專利名稱：一種電子級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)級五水合硫酸銅為原料提純制得電子級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結(jié)晶水的形式存在，五水合硫酸銅又名膽礬、藍礬、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)在國內(nèi)的飛速發(fā)展，硫酸銅的市場需求以前所未有的速度大幅度提高，與此同時也對硫酸銅的質(zhì)量提出了更高的要求。由于工業(yè)級硫酸銅不可避免地含有不同程度的有機雜質(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行化學鍍時，鍍液對雜質(zhì)就非常敏感；有機和非金屬雜質(zhì)會降低鍍液的活性，導致化學鍍速度降低并漏鍍，嚴重時還會導致化學鍍工藝完全停止；而各種金屬雜質(zhì)也會導致化學鍍速度降低和漏鍍等現(xiàn)象的出現(xiàn)，而且會導致鍍層發(fā)暗，金屬雜質(zhì)在鍍層上的沉積，還會造成鍍層不穩(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)品化學鍍的高純硫酸銅，主要還是依靠進口，價格昂貴。制約高純硫酸銅國產(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)的提純方法是通過調(diào)節(jié)溶液的PH值來水解沉淀去除雜質(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銅離子也會有部分沉淀，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，因此存在工藝復雜、能耗大的問題。`

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上存在的問題而提供一種以工業(yè)級五水合硫酸銅為原料提純制得電子級高純五水合硫酸銅的方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的電子級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負載銅有機相在溫度為50— 60°C下采用反萃取劑進行反萃取，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 )，實驗測得1%(V)萃取劑濃度的M5640最大負載銅離子的量為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，同時又易于不同相之間進行分離，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入有機相，上述方法中，步驟(2)的萃取時間為2min，萃取級數(shù)優(yōu)選4 一 5級。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入水相，上述方法中，步驟(3)的反萃取級數(shù)優(yōu)選4 一 5級。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，干燥時間為2 — 3小時。本發(fā)明電子級高純五水合硫酸銅的制備方法，以工業(yè)級五水合硫酸銅為原料，采用萃取劑M5640對一定濃 度和pH值的原料溶液進行銅萃取，再采用硫酸溶液在較高的溫度下進行反萃取，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，具有工藝簡單、產(chǎn)品純度高、能耗少和生產(chǎn)成本低的特點。
具體實施例方式下面是本發(fā)明的具體實施例，這些實施例只是對以工業(yè)級五水合硫酸銅為原料提純制得電子級高純五水合硫酸銅的方法的具體說明，并非用以限制本發(fā)明的保護范圍。實施例1
(1)將500.0 g工業(yè)級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,萃取時間為2min,萃取級數(shù)為4級,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負載銅有機相在55V下采用反萃取劑進行反萃取，反萃劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過程中產(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，得到電子級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。實施例2
(1)將500.0 g工業(yè)級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,萃取時間為2min,萃取級數(shù)為5級,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負載銅有機相在55°C下采用反萃取劑進行反萃取,反萃取劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過程中產(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，得到電子級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。實施例3
(1)將500.0 g工業(yè)級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,萃取時間為2min,萃取級數(shù)為5級,使銅與鎳、鋅、鐵等其它雜質(zhì)分離；
(3)將步驟(2)中萃取劑M5640負載銅有機相在55°C下采用反萃取劑進行反萃取,反萃取劑為硫酸和后續(xù)工序冷卻結(jié)晶過程中產(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，得到電子級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
通過對實施例1、2和3得到的五水合硫酸銅進行檢驗，各項指標均符合電子級高純五水合硫酸銅標準，具體如下表
權(quán)利要求
1.一種電子級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負載銅有機相在溫度為50— 60°C下利用反萃劑進行反萃取，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)的萃取時間為2min,萃取級數(shù)為4 一 5級。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子級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)的反萃取級數(shù)為4 一 5級。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子級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，干燥時間為2 - 3小時。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以工業(yè)級五水合硫酸銅為原料提純制得電子級高純五水合硫酸銅的方法，該方法是先將工業(yè)級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對溶液進行銅萃取，再采用反萃劑在較高的溫度下進行反萃取，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，具有工藝簡單、產(chǎn)品純度高、能耗少和生產(chǎn)成本低的特點，制得的五水合硫酸銅適合于IC產(chǎn)品使用。
文檔編號C01G3/10GK103058258SQ201210588188
公開日2013年4月24日 申請日期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 申請人:廣東光華科技股份有限公司