一种回转电炉及其制备高活性电镀级氧化铜的方法技术

本发明专利技术公开了一种回转电炉及其制备高活性电镀级氧化铜的方法，所述回转电炉的炉筒外壁上设置至少一个撞击装置，所述的炉筒撞击装置包括中空腔体和球体，中空腔体为一端开口、一端封闭，开口端固定于炉筒外壁，球体活动置于中空腔体内，炉筒旋转过程中球体在中空腔体中上下运动形成与炉筒外壁呈间隙撞击的状态；所述一种制备高活性电镀级氧化铜的方法是以纯铜、液氨和高纯二氧化碳为原料制得高纯碱式碳酸铜，再通过回转电炉煅烧得到高活性电镀级氧化铜，克服了推板窑静态煅烧时低温部分没烧透含量不足，而高温部分已烧死，失去活性、杂质多、生产不连续、周期长、能耗高、成本大等缺点，保证了产品活性，产品质量高、能耗少，成本小，更为环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氧化铜生产领域，特别涉及。
技术介绍
在PCB制造工艺中，传统的电镀工艺是采用铜板做阳极板并补充铜源，因电子元件形状复杂，有孔、有凹凸面等形状，在洞孔中，因电镀液渗透不进去，因而镀不到铜，凸出部分因电流密度大，镀层较厚，凹陷部分电流密度小，镀层较薄，导致产品不合格。目前市场上PCB制造业普遍水平电镀工艺，该工艺克服了传统工艺的缺点，但该工艺必须在电镀液中补加高纯低氯高活性氧化铜，以保证电镀液铜离子浓度，水平电镀工艺所用的氧化铜除高纯度要求外，还要保证氧化铜在电镀液中有足够快的溶解速度，确保氧化铜在电镀液中30秒以内溶解完。关于氧化铜的生产工艺，在目前公开的一些专利技术专利中也有涉及，申请号为01127175.2公开的以硫酸铜及铜料为原料，经80-85°C的低温氧化，经结晶得到硫酸铜，然后与氢氧化钠反应，再经球磨、压滤、洗涤、烘干、粉碎制得活性氧化铜的工艺在制氧化铜过程溶液会出现粘稠状态，要经过多次洗涤工序，因此会产生大量的洗涤废水；申请号为200710076208.1公开的以碱性蚀刻废液经蒸氨生产氧化铜的工艺，由于是用碱性蚀刻废液在高温、强碱状态下长时间蒸氨制得，因此氧化铜活性较低；申请号为200710071896.2公开的用硝酸铜与氢氧化钠反应经压滤、干燥、焙烧制氧化铜工艺，会产生二氧化氮或一氧化氮废气，对环境造成一定的污染；申请号为200810067243.1以合成碱式氯化铜为前驱体，再经过与氢氧化钠反应生产单斜晶系氧化铜的生产工艺，但其活性尚未实验验证。目前水平电镀用氧 化铜也有以碱式碳酸铜为原料制备的，但一是碱式碳酸铜多由传统工艺得到，铁、铅等杂质含量高，二是大部分厂家采用推板窑煅烧设备煅烧碱式碳酸铜制备电镀级氧化铜，该方法存在以下问题:(I)因窑内温度分布不均匀，反应物料物性也不够均匀，低温部分碱式碳酸铜没有烧透含量不足，而高温部分氧化铜已烧死，失去活性；(2)装料匣钵掉渣带入物料杂质硅、铝、钙等污染产品，使电镀级氧化铜的化学成份无法达到指标要求；(3)因物料是固定床，温度分布不均匀，使生产时间长、能耗高；(4)手工操作，劳动强度大，不能实现自动化。综上，开发一种生产成本低、污染小、品质好，活性高的水平电镀用氧化铜的制备方法已成为PCB制造业的迫切需求。
技术实现思路
: 本专利技术克服了现有工艺的缺陷，提供了一种产品纯度高、含氯量少、生产容易洗涤、污染小、成本低并能保证产品活性的一种煅烧碱式碳酸铜的回转电炉及其制备高活性电镀级氧化铜的方法。本专利技术的技术方案如下: 一种回转电炉，其特征在于:所述回转电炉包括螺旋喂料机、窑头箱、驱动装置、炉筒、前支撑轮、电加热保温炉膛、后支撑轮、窑尾箱和底座，炉筒由前支撑轮、后支撑轮支撑，炉筒的前后两端分别安装于窑头箱和窑尾箱中，炉筒中心线与水平面呈一定角度，炉筒位于窑头箱中的一端高于位于窑尾箱中的另一端；驱动炉筒旋转的驱动装置设置于窑头箱与前支撑轮之间；前支撑轮、后支撑轮之间的炉筒筒身外壁设有电加热保温炉膛，所述电加热保温炉膛由外壳、保温层、电加热元件、热电偶测温装置组成，炉筒外壁设有保温层，保温层上由外壳包裹，保温层和炉筒外壁间设有电加热元件以及均匀布置多个热电偶测温装置；炉筒内腔位于电加热保温炉膛的部分由加料端向出料端依次设有I区、2区、3区，电加热保温炉膛由底座支承；螺旋喂料机位于窑头箱前端，出料口位于窑尾箱下端，螺旋喂料机与出料口分别与炉筒两端口连通；前支撑轮、后支撑轮分别与电加热炉膛间的炉筒外壁上设置至少一个撞击装置，所述的炉筒撞击装置包括中空腔体和球体，中空腔体为一端开口、一端封闭，开口端固定于炉筒外壁，球体活动置于中空腔体内，炉筒旋转过程中球体在中空腔体中上下运动形成与炉筒外壁呈间隙撞击的状态，中空腔体垂直设置于炉筒外壁。所述回转电炉工作过程是:开启回转电炉，使电炉炉筒旋转，同时给炉筒预热，所述预热为三阶段预热，第一阶段I区、2区、3区温度为200°C，筒体转速设置为I 3r/min，恒温30min ;第二阶段将将I区、2区、3区温度升高到500°C，转速不变，恒温30min ;第三阶段I区、2区、3区温度升高到500 800°C，且温度由进料口向出料口递减，递减幅度为相邻两区间相差5°C 50°C，保温30 min ;再将高纯碳酸铜以I 5kg/min的加料速度通过螺旋喂料机加入炉筒煅烧，所述煅烧在空气气氛中进行，煅烧时每个区温度设置为500 800°C，煅烧时间0.5 5 h，煅烧时炉筒转速I 5r/min，炉筒旋转过程中，中空腔体随炉筒一起旋转，中空腔体内的球体在中空腔体内作撞击炉筒的运动，从而使物料迅速离开炉筒内壁，由炉筒前端向后端移动，从出料口得到氧化铜，并进一步冷却得氧化铜粉。一种制备高活性电镀级氧化铜的方法，包括以下步骤: (1)在制备容器内预先装入水，向制备容器内通入液氨，使制备容器内氨水浓度达85 135g/L，然后通入高纯二氧化碳制备碳化氨水，同时开启冷却水管阀门通水冷却，将得到的碳化氨水打入贮存容器； (2)将铜料装入化铜池中， 由贮存容器向化铜池注入步骤(I)所得的碳化氨水； (3)封死化铜池盖，鼓入空气反应，反应按如下反应式进行: 2Cu+2 (NH4) 2 C03+02=2Cu (NH3) 2C03 +2H20 当检测到铜氨液中铜离子浓度达85 120g/L时，停止鼓空气，向铜氨液中加入双氧水充分反应后出铜氨料液； (4)将步骤(3)所得的铜氨料液打入过滤器过滤，将滤液注入贮液容器； (5)开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽，将步骤(4)所得的贮液容器中的滤液打入蒸发器，在蒸发器中发生如下蒸氨反应:3Cu (NH3)2CO3 +H2O =2CuC03 Cu (OH) 2+6NH3 t + CO2 t 从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液并打入储料容器； (6)启动离心机将步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液放入离心机，甩尽原有的液体后再用去离子水洗涤后出料； (7)将步骤(6)中离心机所出料装入烘箱，当物料含水<2%时出料； (8)将步骤(7)所得烘干后的物料粉碎，100目过筛，分析，称重，包装，得到高纯碱式碳酸铜；(9)开启回转电炉，将步骤(8)得到的高纯碱式碳酸铜加入回转电炉内煅烧得氧化铜粉并进一步冷却、过筛得氧化铜成品，其反应按如下反应式进行:CuCO3 Cu (OH) 2=2Cu0+C02 丨 +H2O。所述步骤(I)中水的装入量为制备容器的1/2 3/4液位，向制备容器内通入液氨的压力为0.05 0.2MPa ;所述装入制备容器的水为去离子水；通入二氧化碳时压力控制在0.05 0.2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷却水管中通入的冷却水的温度小于15°C。所述步骤(2)中铜料的铜含量> 99.5% ;所述化铜池中的铜的物质的量大于注入化铜池中的碳化氨水所含的碳酸铵的物质的量。所述步骤(3)中鼓入空气反应的时间为5 12小时，铜氨液中加入的双氧水的质量与铜氨液的体积比为I 10 kg /立方米，加入双氧水后的反应时间为2 6小时；所述步骤(4)中过滤器为精密袋式过滤器。所述复式离心薄膜蒸发器包括传动系统以及由上而下依次连接的蒸汽处置室、蒸发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转电炉，其特征在于：所述回转电炉包括螺旋喂料机、窑头箱、驱动装置、炉筒、前支撑轮、电加热保温炉膛、后支撑轮、窑尾箱和底座，炉筒由前支撑轮、后支撑轮支撑，炉筒的前后两端分别安装于窑头箱和窑尾箱中，炉筒中心线与水平面呈一定角度，炉筒位于窑头箱中的一端高于位于窑尾箱中的另一端；驱动炉筒旋转的驱动装置设置于窑头箱与前支撑轮之间；前支撑轮、后支撑轮之间的炉筒筒身外壁设有电加热保温炉膛，所述电加热保温炉膛由外壳、保温层、电加热元件、热电偶测温装置组成，炉筒外壁设有保温层，保温层上由外壳包裹，保温层和炉筒外壁间设有电加热元件以及均匀布置多个热电偶测温装置；炉筒内腔位于电加热保温炉膛的部分由加料端向出料端依次设有1区、2区、3区，电加热保温炉膛由底座支承；螺旋喂料机位于窑头箱前端，出料口位于窑尾箱下端，螺旋喂料机与出料口分别与炉筒两端口连通；前支撑轮、后支撑轮分别与电加热炉膛间的炉筒外壁上设置至少一个撞击装置，所述的炉筒撞击装置包括中空腔体和球体，中空腔体为一端开口、一端封闭，开口端固定于炉筒外壁，球体活动置于中空腔体内，炉筒旋转过程中球体在中空腔体中上下运动形成与炉筒外壁呈间隙撞击的状态，中空腔体垂直设置于炉筒外壁。...

【技术特征摘要】
1.一种回转电炉，其特征在于:所述回转电炉包括螺旋喂料机、窑头箱、驱动装置、炉筒、前支撑轮、电加热保温炉膛、后支撑轮、窑尾箱和底座，炉筒由前支撑轮、后支撑轮支撑，炉筒的前后两端分别安装于窑头箱和窑尾箱中，炉筒中心线与水平面呈一定角度，炉筒位于窑头箱中的一端高于位于窑尾箱中的另一端；驱动炉筒旋转的驱动装置设置于窑头箱与前支撑轮之间；前支撑轮、后支撑轮之间的炉筒筒身外壁设有电加热保温炉膛，所述电加热保温炉膛由外壳、保温层、电加热元件、热电偶测温装置组成，炉筒外壁设有保温层，保温层上由外壳包裹，保温层和炉筒外壁间设有电加热元件以及均匀布置多个热电偶测温装置；炉筒内腔位于电加热保温炉膛的部分由加料端向出料端依次设有I区、2区、3区，电加热保温炉膛由底座支承；螺旋喂料机位于窑头箱前端，出料口位于窑尾箱下端，螺旋喂料机与出料口分别与炉筒两端口连通；前支撑轮、后支撑轮分别与电加热炉膛间的炉筒外壁上设置至少一个撞击装置，所述的炉筒撞击装置包括中空腔体和球体，中空腔体为一端开口、一端封闭，开口端固定于炉筒外壁，球体活动置于中空腔体内，炉筒旋转过程中球体在中空腔体中上下运动形成与炉筒外壁呈间隙撞击的状态，中空腔体垂直设置于炉筒外壁。2.根据权利要求1所述的一种回转电炉，其特征在于:所述回转电炉工作过程是:开启回转电炉，使电炉炉筒旋转，同时给炉筒预热，所述预热为三阶段预热，第一阶段1区、2区、3区温度为200°C，筒体转速设置为1 3r/min，恒温30min ;第二阶段将将1区、2区、3区温度升高到500°C，转速不变，恒温30min ;第三阶段1区、2区、3区温度升高到500 800°C，且温度由进料口向出料口递减，递减幅度为相邻两区间相差5°C 50°C，保温30 min ;再将高纯碳酸铜以1 5kg/min的加料速度通过螺旋喂料机加入炉筒煅烧，所述煅烧在空气气氛中进行，煅烧时每个区温度设置为500 800°C，煅烧时间0.5 5 h，煅烧时炉筒转速1 5r/min，炉筒旋转过程中，中空腔体随炉筒一起旋转，中空腔体内的球体在中空腔体内作撞击炉筒的运动，从而使物料迅速离开炉筒内壁，由炉筒前端向后端移动，从出料口得到氧化铜，并进一步冷却得氧化铜粉。3.一种制备高活性电镀级氧化铜的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)在制备容器内预先装入水，向制备容器内通入液氨，使制备容器内氨水浓度达85 135g/L，然后通入高纯二氧化碳制备碳化氨水，同时开启冷却水管阀门通水冷却，将得到的碳化氨水打入贮存容器； (2)将铜料装入化铜池中，由贮存容器向化铜池注入步骤(1)所得的碳化氨水； (3)封死化铜池盖，鼓入空气反应，当检测到铜氨液中铜离子浓度达85 120g/L时，停止鼓空气，向铜氨液中加入双氧水充分反应后出铜氨料液； (4)将步骤(3)所得的铜氨料液打入过滤器过滤，将滤液注入贮液容器； (5)开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽，将步骤(4)所得的贮液容器中的滤液打入蒸发器，从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液并打入储料容器； (6)启动离心机将步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液放入离心机，甩尽原有的液体后再用去离子水洗涤后出料； (7)将步骤(6)中离心机所出料装入烘箱，当物料含水≤2%时出料； (8)将步骤(7)所得烘干后的物料粉碎，100目过筛，分析，称重，包装，得到高纯碱式碳酸铜； (9)开启回转电炉，将步骤(8)得到的高纯碱式碳酸铜加入回转电炉内煅烧得氧化铜粉并进一步冷却、过筛得氧化铜成品。4.根据权利要求3所述的一种制备高活性电镀级氧化铜的方法，其特征在于:所述步骤(I)中水的装入量为制备容器的1/2 3/4液位，向制备容器内通入液氨的压力为0.05 0.2MPa ;所述装入制备容器的水为去离子水；所述通入二氧化碳的压力为0.05 0.2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷却水管中通入的冷却水的温度小于15°C。5.根据权利要求3所述的一种制备高活性电镀级氧化铜的方法，其特征在于:所述步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金章，刘后传，许明才，
申请(专利权)人：泰兴冶炼厂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32