制造铜线的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造铜线（１２）的方法，它包括：（Ａ）使一种含铜材料与一定量的至少一种浸提水溶液接触，形成富铜浸提水溶液；（Ｂ）使该富铜浸提水溶液与一定量的至少一种水不溶性提取剂接触，形成富铜提取剂和贫铜浸提水溶液；（Ｃ）分离所述富铜提取剂与贫铜浸提水溶液；（Ｄ）使所述富铜提取剂与一定量的至少一种反提水溶液接触，形成富铜反提溶液和贫铜提取剂；（Ｅ）分离富铜反提溶液和贫铜提取剂；（Ｆ）使富铜反提溶液在阳极和阴极间流动，并在阳极和阴极间施加一定量的电压，使铜淀积在阴极上；（Ｇ）从该阴极上取出铜；（Ｈ）将由（Ｇ）取出的铜在低于其熔点的温度下转化为铜线。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
制造铜线的方法本申请是1993年4月19日提交的美国申请序列号08/049,176的部分继续申请。本申请也是1994年8月9日提交的美国申请序列号08/287,703的部分继续申请，而后一申请是1993年4月19日提交的美国申请序列号08/049,160的继续申请。这些现有的申请在此全部引作参考。                  
本专利技术涉及一种制造铜线的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种直接从不纯铜源如铜矿或含铜废料制造铜线的方法。                  专利技术背景通过溶剂提取-电解冶金(以下称为“SX-EW”)从矿石和加工液体回收铜金属有用成分的方法是众所周知的。简言之，该方法通过使用将铜(通常来自矿石)溶于浸提水溶液而得到的含铜水溶液或通过使用含铜溶液如加工废液而进行。将所得到的铜有用成分的溶液与一种水不溶混性有机溶剂(如煤油)混合，该有机溶剂含有一种对该铜有用成分具有选择性亲合力的水不溶性离子交换组分。该离子交换组分优先从该水溶液中提取铜有用成分。分离水相和有机相。现已贫铜的水溶液通常称为“提余液”。该提余液可再用作浸提液(在浸提法中)或丢弃(在诸如从加工废液中回收铜之类的方法中)。该有机相(含离子交换组分和提-->取的铜有用成分)通常称为“负载有机相”。通过与含有强酸如硫酸、磷酸或高氯酸且PH低于上述含铜水溶液的反提水溶液混合从该负载有机相中分离所想要的铜有用成分。该反提水溶液从该负载有机相提取想要的铜有用成分。分离有机相和水相后，想要的铜有用成分存在于该反提水溶液中。所产生的富铜反提水溶液通常称为“电解质”或“富化电解质”。贫铜有机相通常称为“贫化有机相”。该贫化有机相可循环使用。通过公知为“电解冶金法”(下文有时称作“EW”)的技术从电解质中以纯化形式回收铜。该电解冶金法一般涉及将铜电镀在铜始极板或不锈钢阴极母板上。电镀周期一般约需7天，以从母板各侧得到100磅的阴极。将阴极从母板各侧机械剥离下来。铜线的制造涉及这些阴极在一个独立设备中进行熔融、铸造和热轧，以生产出直径通常为5/16英寸(7.94mm)的铜棒。然后将该铜棒转变成铜线，例如电线。该方法中的第一步是“棒破坏”，其中将该棒冷拉至约AWG#14(1.628mm)。将“棒破坏”后的中间线进一步冷拉至最终产品尺寸。在冷拉操作过程中，该线材可周期性地退火。传统的铜线生产法耗能大且需要大量劳动力和投资费。熔融、铸造和热轧操作使产品受到氧化且受外来物质如耐火材料和轧辊材料的潜在污染，这可能接着使拉线机出现问题，通常的形式是拉伸过程中出现线材断裂。根据本专利技术的方法，可用简单且与现有技术相比不太昂贵的方式生产铜线。本专利技术的方法可使用较不纯的铜源如铜矿或含铜废料。本专利技术方法不要求使用现有技术的如下步骤：首先制造铜-->阴极，然后熔融、铸造并热轧该阴极以提供铜棒原料。在一个实施方案中铜棒原料的生产并不是十分必要的。                  专利技术概述本专利技术涉及一种由含铜材料直接制造铜线的方法，它包括：(A)使所述含铜材料与有效量的至少一种浸提水溶液接触以将铜离子溶入所述浸提溶液中且形成富铜的浸提水溶液；(B)使所述富铜的浸提水溶液与有效量的至少一种水不溶性提取剂接触以使铜离子由所述富铜的浸提水溶液转移到所述提取剂中，形成富铜的提取剂和贫铜的浸提水溶液；(C)将所述富铜的提取剂与所述贫铜的浸提水溶液分离；(D)使所述富铜的提取剂与有效量的至少一种反提水溶液接触，以将铜离子由所述提取剂转移至所述反提溶液中，形成富铜的反提溶液和贫铜的提取剂；(E)将所述富铜的反提溶液与所述贫铜的提取剂分离；(F)使所述富铜的反提溶液在阳极和阴极间流动，并在所述阳极和所述阴极间施加有效量的电压，以使铜淀积在所述阴极上；(G)从所述阴极上取出所述铜；和(H)将从(G)取出的所述铜在低于其熔点的温度下转化为铜线。在一个实施方案中，在(F)过程中淀积在阴极上的铜为铜箔形式，且该方法包括(H-1)将铜箔截成许多根铜线和(H-2)使各根铜线成型，以使所述根铜线具有期望的截面。在一个实施方案中，在(F)过程中淀积在阴极上的铜为铜粉形式，且该方法包括(H-1)挤出所述铜粉以形成铜棒或铜线和(H-2)拉伸所述铜棒或铜线以形成具有期望截面的铜线。在一个实施方案中，在步骤(G)中，划割仍处于所述阴极上的铜，形成细铜条，然后从阴极上取下，并在步骤-->(H)中使该细铜条成型，形成具有期望截面的铜线。未曾预料到的是，从用于本专利技术方法的提取步骤中带入用来在该方法中电淀积铜的电解质溶液中的杂质并未降低生产出的铜线的工作特性。本专利技术方法的一个显著优点是铜在低于其熔点的温度下转变为铜线。即，根据本专利技术的方法，可以不用现有技术所要求的熔融、铸造和热轧这些昂贵且耗能的步骤就可生产铜线。                附图的简要说明在所附图中，相同的部件和零件用相同的参考号数表示：图1是说明本专利技术的一个实施方案的流程图，其中铜从铜矿中提取，电淀积以形成铜箔，然后切割铜箔并成型，以形成铜线；图2是说明本专利技术的一个实施方案的流程图，其中铜从铜矿中提取，电淀积以形成铜粉，挤出该铜粉，然后拉伸以形成铜线；和图3是本专利技术一个实施方案的示意图，其中划割业已电淀积在柱形阴极上的铜以形成细铜条。                优选实施方案的描述本专利技术方法涉及三种独立技术的组合以直接从不纯的铜源如铜矿或含铜废料生产铜线。这些技术中的第一种是溶剂提取，第二种是电淀积，而第三种是金属加工。    溶剂提取含铜材料可以是任何一种可从中提取铜的铜源。这些铜源包括铜矿，熔炉烟道尘，铜泥，铜浓缩物，铜熔炉产品，硫酸铜和含铜废料。术语“含铜废料”指任何含有铜的固体或液体废料(例如垃圾、淤渣、流出液流等)。这些废料包括有害废料。可使用-->的废料的具体例子是从处理废的氯化铜浸蚀剂得到的铜氧化物。此外，可使用用于现有技术中的铜源如铜粒、铜线、再循环铜等，但当使用此类现有技术的铜源时，使用本专利技术方法的经济优势降低。在一个实施方案中，将来自露天矿的铜矿用作含铜材料。将该矿运输到一个通常建造在下面铺有衬垫如厚的高密度聚乙烯衬垫的空地上的堆浸堆中，以防止浸提液流入周围的集水区中而损失。典型堆浸堆的表面积为例如约125,000平方英尺且含有大约110,000吨矿石。随着浸提的进行和新的堆浸堆在旧浸堆顶上的建造，它们变得越来越高，最终达到例如约250英尺或更高的高度。将管道和摇摆式喷洒器网络设置在新近完成的堆表面上，并以例如约0.8加仑/分钟/100平方英尺表面积的速率连续喷洒硫酸稀溶液。浸提溶液透过堆浸堆而下渗，溶解矿石中的铜，以富铜的浸提水溶液从堆底流出，排入收集池中，并泵送到供料池中用于使用本专利技术方法的后续处理。对于某些采矿操作，使用就地浸提来从铜矿中提取铜有用成分。由该法得到的富铜浸提溶液可在本专利技术方法中用作含铜材料。就地浸提在可溶于酸的氧化物矿石位于露天开采区下面和地下矿井的贫化部分上面时或在矿床埋得太深而不能用露天开采法经济地开采时是有用的。注入井钻入该区域的深度为例如约1000英尺。该井所装的套管为聚氯乙烯管，其底部开槽以使溶液进入矿石中。将稀硫酸浸提溶液注入各井中，注入速率取决于被钻区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接由含铜材料制造铜线的方法，它包括：（Ａ）使所述含铜材料与有效量的至少一种浸提水溶液接触，将铜离子溶入所述浸提溶液中并形成富铜的浸提水溶液；（Ｂ）使所述富铜的浸提水溶液与有效量的至少一种水不溶性提取剂接触，将铜离子从所述富铜的 浸提水溶液转移至所述提取剂中，从而形成富铜的提取剂和贫铜的浸提水溶液；（Ｃ）将所述富铜的提取剂与所述贫铜的浸提水溶液分离；（Ｄ）使所述富铜的提取剂与有效量的至少一种反提水溶液接触，将铜离子从所述提取剂转移至所述反提溶液，从而形成富铜 的反提溶液和贫铜的提取剂；（Ｅ）将所述富铜的反提溶液与所述贫铜的提取剂分离；（Ｆ）使所述富铜的反提溶液在阳极和阴极之间流动，并在所述阳极和阴极之间施加有效量的电压，将铜淀积在所述阴极上；（Ｇ）从所述阴极取出所述铜；和（Ｈ）将 由（Ｇ）取出的所述铜在低于所述铜的熔点的温度下转化为铜线。

【技术特征摘要】
US 1994-10-26 08/329,2351.一种直接由含铜材料制造铜线的方法，它包括：(A)使所述含铜材料与有效量的至少一种浸提水溶液接触，将铜离子溶入所述浸提溶液中并形成富铜的浸提水溶液；(B)使所述富铜的浸提水溶液与有效量的至少一种水不溶性提取剂接触，将铜离子从所述富铜的浸提水溶液转移至所述提取剂中，从而形成富铜的提取剂和贫铜的浸提水溶液；(C)将所述富铜的提取剂与所述贫铜的浸提水溶液分离；(D)使所述富铜的提取剂与有效量的至少一种反提水溶液接触，将铜离子从所述提取剂转移至所述反提溶液，从而形成富铜的反提溶液和贫铜的提取剂；(E)将所述富铜的反提溶液与所述贫铜的提取剂分离；(F)使所述富铜的反提溶液在阳极和阴极之间流动，并在所述阳极和阴极之间施加有效量的电压，将铜淀积在所述阴极上；(G)从所述阴极取出所述铜；和(H)将由(G)取出的所述铜在低于所述铜的熔点的温度下转化为铜线。2.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中从所述阴极取出的所述铜为铜箔形式，且(H)包含：(H-1)将所述铜箔切割成许多根铜线；和(H-2)使来自(H-1)的所述根铜线成型，得到具有期望截面的所述铜线。3.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中从所述阴极取出的所述铜为铜粉形式，且(H)包含：(H-1)挤出所述铜粉，形成铜棒或线；和(H-2)将来自(H-1)的所述铜棒或线拉伸形成期望截面的铜线。4.根据权利要求1的方法，其中在步骤(G)过程中将仍在所述阴极上的所述铜划割形成细铜条，将该铜条从所述阴极上取出，且在步骤(H)过程中，将所述细铜条成型形成期望截面的铜线。5.根据权利要求1的方法，其中所述含铜材料为铜矿，铜浓缩物，铜熔炉产品，熔炉烟道尘，铜泥，硫酸铜或含铜废料。6.根据权利要求1的方法，具有将在(A)中形成的所述富铜水溶液与所述含铜材料分离的步骤。7.根据权利要求1的方法，其中所述浸提水溶液包括硫酸、卤化物酸或氨。8.根据权利要求1的方法，其中(B)中的所述提取剂溶解在选自煤油、苯、萘、燃料油和柴油机燃料的有机溶剂中。9.根据权利要求1的方法，其中(B)中的所述提取剂包括至少一种下式所示化合物：式中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7独立地为氢或烃基。10.根据权利要求1的方法，其中(B)中的所述提取剂包括至少一种下式所示化合物：式中R1和R2独立地为氢或烃基。11.根据权利要求1的方法，其中(B)中的所述提取剂包括至少一种下式所示化合物：式中R1和R2独立地为烷基或芳基。12.根据权利要求1的方法，其中(B)中的所述提取剂包括至少一种离子交换树脂。13.根据权利要求12的方法，其中所述离子交换树脂为苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物，该共聚物的特点在于存在至少一种选自-SO3-，-COO-，的功能基团。14.根据权利要求12的方法，其中所述离子交换树脂为苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物。15.根据权利要求1的方法，其中所述反提溶液包括硫酸。16.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜箔或铜线形式，且在(F)过程中所述富铜的反提溶液中铜离子浓度在约40-150克/升范围内，游离硫酸浓度在约70-170克/升范围内。17.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜箔或铜线形式，且在(F)之前或(F)过程中将至少一种含活性硫的物质和/或至少一种明胶加到所述富铜的反提溶液中。18.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜箔或铜线形式，且在(F)之前或(F)过程中将选自如下物质组中的至少一种添加剂加到所述富铜的反提溶液中：糖浆、瓜耳胶、聚乙二醇、聚丙二醇、聚异丙二醇、二硫苏糖醇、脯氨酸、羟基脯氨酸、巯基丙氨酸、丙烯酰胺、磺丙基二硫化物、二硫化四乙基秋兰姆、苄基氯、表氯醇、氯代羟丙基磺酸酯、环氧乙烷、环氧丙烷、烷基磺酸锍、氨基硫羰基二硫化物和硒酸。19.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜箔或铜线形式，且在(F)过程中I/IL约为0.4或更小。20.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜粉形式，且在(F)过程中所述富铜的反提溶液中铜离子浓度在约1-60克/升的范围内，游离硫酸浓度在约70-300克/升范围内。21.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜粉形式，且在(F)之前或(F)过程中将至少一种选自如下物质组的添加剂加到所述富铜的反提溶液中：明胶、苯并三唑、硫脲、氯离子、硫酸钠和一种或多种磺酸盐。22.根据权利要求1的方法，其中在(G)过程中取出的所述铜为铜粉形式，且在(...

【专利技术属性】
技术研发人员：SK扬，BA米尔斯，AG贝，MA埃蒙，RN赖特，SJ科胡特，P佩卡姆，
申请(专利权)人：电解铜产品有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]