一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，包括以下：步骤1，水洗；步骤2，酸洗；步骤3，制备第一母液；步骤4，结晶；步骤5，沉降；步骤6，制备湿品；步骤7，烘干，得到成品。本发明专利技术以纯水及铜离子饱和的酸性溶液依次对粗品碱式碳酸铜进行洗涤精制，除掉大部分杂质，并以饱和硫酸铜溶液洗涤五水硫酸铜结晶，提升五水硫酸铜品位，同时配合硫酸铜母液除钙工艺，可维持生产的连续性，且大幅提高硫酸铜母液循环使用次数，降低生产时的废液处理成本，解决了现有电镀级五水硫酸铜制备方法中的高成本、工艺流程复杂、废液排放量大的问题，实现母液高循环次数使用、连续结晶的技术效果，保证了产出电镀级五水硫酸铜的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法及系统
本专利技术涉及五水硫酸铜制备领域，特别是涉及一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜的方法。
技术介绍
印制电路板(PrintedCircuitBoard，缩写为PCB)不断向高密度方向发展，大幅压缩了电路板上线路、焊盘及孔的尺寸。在高端PCB制作领域，普通的半加成法SAP(Semi-AdditiveProcess)、改良的半加成法m-SAP(ModifiedSemi-AdditiveProcess)逐渐替代了减成法(subtractive)。此类PCB关键特征是铜导线的线宽线距(Line/Space)小，如成熟的m-SAP制程中，铜导线线宽线距L/S＝30μm/30μm，在这种尺寸下，由于电镀铜工艺引起的任何针孔、铜渣缺陷将导致报废。因此，迫切需要高度可靠的电镀铜工艺，而可靠的电镀铜工艺实现的基础是高纯度的原料。印制电路板电镀铜工艺主要原料为五水硫酸铜、硫酸及添加剂。王伍等在专利申请号201810780164.9名称为一种含铜污泥生产电镀级硫酸铜的方法的专利文献中，公开了一种电镀级五水硫酸铜制备方法，该方法由含铜污泥作为铜源制备五水硫酸铜。含铜污泥用酸溶解后，经除杂制备洁净的含铜酸性溶液，然后使用有机萃取剂将铜离子萃取至有机相，接着进行反萃取，将铜离子制成硫酸铜溶液，最后浓缩结晶得到电镀级五水硫酸铜。但是该方法的缺陷是制备工艺复杂、成本较高。谭泽等在专利申请号201210588188.7名称为一种电子级高纯五水合硫酸铜的制备方法的专利文献中，公开了另一种电镀级五水硫酸铜制备方法，该方法仍然采用萃取工艺从硫酸铜溶液制备五水硫酸铜，但所使用铜源为工业级五水硫酸铜，另外，该专利公开的萃取剂与王伍等公开的不同。该方法由于使用工业级五水硫酸铜作为原料，导致成本较高。傅盈盈等在专利申请号201711134811.0名称为一种电镀级硫酸铜的制备方法的专利文献中，公开了另一种电镀级五水硫酸铜制备方法。该方法中使用的铜源为酸铜废液。将废液经树脂吸附除有机物添加剂后，再用选择性铜离子吸附树脂对铜离子吸附，然后用离子交换法将铜离子解吸附制备含铜溶液，然后将含铜溶液净化，再蒸发、结晶制得五水硫酸铜。该方法的缺陷是采用树脂吸附、蒸发结晶工艺，工艺耗时长且消耗大量能源及水。因此，急需开发一种以较低的成本制备电镀级五水硫酸铜的方法，用于满足高密度印制电路板对于五水硫酸铜的制备需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，包括以下：步骤1，取一定量的粗品碱式碳酸铜，向所述粗品碱式碳酸铜中加入一定量的纯水，搅拌，得到第一混合物，并将所述第一混合物转移到离心机中，进行第一次离心，固液分离，然后排出上层第一溶液，得到第一水洗物；步骤2，向所述离心机中注入铜离子饱和的酸性溶液，搅拌，进行第二次离心，固液分离，然后排出上层第二溶液，得到精制碱式碳酸铜；步骤3，向反应釜中注入纯水或硫酸铜母液，搅拌的同时向所述反应釜内加入所述精制碱式碳酸铜，混合均匀后，将所述反应釜内温度进行调节，缓慢加入浓硫酸，待反应完毕后，得到第一母液；步骤4，将所述第一母液转移到结晶槽中，在连续搅拌的条件下，降温，所述第一母液中析出五水硫酸铜结晶，得到第一混合物；步骤5，将所述第一混合物转移到沉降槽中，沉降一段时间后，所述五水硫酸铜结晶沉淀至所述沉降槽底部，将底部所述五水硫酸铜结晶及部分第二母液转移到第二离心机中，进行第三次离心，固液分离，排出上层第二母液，得到所述五水硫酸铜结晶，所述沉降槽上部溶液为第二母液，将所述第二母液抽出到暂存槽中存放；步骤6，向所述第二离心机中注入饱和硫酸铜溶液，搅拌均匀后，进行第四次离心，固液分离，排出上层第三溶液，得到电镀级五水硫酸铜湿品；步骤7，对所述电镀级五水硫酸铜湿品进行烘干处理，得到电镀级五水硫酸铜。本专利技术的有益效果：本专利技术以纯水及含铜离子饱和的酸性溶液联合洗涤的操作对粗品碱式碳酸铜进行精制，除掉大部分水溶性及水不溶性杂质，并结合以饱和硫酸铜溶液洗涤五水硫酸铜结晶，可大幅提升五水硫酸铜品位，同时配合独立的硫酸铜母液除钙工艺，可维持生产的连续性，且大幅提高硫酸铜母液循环使用次数，降低生产时的废液处理成本，使产品满足HG-T3592-2010优等品质量标准，解决了现有电镀级五水硫酸铜制备方法中的高成本、工艺流程复杂、废液排放量大的问题，实现母液高循环次数使用、连续结晶的技术效果，用相对简单的工艺保证了产品五水硫酸铜的杂质含量满足国标要求。在一些实施方式中，步骤5中将第二母液抽取到暂存槽中存放，对暂存槽中的第二母液中的钙离子浓度进行取样分析，当钙离子浓度大于钙饱和浓度时，第二母液为钙饱和母液，对第二母液进行除钙处理；当钙离子浓度小于钙饱和浓度时，第二母液作为硫酸铜母液用于所述步骤3中，钙饱和浓度为500ppm。通过对第二母液进行钙离子浓度分析和除钙处理，可以减少第二母液作为硫酸铜母液循环使用时，带入到反应釜内的钙离子杂质。在pH值为酸性的情况下，反应体系中只有钙离子会形成硫酸钙微溶物。当硫酸铜母液中钙离子浓度高于500ppm时，会导致反应体系中新引入的钙无法溶解，而直接形成硫酸钙沉淀，造成第一母液中不溶杂质增多，影响最终五水硫酸铜的质量。在一些实施方式中，除钙处理为用纯水或干净母液对部分第二母液进行替换，并将替换出的部分第二母液作为待除钙母液转移到除钙槽中，用碱性液体调节待除钙母液的pH值，然后在搅拌状态下加入除钙剂，继续搅拌30min后，静置，得到除钙后母液，通过微滤装置对除钙后母液进行过滤，得到干净母液，干净母液作为硫酸铜母液用于步骤3中。利用除钙剂对待除钙母液进行处理，将待除钙母液中的钙离子通过反应生成钙沉淀，然后通过微滤装置对除钙后母液进行过滤，将钙沉淀从除钙后母液中分离出来，得到干净母液，可以减少干净母液中钙离子浓度。实现对第二母液的循环利用。在一些实施方式中，步骤1中纯水与粗品碱式碳酸铜的质量比为0.5:1-5:1。粗品碱式碳酸铜根据制备所用原料或工艺不同，会含有较多的NaCl、NaClO3、Na2CO3、NaHCO3等水溶性杂质以及难溶于水的金属碳酸盐、氢氧化物等杂质。当纯水与粗品碱式碳酸铜的质量比低于0.5:1时，不利于粉末状粗品碱式碳酸铜中可溶性杂质去除；当纯水与粗品碱式碳酸铜的质量比高于5:1时，由于粗品碱式碳酸铜中可溶性杂质总含量在1％wt以内，加入过多的纯水并不会使洗涤更充分，反而造成不必要的浪费。在一些实施方式中，步骤2中铜离子饱和的酸性溶液与粗品碱式碳酸铜的质量比为1:2。第二次以铜离子饱和的酸性溶液洗涤，可以弥补纯水洗涤不能去除粗品碱式碳酸铜中不溶性杂质的不足。第二次洗涤目的为尽可能去除第一水洗物表面残留的水分、同时将部分不溶性杂质溶解去除。在一些实施方式中，铜离子饱和的酸性溶液的pH值为0.1-4.0，铜离子饱和的酸性溶液的离子组成为Cu2+和M2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，其特征在于，包括以下：/n步骤1，取一定量的粗品碱式碳酸铜，向所述粗品碱式碳酸铜中加入一定量的纯水，搅拌，得到第一混合物，并将所述第一混合物转移到离心机中，进行第一次离心，固液分离，然后排出上层第一溶液，得到第一水洗物；/n步骤2，向所述离心机中注入铜离子饱和的酸性溶液，搅拌，进行第二次离心，固液分离，然后排出上层第二溶液，得到精制碱式碳酸铜；/n步骤3，向反应釜中注入纯水或硫酸铜母液，搅拌的同时向所述反应釜内加入所述精制碱式碳酸铜，混合均匀后，将所述反应釜内温度进行调节，缓慢加入浓硫酸，待反应完毕后，得到第一母液；/n步骤4，将所述第一母液转移到结晶槽中，在连续搅拌的条件下，降温，所述第一母液中析出五水硫酸铜结晶，得到第一混合物；/n步骤5，将所述第一混合物转移到沉降槽中，沉降一段时间后，所述五水硫酸铜结晶沉淀至所述沉降槽底部，将底部所述五水硫酸铜结晶及部分第二母液转移到第二离心机中，进行第三次离心，固液分离，排出上层第二母液，得到所述五水硫酸铜结晶，所述沉降槽上部溶液为第二母液，将所述第二母液抽出到暂存槽中存放；/n步骤6，向所述第二离心机中注入饱和硫酸铜溶液，搅拌均匀后，进行第四次离心，固液分离，排出上层第三溶液，得到电镀级五水硫酸铜湿品；/n步骤7，对所述电镀级五水硫酸铜湿品进行烘干处理，得到电镀级五水硫酸铜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，其特征在于，包括以下：
步骤1，取一定量的粗品碱式碳酸铜，向所述粗品碱式碳酸铜中加入一定量的纯水，搅拌，得到第一混合物，并将所述第一混合物转移到离心机中，进行第一次离心，固液分离，然后排出上层第一溶液，得到第一水洗物；
步骤2，向所述离心机中注入铜离子饱和的酸性溶液，搅拌，进行第二次离心，固液分离，然后排出上层第二溶液，得到精制碱式碳酸铜；
步骤3，向反应釜中注入纯水或硫酸铜母液，搅拌的同时向所述反应釜内加入所述精制碱式碳酸铜，混合均匀后，将所述反应釜内温度进行调节，缓慢加入浓硫酸，待反应完毕后，得到第一母液；
步骤4，将所述第一母液转移到结晶槽中，在连续搅拌的条件下，降温，所述第一母液中析出五水硫酸铜结晶，得到第一混合物；
步骤5，将所述第一混合物转移到沉降槽中，沉降一段时间后，所述五水硫酸铜结晶沉淀至所述沉降槽底部，将底部所述五水硫酸铜结晶及部分第二母液转移到第二离心机中，进行第三次离心，固液分离，排出上层第二母液，得到所述五水硫酸铜结晶，所述沉降槽上部溶液为第二母液，将所述第二母液抽出到暂存槽中存放；
步骤6，向所述第二离心机中注入饱和硫酸铜溶液，搅拌均匀后，进行第四次离心，固液分离，排出上层第三溶液，得到电镀级五水硫酸铜湿品；
步骤7，对所述电镀级五水硫酸铜湿品进行烘干处理，得到电镀级五水硫酸铜。


2.根据权利要求1所述的一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，其特征在于，所述步骤5中将所述第二母液抽取到暂存槽中存放，对所述暂存槽中的第二母液中的钙离子浓度进行取样分析，当钙离子浓度大于钙饱和浓度时，所述第二母液为钙饱和母液，对第二母液进行除钙处理；当钙离子浓度小于钙饱和浓度时，所述第二母液作为硫酸铜母液用于所述步骤3中，所述钙饱和浓度为500ppm。


3.根据权利要求2所述的一种粗品碱式碳酸铜制备电镀级五水硫酸铜方法，其特征在于，所述除钙处理为用纯水或干净母液对部分第二母液进行替换，并将替换出的部分第二母液作为待除钙母液转移到除钙槽中，用碱性液体调节所述待除钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧胜，舒良，白坤生，谢彬，叶林，李赳，
申请(专利权)人：东莞秀博瑞殷电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44