Способ получения металлического порошка, оксидов меди и медной фольги

Способ получения металлического порошка, оксидов меди и медной фольги

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для получения медного металлического порошка, оксидов меди и медной фольги. Осуществляют контактирование медьсодержащего материала (10) с водным выщелачивающим раствором (70) для образования богатого медью водного выщелачивающего раствора (74), контактирование выщелачивающего раствора (74) с водонерастворимым экстрагентом (64) для образования экстрагента, обогащенного медью (90), и обедненного медью водного выщелачивающего раствора (124), отделение экстрагента (90) от выщелачивающего раствора (124), контактирование экстрагента, обогащенного медью (90), с водным десорбирующим раствором (106) для переноса ионов меди из экстрагента в десорбирующий раствор для образования богатого медью десорбирующего раствора (142) и обедненного медью экстрагента (114), отделение десорбирующего раствора (142) от экстрагента (114) для образования первого раствора электролита (148), подачу раствора электролита в электролитическую ячейку (24), снабженную анодом (28) и катодом (26), наложение напряжения для осаждения медного металлического порошка на катоде (26) и удаление медного металлического порошка (152) с первого катода. В одном варианте медный металлический порошок превращают в оксид одновалентной меди, оксид двухвалентной меди или их смесь, которые можно растворить в серной кислоте и использовать для получения медной фольги; обеспечивается снижение затрат, упрощение, повышается эффективность. 3 с. и 20 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Это изобретение относится к способу получения медного металлического порошка, оксидов меди или медной фольги. Более конкретно, это изобретение относится к способу, в котором для экстракции меди из медьсодержащих материалов, получения медного металлического порошка, оксидов меди или медной фольги используют экстрагент.

Способ извлечения меди из руд и технологических жидкостей посредством экстракции растворителем/электровыделения (впоследствии "SX-En") является хорошо известным. Кратко, способ осуществляют с использованием медьсодержащего водного раствора, который получают путем растворения (обычно из руды) меди в водном щелоке от выщелачивания или путем использования медьсодержащего раствора, например сточных вод. Полученный медьсодержащий раствор смешивают с водонесмешиваемым органическим растворителем (например керосином), содержащим водонерастворимую ионообменную композицию, обладающую избирательным сродством к меди. Ионообменная композиция преимущественно экстрагирует из водного раствора медь. Водную и органическую фазы разделяют. Водный раствор, теперь обедненный медью, обычно относят к "рафинату". Рафинат можно рециркулировать в виде щелока от выщелачивания (в процессе выщелачивания) или использовать (в процессе, например, при извлечении меди из сточных вод).

Органическую фазу (которая содержит ионообменную композицию и экстрагированную медь) обычно относят к "нагруженной органике". Желательную медь удаляют из нагруженной органики путем смешивания с водным десорбирующим раствором, содержащим сильную кислоту, например серную, фосфорную или перхлорную, и имеющую значение pH меньше, чем выше приведенный медьсодержащий водный раствор. Водный десорбирующий раствор экстрагирует желательную медь из нагруженной органики. После разделения органической и водных фаз в водном десорбирующем растворе находится желательная медь. Полученный водный десорбирующий раствор, обогащенный медью, обычно относят к "электролиту" или "богатому электролиту". Органическую фазу, обедненную медью, обычно относят к "обедненной органике". Обедненную органику можно рециркулировать.

Медь извлекают из электролита в чистом виде посредством методики, известной как электровыделение (иногда в дальнейшем обозначено как "EW"). Процесс электровыделения обычно включает электроосаждение меди на исходные медные листы или катодные матрицы из нержавеющей стали. Цикл электроосаждения ля получения 100-фунтового (45 кг 360 г) катода с каждой стороны матрицы обычно занимает около семи дней. Катоды механически обдирают с каждой стороны матрицы, и тогда они являются пригодными для дальнейшей обработки, которая может включать выгрузку электродов из ванны, прокатывание и т.д. Часто такие катоды транспортируют в установку для производства катодных штанг, где их подвергают непрерывной отливке. После извлечения желательной меди, электролит, обедненный по меди, который иногда относят к бедному электролиту, можно рециркулировать в качестве водного десорбирующего раствора для свежей загрузки медью.

Получение медного порошка путем электроосаждения включает использование электролитической ячейки, содержащей анод, катод, раствор электролита, содержащий ионы меди и сульфат-ионы, и источник тока. Осаждение медного порошка на поверхности катода осуществляют путем наложения напряжения между анодом и катодом. Затем через определенные промежутки времени или непрерывно порошок удаляют. Процесс начинается с медьсодержащего исходного сырья, которое растворяют в серной кислоте для образования раствора электролита с тем, чтобы медный порошок был остаточной частоты для обычных коммерческих целей, например фрикционных материалов, опор, легирующих добавок, порошковой металлургии и т.п. Медь, удаленную из электролита посредством электролитического получения медного порошка, обычно непрерывно пополняют для того, чтобы сохранить концентрацию ионов меди в растворе. Чистоту электролита и замену меди, удаленной из электролита, поддерживают путем использования относительно чистых медных растворимых анодов. Медь, используемую для анодов, предварительно очищают для удаления нежелательных загрязняющих примесей посредством электролитических средств. Электролитически очищенную медь обычно заново отливают в анодные формы, подходящие для производства порошка. Альтернативный способ включает использование электролитически очищенных медных прутков диаметром приблизительно 1/2 дюйма (1.27 см), разрезанных на отрезки, длиной 1 дюйм, и так называемую дробь, которые затем помещают в анодную корзину из нерастворимой проволочной сетки.

Производство медной фольги путем электроосаждения включает также использование элеткроосаждающей ячейки, содержащей анод, катод, раствор электролита, содержащий ионы меди, сульфат-ионы и источник тока. Осаждение меди на поверхности катода осуществляют путем наложения напряжения между анодом и катодом. Медьсодержащее исходное сырье, которое растворяют в серной кислоте для образования раствора электролита, представляют очищенную форму меди, например медную дробь, медную проволоку, оксид меди или нециркулированную медь. Для обеспечения образования высокочистого сульфата меди, необходимого для производства фольги, образованный медный сульфатный раствор затем очищают. К раствору электролита можно добавить различные типы агентов для регулирования свойств фольги, например животный клей и тиомочевину. Раствор электролита подают насосом в электрообразующую ячейку и при наложении напряжения анодом и катодом происходит электроосаждение меди. Обычно процесс включает использование цилиндрических катодов, которые могут быть различного диаметра и ширины. Аноды приспосабливают к кривизне катодов с тем, чтобы поддерживать постоянное разделение или зазор между парой.

Электролитически очищенное медьсодержащее сырье, использованное в способах электроосаждения предшествующей области для получения медного порошка и медной фольги, часто получают с использованием методик SX-EW, обсужденных выше. Его также получают с использованием традиционных методик выплавки и очистки.

Способы электроосаждения предшествующей области, которые первоначально включают растворение медьсодержащего исходного сырья в автоклаве с образованием ионов меди, являются очень медленными, трудноконтролируемыми и требуют больших количеств дорогостоящей чистой меди, вносимых в автоклав. Является выгодным, чтобы медный порошок можно было получать непосредственно из относительно загрязненных источников меди, например, руды или медьсодержащих отходов, без дополнительных стадий первоначального извлечения меди с использованием электролиза и затем растворения чистой металлической меди для получения ионов меди для раствора электролита. Выгодно, чтобы медную фольгу можно было получать из источника меди, который был относительно чистым и легко растворимым в серной кислоте. Настоящее изобретение обеспечивает такие преимущества.

Посредством заявленного способа медный порошок получают упрощенным и менее дорогостоящим способом по сравнению со способами предшествующей области. В заявленном способе используют источник меди, который не требует при его производстве дополнительных стадий электровыделения, выгрузки электродов из ванны и т. д., которые применяют при получении электролитически очищенного медьсодержащего сырья (например медной дроби, медной проволоки, оксида меди, рециркулированной меди и т.д.), используемого в предшествующей области. Примеси, переносимые со стадий экстракции, использованных в заявленном способе, в раствор электролита, используемый для получения медного порошка, не ухудшают эксплуатационные качества медного порошка. Медный порошок, полученный заявленным способом, можно растворить в серной кислоте с образованием растворов электролита. Такие растворы электролита можно использовать для получения медной фольги и обеспеченный здесь таким образом способ получения фольги является более регулируемым и более эффективным, чем способы предшествующей области для получения такой фольги. Медный порошок можно также обжигать для образования оксида одновалентной меди, оксида двухвалентной меди или их смеси. Такие оксиды можно легко растворить в серной кислоте и использовать для получения медной фольги.

Статья (D. Enchev et al."Production of Copper Powder by the Method of Electrolytic Extraction Using a Reversing current" Paroshkovaya Mettallurgia, N 9(141), September, 1974, pp.95-98) раскрывает результаты исследований, касающихся производства меди из электролитов, полученных из растворов бедной руды путем ионообменной или обратной электролитической экстракции (реэкстракции). Используют растворы электролита, полученные путем выщелачивания рудных отходов и последующей экстракции ABF, растворенным в керосине. В статье указывается, что представленный способ дает высокочистый порошок (99.98% меди) при содержании кислорода 0,2-0,4%.

Это изобретение направлено на способ получения медного металлического порошка из медьсодержащего материала, способ включает: (A) контактирование медьсодержащего материала с эффективным количеством, по крайней мере, одного водного выщелачивающего раствора для растворения ионов меди в упомянутом выщелачивающем растворе и образования водного выщелачивающего раствора, богатого медью; (B) контактирование водного выщелачивающего раствора, богатого медью, с эффективным количеством, по крайней мере, одного водонерастворимого экстрагента для переноса ионов меди из водного выщелачивающего раствора, богатого медью, в упомянутый экстрагент для образования экстрагента, обогащенного медью, и водного выщелачивающего раствора, обедненного медью, при этом упомянутый экстрагент включает: (i) по крайней мере один оксим, характеризующийся углеводородной связью с, по крайней мере, одной -OH-группой и, по крайней мере, одной =NOH-группой, присоединенной к различным атомам углерода относительно углеводородной связи, (ii) по крайней мере, один бетадикетон, или (iii), по крайней мере, одну ионообменную смолу; (C) отделение экстрагента, обогащенного медью, от упомянутого водного выщелачивающего раствора, обедненного медью; (D) контактирование экстрагента, обогащенного медью, с эффективным количеством, по крайней мере, одного водного десорбирующего раствора, для переноса ионов меди из упомянутого экстрагента в десорбирующий раствор для образования десорбирующего раствора, богатого медью, и экстрагента, обедненного медью; (E) отделение десорбирующего раствора, богатого медью, от экстрагента, обедненного медью, для образования первого раствора электролита; (F) подачу первого раствора электролита в электролитическую ячейку, снабженную, по крайней мере, одним первым анодом, и, по крайней мере, одним первым катодом, и наложение эффективного количества напряжения через первый анод и первый катод для осаждения медного металлического порошка на первом катоде; и (G) удаление медного металлического порошка с первого катода. По одному варианту медный металлический порошок превращают в медную фольгу. По другому варианту медный металлический порошок превращают в оксид одновалентной меди, оксид двухвалентной меди или их смесь; эти оксиды меди можно легко растворить в серной кислоте и использовать для получения медной фольги.

В приложенных чертежах подобные части и особенности обозначены подобными ссылочными цифрами.

Фиг. 1 представляет технологическую схему, иллюстрирующую один вариант способа изобретения.

Фиг. 2 представляет технологическую схему, иллюстрирующую другой вариант способа изобретения.

Медьсодержащим материалом может быть источник меди, из которого можно экстрагировать медь. Эти источники включают медную руду, колошниковую пыль плавильной печи, медный цемент, сульфат меди и медьсодержащие отходы. Термин "медьсодержащие отходы" относится к любым твердым или жидким отходам (например, мусору, шламу, сточным водам и т.д.), которые содержат медь. Эти отходы включают опасные отходы. Конкретными примерами отходов, которые могут быть использованы, являются оксиды меди, полученные при обработке отработанных травильных растворов хлорида одновалентной меди. Могут быть также использованы источники меди, использованные в предшествующей области, например медная дробь, медная проволока, рециркулированная медь и т.п., но экономические выгоды заявленного способа уменьшаются, когда используют такие источники способов предшествующей области.

В одном варианте в качестве медьсодержащего материала используют медную руду с открытого месторождения. Руду транспортируют к отвалу для кучного выщелачивания, который обычно строят на поверхности, покрытой облицовочным материалом, например толстым листом, изготовленным из полиэтилена повышенной плотности, для предотвращения потерь выщелачивающих жидкостей в окружающую водную среду. Обычный отвал для кучного выщелачивания имеет, например, площадь поверхности около 125000 кв. футов (1161.25 м²) и содержит приблизительно 110000 тонн руды. Так как выщелачивание продвигается и на вершине старых отвалов строят новые отвалы, они становятся все выше и со временем достигают высоты, равной, например, около 250 футов (76.20 м) или выше. На поверхности заново выполненного отвала располагают сеть трубопроводов и качающихся разбрызгивателей и непрерывно разбрызгивают слабый раствор серной кислоты со скоростью, равной, например, около 0.8 галлона (3.637 л) в минуту на 100 кв.футов (9.29 м²) площади поверхности. Выщелачивающий раствор просачивается вниз через отвал, растворяет медь в руде, протекает из основания отвала в виде водного выщелачивающего раствора, богатого медью, стекает в сборник и подается насосом в отстойник исходного сырья для последующей обработки с использованием заявленного способа. При проведении некоторых рудных работ для экстракции меди из медной руды используют выщелачивание in situ. Богатый медью выщелачивающий раствор, полученный этим способом, можно использовать в заявленном способе в качестве медьсодержащего материала. Выщелачивание in situ является пригодным, когда запасы оксида, растворимого в кислоте, лежат под открытой разработкой и над истощенной частью подземной залежи. Скважины для впрыска бурят в этой зоне, например, на глубину около 1000 футов (304,8 м). Скважины обшивают поливинилхлоридной трубой, донную часть которой снабжают прорезью для обеспечения протекания раствора в руду. Выщелачивающий раствор слабой серной кислоты инжектируют в каждую скважину со скоростью, зависящей от просачиваемости воды, в которой ее бурили. Раствор просачивается вниз через рудную зону, растворяет медные минералы и стекает в приготовленную площадку для сбора. Площадкой для сбора могут быть, например, транспортировочные смещения подземной залежи. Полученный медьсодержащий водный выщелачивающий раствор нагнетают на поверхность посредством системы насосов, устойчивых к коррозии, где он является пригодным для использования в качестве медьсодержащего материала для заявленного способа.

При выполнении горных работ, когда используют как отвалы для выщелачивания, так и выщелачивание in situ, медьсодержащий выщелачивающий раствор (который иногда относят к богатому выщелачивающему раствору) от каждого процесса может быть объединен и использован в виде медьсодержащего материала в заявленном способе.

Водный выщелачивающий раствор, используемый на стадии (A) заявленного способа, является предпочтительно раствором серной кислоты или раствором аммиака. Раствор серной кислоты имеет предпочтительно концентрацию серной кислоты в диапазоне от около 5 до около 50 г/л, более предпочтительно от около 5 до 40 г/л, более предпочтительно от около 10 до около 30 г/л.

Раствор аммиака имеет предпочтительно концентрацию аммиака в диапазоне от около 20 до около 140 г/л, более предпочтительно от около 30 до около 90 г/л. pH этого раствора находится предпочтительно в диапазоне от около 7 до около 11, более предпочтительно от около 8 до около 9.

Водный выщелачивающий раствор, богатый медью, или богатый выщелачивающий раствор, образованный во время стадии (A), имеет предпочтительно концентрацию ионов меди в диапазоне от около 0.8 до около 5.0 г/л, более предпочтительно от около 1 до около 3 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии A, представляет раствор серной кислоты, концентрация свободной серной кислоты в водном выщелачивающем растворе, богатом медью, составляет предпочтительно от около 5 до около 30 г/л, более предпочтительно от около 10 до около 20 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии (A), представляет раствор аммиака, концентрация свободного аммиака в водном выщелачивающем растворе составляет предпочтительно от около 10 до около 130 г/л, более предпочтительно от около 30 до 90 г/л.

Водонерастворимым экстрагентом, используемым на стадии (B) заявленного способа, может быть любой водонерастворимый экстрагент, способный экстрагировать ионы меди из водной среды. В одном варианте экстрагент растворяют в несмешивающемся с водой органическом растворителе. (Термин "несмешивающийся с водой" и "водонерастворимый" относится к составам, которые являются нерастворимыми в воде выше уровня около 1 г/л при 25^oC). Растворителем может быть любой несмешивающийся с водой органический растворитель для экстрагента, при этом пригодными являются керосин, бензол, толуол, ксилол, нафталин, нефтяное топливо, дизельное топливо и подобные материалы: предпочтительным материалом является керосин. Примерами пригодных керосинов являются SX-7 и SX-12, которые являются доступными от Филлипс Петролеум (Philips Petroleum).

В одном варианте экстрагент представляет органическое соединение, содержащее, по крайней мере, две функциональные группы, присоединенные к различным атомам углерода углеродной связи, при этом одной из функциональных групп является -OH, а другой из упомянутых функциональных групп является =NOH. Эти соединения можно отнести к оксимам.

По одному варианту экстрагентом является оксим, представленный формулой в которой R¹ - R⁷ независимо являются водородом или гидрокарбильными группами. В предпочтительном варианте каждый R¹ и R⁴ является бутилом; каждый R², R³ и R⁶ является водородом; каждый R⁵ и R⁷ является этилом.

Соединения со структурой этого предпочтительного варианта являются доступными от Henkel Corporation (Хенкель Корпорейшн) под торговым обозначением L1X 63.

По одному варианту экстрагентом является оксим, представленный формулой: в которой R¹ и R² независимо являются водородом или гидрокарбильными группами.

Пригодные варианты включают такие, в которых R¹ представляет алкильную группу, содержащую от около 6 до около 20 углеродных атомов, предпочтительно от около 9 до около 12 углеродных атомов; и R² является водородом, алкильной группой, содержащей от 1 до около 4 углеродных атомов, предпочтительно 1 или 2 углеродных атома, или R² является фенилом. Фенильная группа может быть замещенной или незамещенной, при этом последнее является предпочтительным. Последующие соединения, которые основаны на вышеуказанной формуле, доступны от Хенкель Корпорейшн под указанными торговыми обозначениями и являются пригодными для заявленного способа (см. табл. 1).

Другими коммерческими пригодными материалами, доступными от Хенкель Корпорейшн, которые являются полезными, включают: L1X 64 (идентифицированный как смесь L1X 65 и L1X 63) и L1X 864 и L1X 984 (идентифицированные как смеси L1X 860 и L1X 84).

По другому варианту экстрагентом является бетадикетон. Эти соединения могут быть представлены формулой: в которой R¹ и R² независимо являются алкильными группами или арильными группами.

Алкильные группы предпочтительно содержат от 1 до 10 углеродных атомов. Арильные группы предпочтительно являются фенилом. Примером коммерческого экстрагента, доступного от Хенкель Корпорейшн, соответствующего вышеприведенной формуле, являются L1X 54. Эти бетадикетоны в особенности пригодны, когда выщелачивающим раствором, использованным на стадии (A) заявленного способа, является раствор аммиака.

Концентрация экстрагента в органическом растворе находится предпочтительно в диапазоне от около 2% до около 40% по весу. В одном варианте органический раствор содержит от около 5% до около 10%, предпочтительно от около 6 до около 8%, более предпочтительно около 7% по весу L1X 984, при этом остальным является SX-7.

По одному варианту экстрагентом является ионообменная смола. Эти смолы являются обычно мелкогранулированными материалами или материалами, похожими на бисер, состоящими из двух основных частей: смолистой матрицы, служащей в качестве структурной части, и ионоактивной группы, служащей в качестве функциональной части. Функциональную группу предпочтительно выбирают из таких функциональных групп, которые являются химически активными по отношению к ионам меди. Примеры таких функциональных групп включают -SO₃, -COO^-.

Предпочтительно полимерные матрицы включают сополимеры стирола и дивинилбензола. Примеры коммерчески пригодных смол, которые могут быть использованы, включают 1PC-718 (продукт Rohm & Haas (Ром и Хаас) идентифицированный как сополимер и дивинилбензола, замещенный третичным амином), 1R-200 (продукт Rohm & Haas, идентифицированный как сульфированный сополимер стирола и дивинилбензола), XFS 4196 (продукт Dow (Дау), идентифицированный как макропористый сополимер полистирола и дивинилбензола, к которому присоединен N-(2-гидроксиэтил)пиколиламин), и XFS 43084 (продукт Dow, идентифицированный как макропористый сополимер полистирола и дивинилбензола, к которому присоединен N-(2-гидроксипропил)-пиколиламин). Эти смолы предпочтительно используют в заявленном способе в виде стационарных слоев или движущихся слоев. Во время стадии (B) заявленного способа смолу контактируют с водным выщелачивающим раствором, богатым медью, со стадии (A), при этом контактирование является достаточным для переноса ионов меди из выщелачивающего раствора на смолу. Затем смолу, обогащенную медью, десорбируют во время стадии (D) для обеспечения смолы, освобожденной от меди или обедненной медью, которую можно использовать во время стадии (B).

Экстрагент, обогащенный медью, который отделяют во время стадии (C) заявленного способа, имеет предпочтительно концентрацию меди в диапазоне от около 1 до около 6 г/л относительно экстрагента, более предпочтительно от около 2 до около 4 г/л относительно экстрагента.

Водный выщелачивающий раствор, обедненный медью, который отделяют во время стадии (C), имеет предпочтительно концентрацию иона меди в диапазоне от около 0.01 до около 0,8 г/л, более предпочтительно от около 0.04 до около 0,2 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии A, представляет раствор серной кислоты, концентрация свободной серной кислоты в водном выщелачивающем растворе, обедненном медью, отделенном во время стадии (C), составляет предпочтительно от около 5 до около 50 г/л, более предпочтительно от около 5 до 40 г/л, более предпочтительно от около 10 до около 30 г/л.

Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии (A), представляет раствор аммиака, концентрация свободного аммиака в водном выщелачивающем растворе, обедненном медью, отделенном во время стадии (C), составляет предпочтительно от около 10 до около 130 г/л, более предпочтительно от около 30 до около 90 г/л.

В одном варианте стадии контактирования (B) и разделения (C) заявленного способа осуществляют двухступенчато. В этом варианте стадии (B-1) и (B-2) являются стадиями контактирования и (C-1) и (C-2) являются стадиями разделения. Таким образом, в этом варианте заявленный способ включает следующие последовательные стадии (A), (B-1), (C-1), (B-2), (C-2), (D), (E), (F) и (G), при этом технологические потоки от нескольких из этих стадий рециркулируют на другие стадии процесса. Стадия (B-1) включает контактирование водного выщелачивающего раствора, богатого медью, образованного во время стадии (A), с эффективным количеством, по крайней мере, одного водонерастворимого медьсодержащего экстрагента со стадии (C-2) для переноса ионов меди из водного выщелачивающего раствора, богатого медью, в медьсодержащий экстрагент для образования экстрагента, обогащенного медью и первого водного выщелачивающего раствора, обедненного медью. Стадия (C-1) включает отделение экстрагента, обогащенного медью, образованного во время стадии (B-1), от первого водного выщелачивающего раствора, обедненного медью, образованного во время стадии (B-1). Экстрагент, обогащенный медью, который отделяют во время стадии (C), имеет предпочтительно концентрацию меди в диапазоне от около 1 до около 6 г/л относительно экстрагента, более предпочтительно от около 2 до около 4 г/л относительно экстрагента. Первый водный выщелачивающий раствор, обедненный медью, который отделяют во время стадии (C-1), имеет предпочтительно концентрацию ионов меди в диапазоне от около 0.4 до около 4 г/л, более предпочтительно от около 0.5 до около 2.4 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии (A), представляет раствор серной кислоты, концентрация свободной серной кислоты в первом водном выщелачивающем растворе, обедненном медью, отделенном во время стадии (C-1), составляет предпочтительно от около 5 до около 50 г/л, более предпочтительно от около 5 до 30 г/л, более предпочтительно от около 10 до около 30 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии (A), представляет раствор аммиака, концентрация свободного аммиака в первом водном выщелачивающем растворе, обедненном медью и отделенном во время стадии (C-1), составляет предпочтительно от около 10 до около 130 г/л, более предпочтительно от около 130 г/л, более предпочтительно от около 30 до 90 г/л.

Стадия (B-2) включает контактирование первого водного выщелачивающего раствора, обедненного медью и отделенного во время стадии (C-1), с эффективным количеством, по крайней мере, одного экстрагента, обедненного медью, со стадии (E) для переноса ионов меди из первого водного выщелачивающего раствора, обедненного медью, в упомянутый экстрагент, обедненный медью, для образования медьсодержащего экстрагента и второго водного выщелачивающего раствора, обедненного медью. Стадия (C-2) включает отделение медьсодержащего экстрагента, образованного во время стадии (B-2), от второго водного выщелачивающего раствора, обедненного медью, и образованного во время стадии (B-2). Медьсодержащий экстрагент, который отделяют во время стадии (C-2), имеет предпочтительно концентрацию меди в диапазоне от около 0.4 до около 4 г/л относительно экстрагента, более предпочтительно от около 1 до около 2.4 г/л экстрагента. Второй водный выщелачивающий раствор, обедненный медью, который отделяют во время стадии (C-2), имеет предпочтительно концентрацию ионов меди в диапазоне от около 0.01 до около 0.8 г/л, более предпочтительно от около 0.04 до около 0.2 г/л. Когда выщелачивающий раствор, используемый на стадии (A), представляет раствор серной кислоты, концентрация свободной серной кислоты во втором водном выщелачивающем растворе, обедненном медью, отделенном во время стадии (C-2), составляет предпочтительно от около 5 до около 50 г/л, более предпочтительно от около 5 до около 40 г/л, более предпочтительно от около 10 до около 30 г/л. Когда выщелачивающий раствор, использованный на стадии (A), представляет раствор аммиака, концентрация свободного аммиака во втором водном выщелачивающем растворе, обедненном медью и отделенном во время стадии (C-2), составляет предпочтительно от около 10 до около 130 г/л, более предпочтительно от около 30 до около 90 г/л.

Десорбирующий раствор, использованный на стадии (D) заявленного способа, представляет предпочтительно раствор серной кислоты, который имеет концентрацию свободной серной кислоты в диапазоне от около 80 до около 300 г/л, более предпочтительно от около 150 до около 250 г/л. Десорбирующий раствор, богатый медью, который образовался во время стадии (D), имеет предпочтительно концентрацию ионов меди в диапазоне от около 2 до около 60, более предпочтительно от около 5 до около 14 г/л; и концентрацию свободной серной кислоты в диапазоне от около 70 до около 290, более предпочтительно от около 140 до около 240 г/л.

Стадии электроосаждения (F) и (G) заявленного способа включают подачу десорбирующего раствора, богатого медью, со стадии (E) в электролитическую ячейку и электроосаждение медного металлического порошка на катоде такой ячейки. Десорбирующий раствор, богатый медью, обработанный в электролитической ячейке, можно характеризовать как десорбирующий раствор, богатый медью или как раствор электролита. По одному варианту этот раствор электролита подвергают перед поступлением в электролитическую ячейку процессу очистки или фильтрации. Электрический ток, используемый в ячейке, представляет предпочтительно постоянный ток или переменный ток с наложенным постоянным током. Электроосажденный медный металлический порошок удаляют с катода с использованием общепринятых методик.

Поток раствора электролита через электролитическую ячейку является достаточным для поддержания постоянной желательной разницы в концентрации ионов меди у раствора электролита, поступающего в ячейку, и раствора электролита, вытекающего из ячейки. Предпочтительно эта разница в концентрации ионов меди составляет от около 1 до около 100 г/л, более предпочтительно от около 1 до около 3 г/л, при этом раствор, поступающий в электролитическую ячейку, имеет более высокую концентрацию ионов меди, чем раствор, вытекающий из ячейки. Поток между анодом и катодом реализуют преимущественно посредством естественной конвенции. Раствор электролита имеет предпочтительно концентрацию свободной серной кислоты в диапазоне от около 70 до около 300 г/л, более предпочтительно от около 140 до около 250 г/л. Температура раствора электролита в электролитической ячейке находится предпочтительно в диапазоне от около 20^oC до около 65^oC, более предпочтительно от около 30^oC до около 45^oC. Концентрация ионов меди, (содержащихся в CuSO₄), предпочтительно находится в диапазоне от около 1 до около 60 г/л, более предпочтительно от около 4 до около 15 г/л. Концентрация свободного хлорид-иона составляет предпочтительно от около 100 ррм (частей на миллион), более предпочтительно до около 50 ррм (частей на миллион). В одном варианте концентрация свободного хлорид-иона составляет до около 20 мин^-5, предпочтительно до около 15 млн^-1. Содержание примесей находится предпочтительно на уровне, составляющем не более чем около 20 г/л, и предпочтительно оно находится в диапазоне от около 0.5 до около 10 г/л. Плотность тока предпочтительно находится в диапазоне от около 20 А/фут² (215 А/м²) до около 300 А/фут²) (3225.8 А/м²), более предпочтительно от около 30 А/фут² (322.5 А/м²) до около 200 A/фут² (2150 А/м²) .

Во время электроосаждения к раствору электролита для изменения характеристик медного металлического порошка можно добавить одну или несколько добавок. Эти добавки включают желатин, полученный из коллагена, примером которого является животный клей. Для регулирования крупности частиц порошка к электролиту можно добавить другие добавки. Примеры таких других добавок включают бензотриазол и тиомочевину. Для увеличения дендритного характера частиц порошка и возрастания выхода тонкого порошка можно добавить хлорид-ионы. Для уменьшения катодной плотности тока можно добавить сульфат натрия. Повышенные количества сульфата натрия имеют склонность уменьшать крупность частиц порошка. Для обеспечения более крупного размера частиц к электролиту можно добавить сульфонаты. Примеры таких сульфонатов включают Orzan-A (продукт Tembind (Тембинда), идентифицированный как аммонийлигносульфонат). Эти добавки обычно добавляют к растворам электролита при уровнях концентрации до около 20 г/л, более предпочтительно до около 10 г/л.

Во время стадии электроосаждения (F) предпочтительно поддерживать отношение применяемой плотности тока (I) к плотности тока, ограниченной диффузией (I_L) при уровне, составляющем около 0.8 или более, более предпочтительно около 0.9 или выше. Таким образом, отношение 1/1 составляет предпочтительно около 0.8 или больше, более предпочтительно около 0.9 или больше. Применяемая плотность тока (I) представляет количество амперов, приходящихся на единицу площади поверхности электрода. Плотность тока, ограниченная диффузией (I_L), представляет максимальную скорость, при которой можно осадить медь. Максимальная скорость осаждения ограничена обстоятельством, заключающимся в том, насколько быстро ионы меди могут диффундировать к поверхности катода для замены ионов меди, обедненных посредством предыдущего осаждения. Ее можно вычислить с помощью уравнения Термины, использованные в предшествующем уравнении, и их единицы определены ниже: I - плотность тока, А/см²; I_L - плотность тока, ограниченная диффузией, А/см²; n - эквивалентная загрузка, экв/моль; F - константа Фарадея, 96487 (А) (с/экв); С^о - объемная концентрация иона меди, моль/см³; D - коэффициент диффузии, см²/с; - толщина концентрационного пограничного слоя, см; t - число переноса меди - безразмерная величина.

Толщина концентрационного пограничного слоя является функцией вязкости, коэффициента диффузии и скорости потока между анодом и катодом. Скорость потока регулируют посредством общей скорости потока раствора электролита в электролитическую ячейку и из электролитической ячейки и посредством перемешивания, которое осуществляют в ячейке. В одном варианте при электроосаждении медного порошка являются пригодными следующие значения параметров: I (А/см²) - 0.060 n (экв/моль) - 2 D (см²/с) - 1.6 10^-5 C^o (моль/см³ (в виде CuSO₄) - 1.57 10^-4 Температура (^oC) - 38 Свободная серная кислота (г/л) - 175 Кинематическая вязкость (см²/с) - Естественная конвенция Медный металлический порошок можно удалить с катода посредством очистки металлической щеткой, соскабливания, вибрации или других механических и/или других электрических методик, известных в данной области. Порошок можно удалить с помощью реверсирования тока на катоде. Крупность частиц можно регулировать посредством регулирования длины интервала между удалением порошка, при этом, когда интервал возрастает, порошок становится более крупным. Когда длина интервала увеличивается, возрастает также насыпная плотность.

В одном варианте используют ряд вращающихся катодов, имеющих форму диска,