶解，加入到電解液中，使電解液中銅電解添加劑總的體積濃度為20~IOOmg/L ;使用粗銅為陽極和不溶陽極電解時，電解條件為:Cu2+濃度為30~55g/L，電解液溫度為55~65°C，電流密度為180~380 A/m2, Cl —濃度為10~100mg/L。
【文檔編號】C25C1/12GK103510106SQ201310429547
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】鄭雅杰, 柯浪 申請人:中南大學(xué)