工業(yè)粗硫酸銅制備電積銅粉及新型緩蝕劑應(yīng)用研究.pdf

1、銅粉是粉末冶金工業(yè)的基礎(chǔ)原材料之一，也是我國大量生產(chǎn)和消費的有色金屬粉末，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。以粗硫酸銅為原料，采用不溶陽極電積的方法制備銅粉具有原料成本低、工藝流程短、產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣等優(yōu)點。但是在實際生產(chǎn)過程中，所采用的粗硫酸銅中As、Sb、Bi等雜質(zhì)直接造成電積銅粉中雜質(zhì)含量超標(biāo);同時，在不溶陽極電積過程中所使用的陽極為鉛合金陽極，陽極板質(zhì)量的好壞，將直接影響銅粉中鉛的含量。本論文以電積銅粉為研究目標(biāo)，較為系統(tǒng)研究

2、了合成工藝、材料改性、結(jié)構(gòu)表征及電化學(xué)性能的研究。
　　 在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，作者分別采用氧化-中和-沉淀法和氧化-中和-絮凝法凈化粗硫酸銅溶液，研究了各操作參數(shù)對凈化除雜效果的影響，確定了最佳工藝條件。研究表明:在氧化-中和-沉淀法除雜過程中，控制Cu2+濃度為60 g/L、Fe/As(質(zhì)量比)=13.5、30％的雙氧水加入量為2 mL/L、終點pH=4.0、氧化時間為5 min，除雜效果為:As脫除率為98.03％，Sb

3、脫除率為42.97％，Bi脫除率為35.36％，原液中Fe脫除率為89.42％;在氧化-中和-絮凝法除雜過程中，控制Cu2+濃度為60 g/L，聚合劑加入量為3mL，H202加入量為20 mL/L，氧化時間為10min，隨后調(diào)節(jié)pH至3.8，反應(yīng)時間為lh，除雜效果為:As脫除率為94.17％，Sb脫除率為45.95％，Bi脫除率為88.64％，原液中Fe脫除率為98.83％。
　　 系統(tǒng)研究了電積銅粉過程電解液組成以及工藝條件

4、對電流效率和產(chǎn)品性能的影響。研究結(jié)果表明:Cu2+濃度、電解液溫度、刮粉周期、異名極距的增加有利于提高電流效率;電流密度、硫酸濃度、電解液循環(huán)流量的增加有利于得到粉末粒度小的銅粉;同時，隨著Cu2+濃度、硫酸濃度、電解液溫度增加會降低槽電壓。在最佳的工藝條件下，即Cu2+濃度15g/L，硫酸濃度140 g/L，電流密度為1800A/m2，溫度為35℃，刮粉周期為30 min，循環(huán)流量為14 L/h，極距為4.5 cm時驗證進(jìn)行了電極銅粉

5、試驗，得到的銅粉產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)FTD2的要求，粒度分布均勻且微觀形貌呈樹枝狀。
　　 采用計時電位法(CP)、循環(huán)伏安(CV)、腐蝕速率、線性電位掃描(LSV)等電化學(xué)測試手段，研究Pb-Ag-Ca，Pb-Sn-Ca，Pb-Sn-Sr,Pb-Sn-Sb-Ag，Pb-Sb合金陽極的陽極電位與耐腐蝕性能，優(yōu)選出Pb-Ag-Ca為最佳陽極，為大電流密度下不溶陽極電積銅粉的工業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
　　 首次采用A緩蝕劑

6、對銅粉進(jìn)行防氧化處理。A與B在結(jié)構(gòu)和緩蝕機(jī)理上類似（緩蝕劑B為BTA），都在銅粉表面形成的聚合配合物膜，只是A的結(jié)構(gòu)單元比B形成的配合物膜多了CH3疏水基，所以疏水性增強，緩蝕效果增加。A緩蝕劑防氧化效果明顯優(yōu)于B緩蝕劑，且價格便宜，無毒，對產(chǎn)品質(zhì)量無污染，完全可以取代B作為電解銅粉的氣相緩蝕劑。濃度為0.75‰的A緩蝕劑用量為常溫下放置三天處理銅粉工藝的最佳用量。
　　 進(jìn)行了連續(xù)電積銅粉工程化試驗，確定了除雜工藝參數(shù)，30K

7、g粗硫酸銅配制成約120L溶液，按照鐵砷比13.5，H2O2（工業(yè)級）加入量為溶液量的1/40，用NaOH調(diào)節(jié)pH至3.8，除雜效果最好。As脫除率為98.08％，Sb脫除率為85.29％，Bi脫除率為97.83％，原液中Fe脫除率為76.09％;確定了優(yōu)化電積工藝參數(shù)，銅離子濃度12-14g/L，硫酸濃度135-140 g/L，電流密度1600-1800 A/m2，溫度32-35℃，刮粉周期30 min，循環(huán)流量30-40 L/h，極