製造成型銅製品的方法
2023-05-22 22:24:21
專利名稱：製造成型銅製品的方法
技術領域：
本發明涉及一種製造成型銅製品的方法。更具體地說，本發明涉及一種直接從不純的銅原料，例如銅礦石或含銅廢料製造成型銅製品的方法。
背景技術：
使用溶劑電解冶金法(以下有時將稱為「SX-EW」)從礦石和工藝液體中回收銅金屬值的方法是眾所周知的。簡單地說，這種方法是藉助於含銅水溶液來進行的，含銅水溶液是把銅(通常是從礦石中)溶於含水瀝濾液中而成，或是利用含銅地工藝廢液。將所得到的銅值溶液與含有不溶於水的離子交換組分的、不與水溶混的有機溶劑(例如煤油)相混合，該離子交換組分對銅值具有選擇性親合力。離子交換組分從含水溶液中優先萃取銅值。水相和有機相被分離開來。銅貧化了的水溶液通常被稱為「殘廢」液。這殘廢液可作為瀝濾液而再循環利用(在瀝濾工藝過程中)，也可廢棄掉(在例如從工藝廢液中回收銅的工藝過程中)。有機相(其中含有離子交換組分和被萃取的銅值)通常稱為「負荷態有機相」。從負荷態有機相中取出需要的銅值是藉助於將它與含水的反萃取劑混合，反萃取劑中含有強酸(例如硫酸、磷酸、高氯酸)並具有比上述含銅水溶液為低的pH值。含水反萃取劑從負荷態有機相中提取出需要的銅值。有機相和水相被分離開來，而需要的銅值則存在於含水反萃取劑中。所得到的富銅含水反萃取液有時被稱為「電解液」或「富電解液」。貧銅的有機相通常被稱為「貧化有機相」。貧化有機相可再循環利用。可利用已知的「電解冶金法」 (以下有時將稱為「EW」)技術從電解液中回收出純淨的銅。電解冶金法典型地是把銅電鍍在銅始極片或不鏽鋼陰極母板上。從母板每邊取得100磅的陰極所需的電鍍周期約為七天。陰極被從母板的每邊用機械方法剝離下來。所取得的銅產品有時被稱為「陰極銅」。
使用電解澱析法來生產銅粉要用到電解槽，其中包括有陽極、陰極和電解液，電解液中含有銅離子和硫酸鹽離子，還需要電流源。通過在陽極和陰極之間加上電壓，銅粉就澱積在陰極表面上。銅粉可間隔一定的時間取下，也可用連續的方式取下。該過程開始於銅原料進料，銅原料溶解在硫酸中而形成電解液。要求電解液相當純淨，以使銅粉具有足夠的純度來作正常的商業用途，例如做摩擦材料、軸承、合金添加劑、粉末冶金等使用。電解生產銅粉時從電解液內取走的銅，通常都是連續不斷地重新添滿，以保持溶液中銅離子的濃度。電解液的純度和從電解液中取走的銅的替換是藉助於使用較純淨的銅溶陽極來保持的。做陽極用的銅是經事先用電解手段純化、以除去不希望有的雜質的。用電解方法純化的銅通常被重新澆鑄成陽極的形狀，以適於進行銅粉生產。一種替代辦法是用經電解純化過的直徑約半英寸的銅棒，把它截成一英寸長的小棍、也稱為銅子彈，然後把它們放入不溶解的金屬絲網陽極籃中。
在現有技術生產銅粉的電解澱積法中所使用的電解純化銅原料進料，通常是用上述類型的SX-EW技術生產出來的。它們也可用傳統的冶煉和精煉技術來製造。製造銅粉的現有技術電解澱積法在一開始要把銅原料溶解在加熱浸提器內以形成銅離子，這種方法很慢，很難控制，並要求在加熱浸提器內存儲有大量昂貴的純銅。
由於本發明的方法的長處，可以用比現有技術更簡單和更便宜的方式生產出成型銅製品來。本發明的方法所用的銅原料，並不需要象現有技術那樣在製造電解純化銅原料(例如銅子彈、銅線、氧化銅、再生銅等等)時需用的電解冶金、拉延等附加步驟。出乎意料的是，在本發明的方法所用的萃取步驟中帶給製造銅粉的電解液的雜質，並不會使銅製品的性能指標降級。
美國專利5,458,746公開了一種用含銅材料製造銅粉的方法，該方法包括(A)將含銅材料與有效數量的至少一種含水瀝濾液接觸，以把銅離子溶入該瀝濾液中，形成富銅含水瀝濾液；(B)將該富銅含水瀝濾液與有效數量的至少一種不溶於水的萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給萃取劑，以形成富銅萃取劑和貧銅含水瀝濾液，該萃取劑包括(i)至少一種肟，其特徵是有烴鍵，它以至少一個-OH基和至少一個＝NOH基結合在該烴鍵的不同碳原子上，(ii)至少一種β-二酮，或(iii)至少一種離子交換樹脂；(C)將該富銅萃取劑從該貧銅含水瀝濾液中分離出來；(D)將該富銅萃取劑與有效數量的至少一種含水反萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅萃取劑傳輸給該反萃取劑，以形成富銅反萃取液和貧銅萃取劑；(E)將該富銅反萃取液與該貧銅萃取劑分離開來以形成電解液；(F)將該電解液送入電解槽中，電解槽中配備有至少一個陽極和至少一個陰極，並在陽極和陰極之間加上有效數量的電壓，以在陰極上澱積銅金屬粉；以及(G)從陰極上取下銅金屬粉。
發明概述
本發明涉及直接用含銅材料製造成型銅製品的方法，它包括(A)將含銅材料與有效數量的至少一種含水瀝濾液接觸，以把銅離子溶入該瀝濾液中，形成富銅含水瀝濾液；(B)將該富銅含水瀝濾液與有效數量的至少一種不溶於水的萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給萃取劑，以形成富銅萃取劑和貧銅含水瀝濾液；(C)將該富銅萃取劑從該貧銅含水瀝濾液中分離出來；(D)將該富銅萃取劑與有效數量的至少一種含水反萃取劑接觸，以把銅離子從該萃取劑傳輸給該反萃取劑，以形成富銅反萃取液和貧銅萃取劑；(E)將該富銅反萃取液與該貧銅萃取劑分離開來；(F)將該富銅反萃取液在陽極和陰極之間流過，並在該陽極和陰極之間加上有效數量的電壓，以在陰極上澱積銅粉；(G)從陰極上取下銅粉；以及(H)將銅粉擠壓、鍛制或模壓而製成成型銅製品。
本發明的重要優點是，銅製品是用例如銅礦石這樣的銅原料來製造的。它不需要象現有技術那樣首先製造陰極銅、然後再熔化、澆鑄和軋制。
附圖簡述
圖1為說明本發明一種實施方案的流程圖，其中銅被從銅礦石中萃取出來，電解沉積成銅粉，並被擠壓成成型銅製品。
圖2-29、33-36為按照本發明的方法製造的細長擠壓銅製品的橫斷面圖。
圖30示出一種管子或管道組件，它是用可按本發明的方法製造的單個連鎖構件做成的。
圖31和32示出可用來製造圖30中管子或管道組件的連鎖構件的擠壓模具。
優選實施方案描述
含銅材料可以是能萃取銅的任何銅原料。這些原料包括銅礦石、熔爐煙道煙塵、銅膠泥、銅精礦、銅熔爐產物、硫酸銅以及含銅廢料。「含銅廢料」一詞指的是任何固體或液體含銅廢棄材料(例如下腳料、淤渣、工藝排出液等)。這些廢棄材料包括危險品廢料。可使用的廢料特例是處理廢氯化銅浸蝕液所得到的氧化銅。另外，現有技術所用的銅原料如銅子彈、銅線、再生銅等也可使用，但使用這樣的現有技術銅原料時，本發明方法的經濟優越性就降低了。
在一種實施方案中，可用露天礦中的銅礦石作為含銅材料。礦石被運到堆浸坑中，該坑典型地建在下埋例如厚的高密度聚乙烯襯裡的區域，以防瀝濾液體被流失到周圍水域中去。典型的堆浸坑的表面積例如約為125,000平方英尺，可包容約110,000噸礦石。隨著瀝濾的進展和在老的堆浸坑上建起了新的堆浸坑，它就變得越來越高，最終可達到例如250英尺或以上的高度。在新建成的堆浸坑表面上被裝上管道網和搖擺噴灑器，並連續地噴灑著硫酸稀溶液，噴灑速率例如約為每平方英尺表面積每分鐘0.8加侖。瀝濾液滲濾透過堆浸坑，溶解礦石中的銅，從堆浸坑底部流出富銅含水瀝濾液，排入一個集液池，並被泵往送料池，以備用本發明的方法作下一步處理。
在某些採礦作業中可使用現場瀝濾法來從銅礦石中萃取銅值。用該方法所得到的富銅瀝濾液可作為含銅材料用於本發明的方法。當酸溶氧化物礦藏位於露天開採區以下並在地下礦井的貧礦層以上，或者當礦物埋藏過深不能用露天開採法經濟地開採時，都可使用現場瀝濾法。可往這個區域內打注入井，深度可約為例如1000英尺。井中裝入聚氯乙烯管，管的底部開有割口，以使溶液能進入礦石。根據打井區域的滲透性，以一定的速率往每個井中注入稀硫酸瀝濾液。瀝濾液滲濾入整個礦石區，溶解銅礦石，並流入準備好的集液區。集液區可以是例如地下礦井的運輸平巷。所產生出來的含銅含水瀝濾液可用耐腐蝕泵系統泵上地面使用它的地方，以便用作本發明的方法的含銅材料。
在又用堆浸坑又用現場瀝濾法的開採作業中，兩者出來的含銅瀝濾液(有時稱為富瀝濾液)可以合併起來並用作本發明的方法的含銅材料。
在本發明的方法的(A)步驟中使用的含水瀝濾液優選用硫酸溶液、滷化物酸溶液(CHl，HF，HBr等)或氨溶液。硫酸溶液或滷化物酸溶液通常具有的硫酸或滷化物酸濃度在約每升5至50克的範圍內，在一個實施方案中為約每升5至40克，在另一實施方案中為約每升10至30克。
氨溶液通常具有的氨濃度在約每升20至140克的範圍內，在一個實施方案中為約每升30至90克。該溶液的pH值通常是在約7至11的範圍內，在一個實施方案中為約8至9。
在(A)步驟中形成的富銅含水瀝濾液或富瀝濾液通常具有的銅離子濃度在約每升0.8至5克的範圍內，在一個實施方案中為約每升1克至3克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為硫酸溶液時，在富銅含水瀝濾液中游離硫酸的濃度通常約為每升5至30克，而在一個實施方案中為約每升10至20克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為氨溶液時，在富銅含水瀝濾液中游離氨的濃度通常為約每升10至130克，而在一個實施方案中為約每升30至90克。
在本發明的方法的(B)步驟中所用的不溶於水的萃取劑可以是任何不溶於水而能從含水介質中萃取銅的萃取劑。在一個實施方案中是把萃取劑溶解在不與水混溶的有機溶劑中。(術語「不溶於水」和「不與水混溶」是指那些組合物，它們在25℃下溶於水的量不會高於每升約1克)。該溶劑可以是任何不與水混溶的萃取劑溶劑，可使用煤油、汽油、甲苯、二甲苯、萘、燃料油、柴油等，優選是煤油。可用的煤油的例子為SX-7和SX-12，該產品可從Phillips Petroleum公司購得。
在一個實施方案中，萃取劑是含有至少兩個結合在烴鍵不同碳原子上的官能團的有機化合物，一個官能團是-OH，另一個官能團是＝NOH。這種化合物可被稱為肟。
在一個實施方案中，萃取劑是用下列化學式代表的肟
式中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7獨自是氫或烴基基團。烴基基團可獨自具有1到約12個碳原子，而在一個方案中為1到約6個碳原子。在一個實施方案中，R1和R4都是丁基；R2、R3和R6都是氫；而R5和R7都是乙基。這種結構的化合物可從Henkel Corporation公司購得，其商品代號為LIX63。
在一個實施方案中，其萃取劑是用下述化學式代表的肟
式中R1和R2獨自為氫或烴基基團。適用的實施方案包括其中的R1為烷基基團，具有約6個到約20個碳原子，在一個實施方案中為約9個到約12個碳原子；R2是氫，是具有1個到約4個碳原子的烷基基團，而在一個方案中為1或2個碳原子，或R2為苯基。苯基基團可被取代或未被取代，優選是未被取代的。基於上列化學式的下述化合物可用於本發明的方法並可從Henkel Corporation公司購得，其商品代號如下
商品代號 R1 R2
LIX 65壬基苯基
LIX 84壬基甲基
LIX 860 十二烷基氫
其它可從Henkel Corporation公司購得的有用商品材料包括LIX64N(標明為LIX65和LIX63的混合物)；和LIX864和LIX984(標明為LIX860和LIX84的混合物)。
在一個實施方案中，其萃取劑是β-二酮。這種化合物可用下述化學式來表示
其中R1和R2是獨立的烷基或芳基基團。烷基基團通常含有1約10個碳原子。芳基基團通常是苯基。一種能從Henkel Corporation公司購得的相當於上述化學式的商品萃取劑為LIX-54。當本發明的方法的(A)步驟中使用的瀝濾液為氨溶液時，β-二酮是用得上的。
萃取劑在有機溶液中的濃度通常是在重量百分數的約2％至約40％的範圍內。在一個實施方案中，有機溶液含有約5％至約10％、或者約6％至8％，或者約7％的重量百分數的LIX984，其剩餘部分為SX-7。
在一個實施方案中，萃取劑為離子交換樹脂。樹脂典型地是小顆粒的或珠狀的材料，它由兩個主要部分構成一部分為用作構架的樹脂基體，另一部分為用作官能部分的離子活性基團。官能團通常是從能與銅離子反應的官能團中選取。這種官能團的例子包括-SO3-，-COO-，
和
適用的樹脂基體包括苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物。可從商業上購得的適用樹脂包括IRC-718(Rohm&Haas公司產品，標明為叔胺取代的苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物)、IR-200(Rohm&Haas公司產品，標明為磺化的苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物)、IR-120(Rohm&Haas公司產品，標明為磺化的苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物)、XFS4196(Dow公司產品，標明為大孔型聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚物，其上結合有N-(2-羥乙基)-吡啶甲基胺)、和XFS43084(Dow公司產品，標明為大孔型聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚物，其上結合有N-(2-羥丙基)-吡啶甲基胺)。這些樹脂在本發明的方法中典型地是用作固定床和移動床。在本發明的方法的(B)步驟中，把該樹脂與從(A)步驟來的富銅含水瀝濾液接觸，接觸要充分以把銅離子從瀝濾液傳輸到樹脂上。然後該富銅樹脂在(D)步驟中被反萃取而提供出可在(B)步驟中使用的貧銅樹脂。
在本發明的方法的(C)步驟中被分離出來的富銅萃取劑，典型地具有的銅的濃度範圍為每升萃取劑約1到6克，在一個實施方案中為每升萃取劑約2到4克。在(C)步驟中分離開來的貧銅含水瀝濾液，典型地具有的銅離子濃度範圍為每升約0.01到0.8克，在一個實施方案中為每升約0.04到0.2克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為硫酸溶液時，在(C)步驟中被分離開來的貧銅含水瀝濾液中的游離硫酸濃度通常為每升約5到50克，在一個實施方案中為每升約5到40克，在一個實施方案中為每升約10到30克。在當(A)步驟中使用的瀝濾液為氨溶液時，在(C)步驟中被分離開來的貧銅含水瀝濾液中的游離氨的濃度通常為每升約10到130克，在一個實施方案中為每升約30到90克。
在一個實施方案中，本發明的方法的接觸和分離步驟(B)和(C)是分兩個階段進行的。在該實施方案中，(B-1)和(B-2)是接觸步驟，而(C-1)和(C-2)的分離步驟。因此，在該實施方案中，本發明的方法有下列程序(A)、(B-1)、(C-1)、(B-2)、(C-2)、(D)、(E)、(F)、(G)和(H)，工藝流程從幾個重複循環的步驟再走向別的步驟。(B-1)是將(A)步驟中形成的富銅含水瀝濾液與有效數量的至少一種從(C-2)步驟來的含銅的不溶於水的萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給含銅萃取劑，以形成富銅萃取劑和第一貧銅含水瀝濾液。(C-1)是將(B-1)步驟中形成的富銅萃取劑從在(B-1)步驟中形成的第一貧銅含水瀝濾液中分離出來。在(C-1)步驟中分離出來的富銅萃取劑通常具有的銅濃度範圍為每升萃取劑約1到6克，在一個實施方案中為每升萃取劑約2到4克。在(C-1)步驟中分離出來的第一貧銅含水瀝濾液通常具有的銅離子濃度範圍為每升約0.4到4克，在一個實施方案中為約0.5到2.4克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為硫酸溶液時，在(C-1)步驟中分離出來的第一貧銅含水瀝濾液中的銅離子濃度為每升約5到50克，在一個實施方案中為每升約5到30克，而在另一個實施方案中為每升約10到30克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為氨溶液時，在(C-1)步驟中分離出來的第一貧銅含水瀝濾液中游離氨的濃度為每升約10到130克，在一個實施方案中為每升約30到90克。
(B-2)是將(C-1)步驟中分離出來的第一貧銅含水瀝濾液與有效數量的從(E)步驟出來的至少一種的貧銅萃取劑接觸，以把銅離子從該第一貧銅含水瀝濾液傳輸到該貧銅萃取劑上，以形成含銅萃取劑和第二貧銅含水瀝濾液。(C-2)是將(B-2)步驟中形成的含銅萃取劑從(B-2)步驟中形成的第二貧銅含水濾液中分離出來。在(C-2)步驟中分離出來的含銅萃取劑通常具有的銅的濃度範圍為每升萃取劑約0.4到4克，在一個實施方案中為每升萃取劑約1到2.4克。在(C-2)步驟中分離出來的第二貧銅含水瀝濾液通常具有的銅離子濃度範圍為每升約0.01到0.8克，在一個實施方案中為每升約0.04到0.2克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為硫酸溶液時，在(C-2)步驟中分離出來的第二貧銅含水瀝濾液中的游離硫酸的濃度通常為每升約5到50克，在一個實施方案中為每升約5到40克，而在另一個實施方案中為每升約10到30克。當在(A)步驟中使用的瀝濾液為氨溶液時，在(C-2)步驟中分離出來的第二貧銅含水瀝濾液中游離氨的濃度通常為每升約10到130克，在一個實施方案中為每升約30到90克。
在本發明的方法的(D)步驟中使用的反萃取劑是硫酸溶液，它的游離硫酸濃度範圍通常為每升約80到300克，在一個實施方案中為每升約150到250克。在(D)步驟中形成的富銅反萃取液所具有的銅離子濃度範圍通常為每升約1到60克，在一個實施方案中為每升約5到15克；而游離硫酸的濃度範圍通常為每升約70到290克，在一個實施方案中為每升約140到240克。
本發明的方法的電解澱積步驟(F)和(G)是將(E)步驟出來的富銅反萃取液送進電解槽或電冶槽，並把銅電解澱積在槽中的陰極上。在電解槽或電冶槽中被處理的富銅反萃取液可被稱為富銅反萃取液或電解液。在一個實施方案中，該電解液在被送入電解槽以前要經過一次淨化或過濾處理過程。電解槽中使用的電流可以是直流電或帶直流偏流的交流電。被澱積在陰極上的銅是以銅粉的形式出現的。
電解澱積步驟(F)和(G)是在裝備有至少一個陽極和至少一個陰極的電解槽中進行的。陰極可用鈦或不鏽鋼來製造。在一個實施方案中，陽極是尺寸穩定的不溶性陽極。這樣的陽極的例子是鍍有鉑族金屬或金屬氧化物的鈦陽極。可用的鉑族金屬和金屬氧化物包括Pt、Ir、Ru、Rh、Pd和Os，優選的是Pt和Ir。這種陽極不會汙染電解液，而且，在一個實施方案中，為了提供高純度的銅，使用這樣的陽極是至關重要的。流過電解槽的電解液的流量應當足夠，以保持入槽電解液與出槽電解液之間具有恆定的必需的銅離子濃度差。通常這一銅離子濃度差為每升約1到10克，在一個實施方案中為每升約1到3克，是入槽電解液的銅離子濃度大於出槽電解液。有利的是，在陽極和陰極之間的流動是靠自然對流來實現的。電解液通常具有的游離硫酸濃度範圍為每升約70到300克，在一個實施方案中為每升約140到250克。電解槽中電解液的溫度範圍通常為約20℃到65℃，在一個實施方案中為約30℃到45℃。銅離子濃度的範圍通常是在每升約1到60克，在一個實施方案中為每升約4到15克。游離氯離子的濃度通常高達約300ppm，在一個實施方案中高達約150ppm，另一實施方案中高達約100ppm。在一個實施方案中，游離氯離子的濃度高達約20ppm，而在另一個實施方案中高達約10ppm，在另一實施方案中高達約5ppm，在另一實施方案中高達約2ppm。在一個實施方案中，游離氯離子濃度小於約1ppm，在另一實施方案中小於約0.5ppm，或小於約0.2ppm，或小於約0.1ppm，而在另一實施方案中為零或基本上為零。雜質的含量通常是在不大於每升20克的水平，而在一個實施方案中雜質高達每升約10克。電流密度的範圍通常為每平方英尺約20到300安培，在一個實施為每平方英尺約30到200安培。
在電解澱積中，可往電解液中加入一種或一種以上的添加劑，以改變銅金屬粉的特性。這些添加劑包括從膠原蛋白衍生出來的明膠，它的一個例子是動物膠。在一個實施方案中，可加入氯離子以增進粉粒的樹枝狀特性並增加精粉的產量。可加入硫酸鈉以降低陰極電流密度。增大硫酸鈉的量往往會使銅粉的顆粒尺寸變小。可往電解液中加入磺酸鹽，以獲得更粗的銅粉。這樣的磺酸鹽的例子包括Orzan-A(Tembind公司產品，標明為磺化銨)。這些添加劑典型地以高達每升約20克的濃度水平加到電解液中，更優選高達每升約10克。
在一個實施方案中，電解液內含有一種或一種以上的含活性硫物質。術語「含活性硫物質」是指這樣的物質，它的特徵是通常含有一個二價的硫原子，該硫原子的兩個鍵直接與一個碳原子連結，同時還有一個或一個以上的氮原子直接與該碳原子連結。在這一化合物基團中，雙鍵可能在某些情況下存在於或變動於硫或氮原子與碳原子之間。硫脲是一種有用的含活性硫物質。具有
環的硫脲和具有S＝C＝N-基團的異硫氰酸鹽都是有用的。烯丙基硫脲和氨基硫脲也是有用的。含活性硫物質必須能溶於電解液並能與其它組分配伍。電解澱積時電解液中含活性硫物質的濃度通常可高達約20ppm，在一個實施方案中，則在約高達10ppm的範圍內。
在一個實施方案中，電解液內含有至少一種三唑。添加這種三唑可減低銅粉的樹枝狀性質，可使生產出來的銅粉顆粒更圓更密實。這種顆粒的特徵是比用傳統技術製得的銅粉具有更高的密度(例如，超過約2g/cc)和更高的流動速度。適用的三唑包括苯並三唑和被取代了的苯並三唑。適用的化合物的例子有苯並三唑、烷基取代了的苯並三唑(例如甲苯基三唑、乙基苯並三唑、己基苯並三唑、辛基苯並三唑等)、芳基取代了的苯並三唑(例如苯基苯並三唑等)和烷芳基或芳烷基取代了的苯並三唑，以及其它被取代了的苯並三唑，其中的取代基可以是例如羥基、氫硫基、烷氧基、滷基(例如氯)、硝基、羧基或烷脂基。烷基苯並三唑包括其中的烷基基團含有1到約20個碳原子者，而在一個實施方案中包括含有1到約8個碳原子者。苯並三唑、甲苯基三唑和被羧基取代了的苯並三唑都是適用的，以苯並三唑尤其適用。電解液中這些三唑的濃度，在一實施方案中高達約500ppm，一實施方案為約1到約250ppm，一實施方案為約10到約150ppm，一實施方案為約25到約100ppm。
在電解澱積步驟(F)中，優選將應用電流密度(I)對擴散極限電流密度(IL)之比保持在0.8或更高些，在一個實施方案中保持約0.9或更高些。
在一個實施方案中，下述參數值是適用於電解澱積的銅粉的
參數 數值
I(安/cm2) 0.060
n(當量/摩爾)2
D(cm2/秒) 1.6×10-5
C°(摩爾/cm3，Cu+2(如CuSO4)) 1.57×10-4
溫度(℃)38
游離硫酸(克/升) 175
運動粘度(cm2/秒) 0.0126
流動速度(cm/秒) 自然對流
陰極上的銅粉可用刷洗、刮削、振動或其它機械的和/或電氣的本領域已知的技術取下來。銅粉還可用在陰極上加反向電流的方法除下。顆粒的大小可用控制取下銅粉的間隔時間的長短來控制，間隔時間增長，銅粉就變粗。同樣，隨著間隔時間增長，表觀密度也加大。
在一個實施方案中，使用了一系列的碟形旋轉式陰極，這種陰極部分地浸在電解液中。這種類型的陰極例如在美國專利3,616,277中已經公開過，由於它公開了這種碟形陰極，因此在本說明書中作為參考資料列入。隨著這些陰極穿過電解液旋轉，銅粉就澱積在碟形陰極上。使用例如鈦製作的陰極和不溶解的陽極(例如鍍鉑的鈦)在電解槽中的布置是互相隔離的。銅粉不斷地澱積在陰極上並且不斷地用刮刀刮下，刮刀可用塑料或不鏽鋼製造，安裝在電解槽中電解液液面上方靠近陰極的地方。
在一個實施方案中，在本發明的方法的(G)步驟中被取下的銅金屬粉要經充分洗滌以除去電解液，電解液是會引起銅粉氧化的。可用很多種方法來洗滌銅粉。一種方法是使銅粉離心旋轉甩去電解液，洗滌銅粉，然後使銅粉脫水。
在一個實施方案中，銅粉被輸送到一個大槽中，加水做成淤漿，然後把淤漿泵入過濾器。在過濾器中，將銅粉脫水，洗滌數次，再重新脫水。在這個過程中可添加穩定劑以減少氧化。這種穩定劑的例子包括明膠(例如動物膠)的水溶液。在洗滌或隨後處理銅粉時加入抗氧化劑也可保護銅粉不受氧化。抗氧化劑包括上述的一種或一種以上的三唑，苯並三唑是可用的。
在洗滌和脫水後，可將銅粉進行一次熱處理，熱處理會改變銅金屬粉的某些特性，特別是它的顆粒大小和形狀、表觀密度和生坯強度。在一個實施方案中，銅粉是在鋼絲網運輸帶電爐上進行熱處理。為了防止銅粉穿過運輸帶掉落下來，可在運輸帶上先鋪一層連續的溼強度高的紙，然後再把銅粉輸送到紙上。用一個輥子壓迫粉末以改善熱交換。當進入電爐後，水被驅散而紙被燒掉，但紙並不是在銅粉充分燒結以前就燒掉，以防穿過帶子掉下。爐中大氣是在發熱氣體裝置中產生的，其中由天然氣和空氣混合以產生出含有例如約17％的氫、約12％的CO、約4％的CO2、其餘部分為氮的大氣。該氣體通過一個冷卻器後進入爐中。在冷卻器中，氣體被冷卻(例如冷卻到約-22℃到-40℃)，氣體中的水被冷凝，因此就降低了它的露點。氣體從出料端進入電爐，由於氣體是冷卻過的，所以能幫助冷卻銅粉餅。電爐中的作業烤乾了銅粉、改變了顆粒的形狀、減少了氧化物並燒結了精粉。出料溫度是足夠低的，它可防止銅粉餅再次被氧化。藉助於在約250℃到約900℃之間變動爐溫，在一個實施方案中在約370℃到650℃間變動爐溫，以及變動暴露的時間，就可改變精粉的含量、表觀密度和尺寸指標。在完成熱處理作業後，所得到的銅粉餅就被打碎並作好研磨的準備。
研磨可在例如高速的、水冷卻的錘式研磨機上進行，進料速率、研磨速度、研磨機下的篩孔大小可加變動，以取得所需的銅粉特性。從研磨機出來的銅粉可被送入篩子，在此把顆粒按大小分成組。100目的粉可在空氣分類機中分類出來，而細粒可混合在最終銅粉產品中。篩上料可返回研磨機進行附加研磨。另一種辦法是把過小或過大或兩者一起都合併在步驟(E)中分離出來的第一電解液中。在研磨和分級作業中生產出來的銅金屬粉可儲存在桶中，其中加入乾燥劑如矽膠或樟腦，以防止或減少氧化。
在一個實施方案中，被洗滌和脫水後的溼銅粉是在還原爐氣中、在低於約375℃下進行熱處理，一實施方案為低於約325℃，一實施方案為約150℃到約375℃的範圍內，一實施方案為約175℃到325℃的範圍內。還原爐氣可以是氫、氫氮混合氣、離解的氨、一氧化碳、放熱型轉化氣體、吸熱型轉化氣體等等。放熱型轉化氣體和吸熱型轉化氣體是特別有用的。在這些條件下進行操作，就可減少或消除燒結餅的形成，而通常需要的隨後的燒結和研磨步驟也就可以消除了。
在一個實施方案中，銅粉被與反應性元素的氧化物混合而形成彌散強化銅，這種反應性元素是從下列一組元素中選取鋁、矽、鈹、鎂、釷、鋯或釔，優選用鋁。這可用任何已知的形成彌散強化銅的技術來進行，包括把銅粉與反應性元素氧化物的顆粒進行簡單的機械混合、利用高能量的研磨機進行機械熔結，以及對稀釋的固溶體合金中的反應性元素進行選擇性的分子內氧化作用。彌散強化銅通常含有高達重量的約3％的反應性元素，一實施方案為重量的約2％，一實施方案為重量的約0.1到1.5％。在一個實施方案中，彌散強化銅中包括有精細的、均勻的反應性元素氧化物(例如氧化鋁)分散在銅胎體中，顆粒大小的範圍為約30到約120埃，顆粒間的間隔的範圍為約500到約1000埃。反應性元素氧化物的顆粒是堅硬的，在高溫下具有熱穩定性，即使在溫度接近銅的熔點時也能保持原有的顆粒大小和顆粒間間距。彌散強化銅呈現出高強度、高導電率和高導熱率的難得的結合。這些材料在較長時間暴露於接近銅胎體熔點溫度之後仍有能力保持大部分這些特性，因此可顯著地擴展銅的使用溫度範圍。這些特性也使利用高溫連接法如釺焊來製造零件而不損害其強度成為可能。它還可被用於高作業溫度的用途。
用本發明的方法生產的銅製品的特性取決於許多操作指標，因而也可以藉助於改變某些工藝變化因素來加以控制。例如，純度可以很高，銅含量可超過例如重量的約99.5％，或重量的約99.9％，如果要求這樣高的純度水平的話。在這方面，本發明的方法的優點是，在(F)步驟中使用的反萃取液或電解液的純度水平是可控的，而從上面的接觸步驟轉入電解液中的有機物質通常卻不會對所生產的銅製品的特性產生負面影響。還有可能生產出較低純度水平的銅製品，例如低到95％重量百分數的銅，或97％重量百分數的銅，或99％重量百分數的銅，如果經濟上或要求上允許生產出的銅製品是這樣低的純度水平的話。
銅粉的顆粒大小的分布是可以選擇的，以滿足製造成型銅製品的要求，而且分布的變動範圍可以很寬。例如，325目的部分可從重量百分數的5％變到90％。銅粉的表觀密度的變動範圍，例如可從約0.5到約4克/cm3，在一個實施方案中可從約1到3克/cm3。50克的樣品典型的流動速率為約10到約75秒，在一個實施方案中為約20到約65秒。
生材密度是壓制壓力的函數。例如，當壓制壓力從約每平方英寸約20噸增加到約40噸時，生材密度即可從7克/cm3增加到約8克/cm3。生坯強度隨著壓制壓力而增大。例如，當壓制壓力從每平方英寸約20噸增大到40噸時，生坯強度即可從小於約2200磅/平方英寸增大到約3500磅/平方英寸。澱積在陰極上的銅粉的顆粒形狀通常是樹枝狀的。但在以後的加工作業中，樹枝狀晶體趨向於變成圓形晶體。
在(H)步驟中，銅粉被通過模具擠壓、鍛制或模壓成要求形狀的銅製品。在一個實施方案中，銅粉被用機動轉鼓和成型進料槽摩擦擠壓而製成要求斷面形狀和尺寸的細長製品。在該實施方案中，摩擦力產生於轉鼓，它把銅粉壓實並形成銅製品。在一個實施方案中，製品斷面具有的直徑或主要尺寸可達約6英寸，另一實施方案則約為0.2到3英寸。在一個實施方案中，成型銅製品被拉伸或輥軋以改變其形狀或尺寸。例如，成型銅製品可用一個或一系列的互成直角的四輥輪滾軋機輥軋成要求的形狀和尺寸。成型製品可用拉模拉製成要求斷面形狀和尺寸的模壓產品。
一般來說，按照本發明的方法所生產的銅製品可具有任何形狀。這些形狀包括圖2-29、3-36所示出的那些形狀，這些都是細長模壓銅製品的斷面形狀。銅製品可用於建築和裝飾。可製造任何直徑和壁厚的銅管道和銅管(例如無縫管和管道、翅片管等)。可製造管子和管道的配件例如彎頭、肘管、T形管、異徑接頭、接頭、支架等等。可製造例如墊片、閥門部件、散熱翅片等等銅製品。可製造電氣和電子部件和構件如接插件、匯流條等等。可製造還需進一步成型加工成最終要求產品的中間成型製品。
可製造的製品包括管子和管道(圖2、35、和36)、以及圓棒和圓柱體，其上或穿過其內有或沒有一個或多個孔洞、中心孔或凹坑(圖12和34)。可製造的製品還包括細長的模壓製品，它們具有的斷面形狀有半圓形(圖22)、正方形(圖4和6)、長方形(圖3)、跑道形(圖5)、平板形(圖7)、L形(圖8)、U形(圖9、26、27)、T形(圖13)、I形(圖14)、多邊形(圖10、11、19、20、21)、十字形(圖15、17、18、24和33)、星形(圖16)、帶肋板片(圖23)。成型製品可以是密實斷面的或實心的，也可以是在其上或穿過其內有一個或多個孔洞、中心孔或凹坑的(例如圖2、12和33-36)。這些製品可以是有刃口的(例如圖4)，也可以是圓角的(例如圖6)。
在一個實施方案中，圖30所示的管子200是由一套單個的互相連鎖的管子構件201構成的，這種管子也可用本發明的方法來製造。單個的互相連鎖的管子構件201可用圖31和32所示的模具來模壓。
在一個實施方案中，銅粉是彌散強化銅的形式，用它可製造的成型銅製品包括電阻焊電極、白熾燈引線、直升機電機整流子、繼電器簧片和觸點支撐片(這是在固定觸點之間動作的帶電臂，用它來接通或斷開電路)、連續鑄模、黑茲利特連鑄機的側擋塊、氣體保護金屬極電弧焊噴嘴、滾焊機輪、大電流焊機電纜、微波管構件、電氣接插件等等。
在一個實施方案中，生產出來的成型製品要用已知的化學的、電解拋光的或機械的技術進行清洗。化學清洗是藉助於把製品通過硝酸的或熱(例如約25℃到70℃)硫酸的浸蝕或酸洗浴來實現。電解拋光可利用電流和硫酸來實現。機械清洗可藉助於刷子等物從製品表面上除去毛刺和類似的粗糙部分來實現。在一個實施方案中，製品被用苛性鈉來除去油脂，用熱(例如約35℃)硫酸洗滌、漂洗、酸洗，用硫酸電解拋光並漂洗和乾燥。
現在請參看圖1，銅被從瀝濾堆坑10萃取出來並按照本發明的方法進行處理而生產出模壓銅製品12。在該實施方案中，本方法使用的設備有沉降槽14、15和16，集液池17，攪拌器18、20和22，電解槽124，其中包括互相隔離的陰極126和不溶解的陽極128，循環運輸帶130和146，過濾器132，漂洗和脫水單元134，儲料鬥136，撒粉鬥145，電爐148，冷卻室150，燒結餅破碎機152，以及模壓機154。在該實施方案中，本發明的方法的步驟(A)是在瀝濾堆坑10進行。步驟(B)和(C)分兩個階段利用攪拌器18和20以及沉降槽14和15進行。步驟(D)和(E)是利用攪拌器22和沉降槽16進行。步驟(F)和(G)是利用電解槽124和運輸帶130進行。步驟(H)是利用模壓機154進行。
從管路40來的含水瀝濾液被噴灑在瀝濾堆坑10的表面上。瀝濾液為硫酸溶液，硫酸的濃度範圍通常為每升約5到約50克，一實施方案為每升約5到約40克，一實施方案為每升約10到約30克。瀝濾液向下滲濾穿過整個堆坑，溶解礦石中的銅，作為富銅含水瀝濾液流過堆坑空間11，通過管路13進入集液池17，並從這裡被通過管路41泵入攪拌器20。被泵入攪拌器20的富銅含水瀝濾液中銅離子的濃度範圍通常為每升約0.8到約5克，一實施方案為每升約1到約3克；游離硫酸的濃度範圍通常為每升約5到約30克，一實施方案為每升約10到約20克。在攪拌器20中，富銅含水瀝濾液與通過管路79、80和42從沉降池15的圍堰78中泵入攪拌器20的含銅有機溶液混合。被加入攪拌器20中的含銅有機溶液中銅的濃度通常為每升有機溶液中的萃取劑約0.5到約4克，一實施方案為每升有機溶液中的萃取劑約1到約2.4克。在攪拌器20內的混合過程中，形成了有機相和水相併互相摻和。銅離子被從水相傳輸到有機相。該混合液被通過管路43從攪拌器20泵入沉降池14。在沉降池14內，水相和有機相分開，有機相在頂層，水相在底層。有機相集中在圍堰48中並被通過管路49、50和51泵入攪拌器22。該有機相是富銅有機溶液(可被稱為負荷態有機相)。該富銅有機溶液所具有的銅的濃度範圍通常為每升有機溶液中的萃取劑約1到約6克，一實施方案為每升有機溶液中的萃取劑約2到約4克。
在攪拌器22中，富銅有機溶液與貧銅反萃取液混合。貧銅反萃取液(可被稱為貧瘠電解液)產生於電解槽124中，並通過管路160、162、164、166、58和60被泵入攪拌器22。該貧銅反萃取液所具有的游離硫酸濃度範圍通常為每升約80到約300克，一實施方案為每升約150到約250克；而銅離子濃度的範圍通常為每升約1到約50克，一實施方案為每升約4到約12克。新的反萃取液的補給可通過管路62加到管路60中。富銅有機液和貧銅反萃取液在攪拌器22中混合的結果是形成了與水相混合的有機相。銅離子被從水相傳輸給有機相。混合液被通過管路63從攪拌器22泵入沉降池16。在沉降池16中，有機相和水相分開，有機相被集中在圍堰64中。該有機相是貧銅有機液(有時被稱為貧化有機相)。該貧銅有機液所具有的銅的密度範圍通常為每升有機液中的萃取劑約0.5到約2克，一實施方案為每升有機液中的萃取劑約0.9到約1.5克。貧銅有機液被通過管路65、66、68和70從沉降池16泵到攪拌器18中。新的有機液的補給可通過管路72加到管路70中。
含銅含水瀝濾液被通過管路73、74、75和76從沉降池14泵到攪拌器18中。該含銅含水瀝濾液所具有的銅離子濃度範圍通常為每升約0.4到約4克，一實施方案為約0.5到約2.4克；而游離硫酸的濃度範圍通常為每升約5到約50克，一實施方案為每升約5到約30克，一實施方案為每升約10到約20克。在攪拌器18中，形成了有機相和水相併互相摻和，銅離子被從水相傳輸到有機相。混合液被通過管路77泵入沉降池15。在沉降池15中，有機相與水相分開，有機相被集中在圍堰78中。該有機相即是含銅有機液，被通過管道79、80和42從沉降池15泵入攪拌器20中。該含銅有機液所具有的銅的濃度範圍為每升有機液中的萃取劑約0.5到約4克，一實施方案為每升有機液中的萃取劑約1到約2.4克。沉降池15中的水相是貧銅含水瀝濾液，它被通過管道81和82泵到管道40中，又從這裡被噴灑到瀝濾堆坑10上。新的瀝濾液的補給可通過管路83加入到管路82中。
在沉降池16中分離出來的水相是富銅反萃取液。它被通過管路85和86從沉降池泵入過濾器132，又從過濾器132通過管路87和88進入電解池124。該富銅反萃取液所具有的銅離子濃度範圍通常為每升約1到約60克，一實施方案為每升約5到約15克；而游離硫酸的濃度範圍通常為每升約70到約290克，一實施方案為每升約140到約240克。進入電解槽124的富銅反萃取液可被稱為電解液125。
電解液125具有的銅離子濃度範圍通常為每升約1到約60克，一實施方案為每升約4到約15克；而游離硫酸的濃度範圍通常為每升約70到約300克，一實施方案為每升約140到約250克。電解液125藉助於自然對流在分隔開的陰極126和陽極128之間流動。當在陽極128和陰極126之間施加電壓時，就在陰極上發生銅金屬的電解澱積。電解澱積的銅粉129被用機械刮削器(圖中未示)從陰極126上刮下，並被循環運輸帶130輸送到漂洗和脫水單元134。
電解液125在電解槽124中轉變成為貧銅電解液並被通過管路160從電解槽124中抽出。在管路160中的貧銅電解液具有的銅離子濃度範圍通常為每升約1到約50克，一實施方案為每升約4到約12克；而游離硫酸的濃度範圍通常為每升約80到約300克，一實施方案為每升約150到約250克。該貧銅電解液或者是(1)通過管路160、170、171和88重新循環回到電解槽124；或者是(2)作為貧銅反萃取液通過管路160、162、164、166、58和60被泵入攪拌器22。
銅金屬粉129在循環運輸帶130上被從電解槽124輸送到漂洗和脫水單元134。銅粉129在134單元內被漂洗和脫水。漂洗和脫水單元134可以是例如一臺真空皮帶式過濾機，它裝備有頂部噴嘴可往銅粉上噴水。銅粉129在連續運輸帶130上被輸送到流料槽135並進入儲料鬥136中。銅粉129又從儲料鬥136通過撒粉鬥145被輸送到循環運輸帶146上。銅粉129被撒在循環運輸帶146上並通過電爐148和冷卻室150行進，在此被乾燥並燒結成燒結銅餅。在乾燥和燒結步驟中，氧化物已經減少或消除了，因為氧化物已在漂洗和脫水單元134中被除去了。燒結銅餅在循環運輸帶146上被從冷卻室150輸送到銅餅破碎機152然後進入模壓機154。被破碎了的燒結餅在模壓機154中被模壓成要求形狀的成型製品。
雖然圖1所描畫的實施方案採用了在攪拌器18和20和沉降池14和15中進行的兩階段溶劑萃取步驟，但應明確的是，在方法中是可以加進額外的萃取階段而不違反本發明的本質的。因此，舉例來說，雖然圖1具體地公開了兩階段的萃取步驟，雖然前面的討論指的是單階段和兩階段萃取方式，但是本發明的方法是可以用三階段、四階段、五階段、六階段等等的萃取步驟來進行的。與此類似，雖然圖1所描畫的實施方案使用攪拌器22和沉降池16進行了單階段的反萃取步驟，但應明確的是，在方法中是可以加入額外的反萃取階段而不違反本發明的本質的。因此，舉例來說，本發明的方法是可以用兩階段、三階段、四階段、五階段、六階段等等的反萃取步驟來進行的。
下面的例子，目的是用來說明本發明。在下述例子中，以及整個說明書和權利要求書中，除另有說明者外，所有的份數和百分數都是指重量，所有溫度都是指攝氏度，所有壓力都是指大氣壓。
實施例1
運用圖1的方法製造銅管道。從管路40來的噴灑在瀝濾堆坑10上的含水瀝濾液是含水硫酸溶液，其游離硫酸的濃度為每升20克。通過管路41被泵入攪拌器20中的富銅含水瀝濾液具有的銅離子濃度為每升1.8克，而游離硫酸的濃度為每升12克。有機溶液是LIX984溶入SX-7中的、7％重量百分數的溶液。從沉降池15加到攪拌器20中的含銅有機溶液的銅的濃度為每升有機溶液中的LIX984中有1.95克。從沉降池14被泵往攪拌器22中的富銅有機溶液的銅的濃度為每升有機溶液中的LIX984中有3克。從管道60加到攪拌器22中的貧銅反萃取液所具有的游離硫酸濃度為每升170克，銅離子濃度為每升40克。被從沉降池16泵往攪拌器18的貧銅有機溶液的銅的濃度為每升有機溶液中的LIX984中有1.25克。被從沉降池14泵到攪拌器18的含銅含水瀝濾液所具有的銅離子濃度為每升0.8克，而游離硫酸的濃度為每升12克。被從沉降池15通過管路81泵出來的貧銅含水液所具有的銅的濃度為每升0.15克，而游離硫酸濃度為每升12克。從沉降池16中取出的給電解槽使用的富銅反萃取液被用水和硫酸稀釋以提供出銅離子濃度為每升8克、游離硫酸濃度為每升145克的溶液。電解槽124中的電流密度為每平方英尺100安培，溫度為50℃。不溶解的陽極是用鈦製成並鍍有銥，陰極是用不鏽鋼製成。電解槽中所進行的電解澱積周期為120分鐘。在周期終了時。用不鏽鋼刮刀刮削陰極。銅金屬粉被收集在一隻不鏽鋼容器中。銅粉系用脫離子水漂洗，然後潷去水。這個漂洗程序要重複4次以上。銅粉被置於氫氣氛圍中在400℃下乾燥並脫氧90分鐘。銅粉被通過壓模機壓製成銅管道，其截面為圓形，外徑為3/8英寸，管壁厚為1/16英寸。
雖然本發明是聯繫它的優選實施方案來說明的，但必須明確的是，對本領域的技術人員來說，在讀了本說明書後，它的多種變更就會變得很明顯。因此，必須明確的是，在這裡所公開的本發明，其意圖是涵蓋這些變更，並認為它們是屬於所附權利要求範圍之內的。
權利要求
1.一種直接用含銅材料製造成型銅製品的方法，它包括
(A)將含銅材料與有效數量的至少一種含水瀝濾液接觸，以把銅離子溶入該瀝濾液中，形成富銅含水瀝濾液；
(B)將該富銅含水瀝濾液與有效數量的至少一種不溶於水的萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給萃取劑，以形成富銅萃取劑和貧銅含水瀝濾液；
(C)將該富銅萃取劑從該貧銅含水瀝濾液中分離出來；
(D)將該富銅萃取劑與有效數量的至少一種含水反萃取劑接觸，以把銅離子從該萃取劑傳輸給該反萃取劑，以形成富銅反萃取液和貧銅萃取劑；
(E)將該富銅反萃取液與該貧銅萃取劑分離開來；
(F)將該富銅反萃取液在陽極和陰極之間流動，並在該陽極和陰極之間加上有效數量的電壓，以在陰極上澱積銅粉；
(G)從陰極上除去銅粉；以及
(H)將所說銅粉擠壓、鍛制或模壓而製成成型銅製品。
2.權利要求1的方法，其中從(H)步驟出來的成型製品被拉伸或輥軋以改變其形狀或尺寸。
3.權利要求1的方法，其中所說的含銅材料是銅礦石、銅精礦、銅熔爐產物、熔爐煙道煙塵、銅膠泥、硫酸銅或含銅廢料。
4.權利要求1的方法，再加上把在(A)步驟中形成的富銅含水溶液與含銅材料分離的步驟。
5.權利要求1的方法，其中所說的含水瀝濾液包括硫酸、滷化物酸或氨的溶液。
6.權利要求1的方法，其中所說的(B)步驟中的萃取劑是被溶解在選自下列的一種有機溶劑中的煤油、汽油、萘、燃料油和柴油。
7.權利要求1的方法，其中所說的(B)步驟中的萃取劑包括至少一種由下面的化學式代表的化合物
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7獨自是氫或烴基基團。
8.權利要求1的方法，其中所說的(B)步驟中的萃取劑包括至少一種由下面的化學式代表的化合物
其中R1和R2獨自是氫或烴基基團。
9.權利要求1的方法，其中所說的(B)步驟中的萃取劑包括至少一種由下面的化學式代表的化合物
其中R1和R2是獨立的烷基基團或芳基基團。
10.權利要求1的方法，其中所說的(B)步驟中的萃取劑包括至少一種離子交換樹脂。
11.權利要求10的方法，其中所說的離子交換樹脂是苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物，其特徵是存在有至少一個選自-SO3-、-COO-、
和
的官能團。
12.權利要求10的方法，其中所說的離子交換樹脂是苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物。
13.權利要求1的方法，其中所說的反萃取劑包括硫酸。
14.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的富銅反萃取液所具有的銅離子濃度範圍為每升約1到約60克，而游離硫酸的濃度範圍為每升約70到約300克。
15.權利要求1的方法，其中在(F)步驟中，往所說的富銅反萃取液中加入至少一種選自如下的添加劑明膠、氯化物離子、硫酸鈉和磺酸鹽。
16.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的反萃取液的特徵是存在至少一種含活性硫的物質。
17.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的反萃取液的特徵是存在有至少一種三唑。
18.權利要求1的方法，其中(F)步驟中反萃取液的特徵是存在苯並三唑。
19.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的陽極是尺寸穩定的不溶性陽極。
20.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的陽極是鈦陽極並鍍有鉑族金屬或金屬氧化物。
21.權利要求1的方法，其中(F)步驟中的反萃取液中的游離氯化物離子的濃度可達約20ppm。
22.權利要求1的方法，其中在(F)步驟中，反萃取液中的游離氯化物離子的濃度為小於約1ppm。
23.權利要求1的方法，其中(H)步驟中的銅粉被通過壓模機擠壓成銅製品。
24.權利要求1的方法，其中(H)步驟中的銅粉被鍛製成銅製品。
25.權利要求1的方法，其中(H)步驟中的銅粉被模壓成銅製品。
26.權利要求1的方法，其中在(H)步驟以前，銅粉與一種反應性元素的氧化物混合而形成彌散強化的銅，這種反應性元素是從下列一組元素中選取出來的鋁、矽、鈹、鎂、釷、鋯和釔。
27.權利要求1的方法，其中所說的成型製品的形式是管道或管子。
28.權利要求1的方法，其中所說的成型製品的斷面形狀有圓形、平板形、正方形、長方形、十字形或多邊形。
29.權利要求1的方法，其中所說的成型製品的斷面形狀基本上為L、H、I、U或T形。
30.權利要求1的方法，其中所說的成型製品具有一個或多個孔洞在其上或穿過其內。
31.權利要求1的方法，其中所說的成型製品的斷面形狀基本上如圖2-29或33-36所示的任何一種。
32.權利要求1的方法，其中所說的成型製品包括基本上如圖30所示的管子或管道組件。
33.一種直接用含銅材料製造成型銅製品的方法，它包括
(A)將含銅材料與有效數量的至少一種含水瀝濾液接觸，以把銅離子溶入該瀝濾液中，形成富銅含水瀝濾液；
(B-1)將來自(A)步驟的富銅含水瀝濾液與有效數量的來自(C-2)步驟的至少一種含銅的不溶於水的萃取劑接觸，以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給該含銅萃取劑，以形成富銅萃取劑和第一貧銅含水瀝濾液；
(C-1)將該富銅萃取劑從該第一貧銅含水瀝濾液中分離出來，並使該富銅萃取劑行進到(D)步驟；
(B-2)將來自(C-1)的第一貧銅含水瀝濾液與有效數量的來自(E)步驟的至少一種貧銅萃取劑接觸，以把銅離子從該第一貧銅含水瀝濾液傳輸給該貧銅萃取劑，以形成含銅萃取劑和第二貧銅含水瀝濾液；
(C-2)將該含銅萃取劑與該第二貧銅含水瀝濾液分離開來，並將該含銅萃取劑重新循環到(B-1)步驟；
(D)將來自(C-1)步驟的富銅萃取劑與有效數量的至少一種含水反萃取液接觸，以把銅離子從該富銅萃取劑傳輸給該反萃取液，以形成第一電解液和貧銅萃取劑；
(E)將該第一電解液與該貧銅萃取劑分離開來，並將該貧銅萃取劑重新循環到(B-2)步驟；
(F)將該第一電解液送入電解槽中，該電解槽裝備有至少一個陽極和至少一個旋轉陰極，並在該陽極和陰極間加上有效數量的電壓，以在陰極上澱積銅粉；
(G)從陰極上取下銅粉；以及
(H)將該銅粉擠壓、鍛制或模壓成成型製品。
全文摘要
本發明涉及直接用含銅材料製造成型銅製品的方法,它包括:(A)將含銅材料與有效數量的至少一種含水瀝濾液接觸,以把銅離子溶入該瀝濾液中,形成富銅含水瀝濾液;(B)將該富銅含水瀝濾液與有效數量的至少一種不溶於水的萃取劑接觸,以把銅離子從該富銅含水瀝濾液傳輸給萃取劑,以形成富銅萃取劑和貧銅含水瀝濾液;(C)將該富銅萃取劑從該貧銅含水瀝濾液中分離出來,(D)將該富銅萃取劑與有效數量的至少一種含水反萃取劑接觸,以把銅離子從該萃取劑傳輸給該反萃取劑,以形成富銅反萃取液和貧銅萃取劑;(E)將該富銅反萃取液與該貧銅萃取劑分離開來;(F)將該富銅反萃取液在陽極和陰極之間流動,並在該陽極和陰極之間加上有效數量的電壓,以在陰極上澱積銅粉;(G)從陰極上取下銅粉;以及(H)將銅粉擠壓、鍛制或模壓而製成成型銅製品。
文檔編號C25D1/04GK1192165SQ9619482
公開日1998年9月2日 申請日期1996年11月12日 優先權日1996年4月18日
發明者M·A·伊蒙, R·J·菲多爾, S·K·楊, S·S·愛諾斯, W·M·勾爾特, R·N·賴特, S·J·科胡特 申請人:電銅產品有限公司