[发明专利]一种溶解铜制备氧化铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化铜的制备方法，特别涉及一种溶解铜制备氧化铜的方法。

背景技术

据报道，世界上每年耗铜量已达数千万吨，我国的耗铜量也已近500万吨，这一速度还在不断增长中，所以现在每年报废的铜料也是一庞大的数量，人们往往把回收的铜回炉熔融再造，但是废铜中含有的杂质多，在熔铜的过程中很难分离，并且再融的温度高，耗能大。现在工业上溶解铜也有采用溶铜罐，即利用硫酸的氧化性和释放的热量溶解铜，这种方法也存在着一些缺陷：对设备要求很高，必须是耐腐蚀性的；溶解的过程中放出大量的SO₂等有害气体；生成的产物成粘稠状，需要大量的水稀释，增加了工艺流程，提高了生产成本。现在的溶解铜工艺主要有以下三种：

氧化剂氧化溶解工艺：该工艺是将铜片或铜丝经氧化剂如浓硝酸、浓硫酸等氧化生成氧化铜，然后与酸反应生成所需的盐。但是该工艺制备的过程中，常伴有大量的有害气体SO₂、NO等，对环境造成极大的污染，需要增加防护和回收设备，增加成本。

添加铜络合物溶解工艺：该工艺是将铜片或铜丝浸入含有铜络合剂如CuCl₂，NH₃等溶液中制备铜的络合物，再经水洗、离心、烘干等工艺制备最终的产物。该工艺的缺陷是需要不断添加挥发的氨水或氨气，工艺复杂，同时添加的氯离子腐蚀性很强，对设备要求高，需要耐腐蚀设备。

添加溶解铜助剂的生产工艺：中国发明专利公开CN1616353 A 报道了一种铜的蚀助剂，能加快反应速度，而且降低合成温度。但是其加入的有机物蚀助剂没有去除，不仅对环境有污染，而且对合成的产品有污染。申请号为 89104857的中国发明专利申请报道了以盐酸作催化剂制备硫酸铜，反应过程比较环保，但是反应时间较长，生产效率很低，而且所用的原料有浓硫酸，不仅操作不方便，而且对设备防腐要求很高，所以这种方法不适合工业生产。

在上述的溶解工艺中，添加铜氨络合物是比较具有工业前景的工艺。中国发明专利申请92109468.X在过氨法的基础上通过添加碳酸氢氨发明了一种制备碱式碳酸铜或氧化铜的高效方法。该方法的工艺是将铜料加入到碳酸氢氨溶液中，反应温度为50℃~70℃，反应中不断加入消耗的氨水或氨气，保持压强在1.2atm，发生反应：Cu+NH₄HCO₃+NH₃+1/2O₂→Cu(NH₃)₂CO₃。该工艺的缺陷是要不断补加液态氨或者气态氨，还要保持1.2atm，对工艺要求苛刻，同时反应的温度50℃~70℃，这时碳酸氢氨已发生分解反应NH₄HCO₃→NH₃ + H₂O + CO₂，60℃时碳酸氢氨已分解完全，不发生该专利中提及的反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的溶解铜制备氧化铜的方法。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种溶解铜制备氧化铜的方法，其将铜、氨水，以及粉末状的碳酸氢铵或碳酸铵或碳酸氢铵和碳酸铵的混合物投入到反应容器中，控制体系温度30℃~55℃之间，体系压强在1atm~2atm之间，不断搅拌的同时通入空气或氧气，进行反应，同时，设置循环装置将从反应容器中挥发的氨气和二氧化碳回收后重新送至反应容器中参与反应，当升高温度体系压强不再变化时，结束反应，将反应体系中未溶解的铜除去，过滤，保留滤饼，洗涤，在温度500℃~700℃下烧结即得纯度大于等于99%的氧化铜，其中，所述铜、氨水以及所述碳酸氢铵或碳酸铵或碳酸氢铵和碳酸铵的混合物的投料摩尔比为1:1~1.1:1.1~4.5，所述氨水的浓度为10wt%~30wt%。