Способ изготовления медной проволоки

Способ изготовления медной проволоки

Реферат

 

Изобретение относится к способу изготовления проволоки, предусматривающему: (А) изготовление кругового диска электроосажденной меди, (В) вращение указанного диска вокруг его центральной оси, (С) подачу режущего инструмента к наружному краю указанного диска для снятия медной ленты с указанного диска, и (D) формование указанной ленты меди для получения множества жил медной проволоки, обеспечивается упрощение и удешевление процесса. 2 с. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу изготовления медной проволоки. В частности данное изобретение относится к способу изготовления медной проволоки, который предусматривает стадию создания кругового диска электроосажденной меди, отслаивание тонкой медной ленты от наружного края диска и продольную резку медной ленты с образованием жил медной проволоки.

Обычные способы изготовления медной проволоки предусматривают следующие стадии. Электролитическую медь (электролитически очищенную, полученную электролизом или и то и другое) плавят, отливают в виде слитка и прокатывают в пруток. Эти прутки затем обрабатывают в холодном состоянии путем пропускания через волочильные доски, которые систематически уменьшают диаметр путем вытягивания проволоки. В обычной операции изготовитель прутков отливает расплавленную электролитическую медь в слиток, имеющий поперечное сечение трапециевидной формы с закругленными краями и площадь поперечного сечения около 45,15 см² (7 квадратных дюймов). Этот брусок подвергают обработке для сглаживания углов и затем пропускают через 12 валков, из которых получают медный пруток диаметром 0,79 см (0,3125''). Медный пруток затем уменьшают до желаемого размера проволоки при помощи стандартных волочильных досок. Обычно уменьшение сечения прокатыванием осуществляют с помощью комплекта волочильных досок с конечной стадией отжига и в некоторых случаях с промежуточными стадиями отжига для размягчения обработанной проволоки.

Обычно при изготовлении медной проволоки потребляется значительное количество энергии с использованием больших производственных площадей и значительных капитальных затрат. Операции плавления, отливки и горячей прокатки вызывает окисление изделия и потенциальное его загрязнение посторонними материалами, такими как материалы огнеупоров и валков, что может впоследствии создать проблемы при протягивании проволоки, в том числе разрыв проволоки при протягивании.

Способом согласно изобретению можно получить медную проволоку простым и более экономичным образом по сравнению с ранее известным в технике. В способе согласно изобретению в качестве источника меди использована электроосажденная катодная медь и, таким образом, не требуется применение стадий плавления, литья и горячей прокатки для получения медных заготовок.

В патенте US 440548 описан способ изготовления проволоки, содержащий электроосаждение оболочки или цилиндра меди на стержень, форму или сердечник; съем осажденной меди со стержня, формы или сердечника путем термического расширения/усадки или вращательного движения устройства вместе с сжатием валков; установка снятой оболочки или цилиндра осажденной меди в машину для разрезания оболочки или цилиндра на непрерывные ленты или прутки; вытягивание лент или прутков с образованием проволоки.

В патенте US 4771519 описано устройство для изготовления тонких металлических лент из цилиндрических металлических заготовок, который включает способную вращать заготовки опорную конструкцию для концентрически движущихся заготовок, привод для вращения заготовки вокруг ее оси, держатель для удерживания режущего инструмента в контакте с периферической поверхностью цилиндрической заготовки на опорной конструкции, режущий инструмент, закрепленный в держателе, режущий инструмент, имеющий заостренную кромку, которая имеет передний угол наклона с лицевой стороны менее одного миллиметра, подающее устройство для поступательного движения заостренной кромки режущего инструмента поперек оси заготовки для отслаивания тонкой металлической ленты от заготовки, устройство для натяжения ленты для оттягивания образующейся ленты от заготовки, и устройство для регулирования направления ленты с целью регулирования угла выхода ленты относительно переднего угла наклона с лицевой стороны режущего инструмента, который снимает ленту с заготовки.

В патенте US 5516408 описан способ изготовления медной проволоки непосредственно из материала, содержащего медь, предусматривающий: (А) контактирование указанного материала, содержащего медь, с рабочим количеством, по меньшей мере, одного водного выщелачивающего раствора для растворения ионов меди в этом выщелачивающем растворе и образования обогащенного медью водного щелока от выщелачивания; В) контактирование этого обогащенного медью водного щелока от выщелачивания с рабочим количеством, по меньшей мере, одного водонерастворимого экстрагента для перемещения ионов меди из обогащенного медью водного щелока от выщелачивания в указанный экстрагент с образованием обогащенного медью экстрагента и обедненного медью водного щелока от выщелачивания; (С) отделение обогащенного медью экстрагента от обедненного медью водного щелока от выщелачивания; (D) контактирование обогащенного медью экстрагента с рабочим количеством, по меньшей мере одного водного жидкого поглотителя для перемещения ионов меди из экстрагента в жидкий поглотитель с образованием обогащенного медью жидкого поглотителя и обедненного медью экстрагента; (Е) отделение обогащенного медью жидкого поглотителя от обедненного медью экстрагента; (F) пропускание жидкого обогащенного медью поглотителя между анодом и катодом и создание рабочей разности напряжений между анодом и катодом для осаждения меди на катоде; (G) съем меди с катода; (Н) превращение снятой меди со стадии (G) в медную проволоку при температуре ниже температуры плавления меди. В одном из вариантов медь, которая осаждена на катоде на стадии (F), находится в форме медной фольги, и способ предусматривает также (Н-1) продольную резку медной фольги на множество жил медной проволоки и (Н-2) формование жил медной проволоки с целью получения жил медной проволоки с желаемым поперечным сечением. В одном из вариантов медь, которая осаждена на катоде на стадии (F), находится в форме медного порошка, и способ предусматривает (Н-1) экструдирование медного порошка с образованием медного прутка или проволоки и (Н-2) вытягивание медного прутка или проволоки для получения медной проволоки с желаемым поперечным сечением. В одном из вариантов на стадии (G) медь во время съема с катода разрезают с образованием тонких лент меди, которые затем снимают с катода и на стадии (Н) из этой тонкой ленты меди получают медную проволоку с желаемым поперечным сечением.

Краткое изложение сущности изобретения Данное изобретение относится к способу изготовления медной проволоки, предусматривающему: (А) изготовление кругового диска электроосажденной меди; (В) вращение этого диска вокруг его центральной оси; (С) подачу режущего инструмента к наружному краю диска для срезания с него медной ленты; и (D) продольную резку медной ленты с образованием нескольких жил медной проволоки.

Краткое описание чертежей На приложенных фигурах показаны существенные детали устройства, обозначенные соответствующими ссылочными позициями.

На фиг.1 показана технологическая схема процесса электроосаждения, примененного для изготовления электроосажденной меди, использованной в способе согласно изобретению.

На фиг. 2 показана технологическая схема процесса экстрагирования растворителем в процессе электроосаждения, примененном для изготовления электроосажденной меди, использованной в способе согласно изобретению.

На фиг. 3 схематически представлена медная пластина, примененная для изготовления кругового медного диска, использованного в способе согласно изобретению.

На фиг. 4 схематически показан круговой медный диск, использованный в способе согласно изобретению.

На фиг.5 схематически показан вид сверху устройства, использованного на стадии снятия ленты в способе согласно изобретению, где режущий инструмент подается к наружному краю кругового медного диска и медная лента отводится от края кругового диска.

На фиг. 5А в увеличенном изображении показан вид сверху режущего инструмента, показанного на фиг.5.

На фиг.5В в увеличенном изображении схематически показан процесс резания наружного края кругового диска с применением режущего инструмента, показанного на фиг.5А, на стадии снятия ленты способом согласно изобретению.

На фиг. 5С в увеличенном изображении схематически показана часть модифицированного режущего инструмента, показанного на фиг.5А.

На фиг.6 схематически показан процесс снятия ленты, примененной в предложенном способе, где ленту меди разрезают с образованием нескольких жил медной проволоки.

На фиг. 7 схематически показан фрагмент медной ленты, которая частично разрезана в способе согласно изобретению.

На фиг. 8 отдельно схематически показано режущее лезвие, использованное для разрезания ленты меди в процессе резки способом согласно изобретению.

На фиг.9 представлена технологическая схема, иллюстрирующая стадию превращения жилы медной проволоки, имеющей квадратное или прямоугольное сечение, в жилу медной проволоки с круглым поперечным сечением.

На фиг. 10 схематически показан способ протягивания медной проволоки способом согласно изобретению.

Описание предпочтительного примера выполнения Круговой медный диск, который сформирован на стадии (A) способа согласно изобретению, изготовлен с применением электроосаждения. Круговой диск обычно имеет толщину от примерно 0,254 до примерно 2,54 см; и в одном из вариантов выполнения от примерно 0,254 до примерно 1,27 см; и в одном из вариантов выполнения от примерно 0,51 до примерно 0,76 см; и диаметр до примерно 152,4 см, и в одном из вариантов выполнения от примерно 10,16 до примерно 152,4 см, и в одном из вариантов выполнения от примерно, 25,4 до примерно 101,6 см, и в одном из вариантов выполнения от, примерно 60,96 до примерно 101,6 см. В одном из вариантов выполнения круговой диск электроосажден прямо в форме кругового диска.

В одном из вариантов выполнения сначала электроосаждают квадратную или прямоугольную пластину и затем ее режут или формуют с применением известных технологий (например штампование, прессование, механическая обработка и т.д. ) для придания формы кругового диска. Эта пластина обычно имеет толщину в пределах от примерно 0,254 до, примерно 2,54 см, и в одном из вариантов выполнения от (примерно 0,254 до примерно 1,27 см, и в одном из вариантов выполнения от примерно 0,51 до примерно 0,76 см; длина пластины обычно находится в пределах от примерно 30,48 до, примерно 152,4 см, и в одном варианте выполнения от, примерно 60,96 до примерно 101,6 см; ширина находится в пределах от примерно 30,48 до примерно 152,4 см, и в одном из вариантов выполнения от примерно 60,96 до примерно 101, 6 см.

Круговой диск обычно характеризуется содержанием меди по меньшей мере примерно 96 вес.%, и в одном из вариантов выполнения по меньшей мере примерно 98 вес.%, и в одном из вариантов выполнения по меньшей мере примерно 99 вес. %, и в одном из вариантов выполнения по меньшей мере примерно 99,9 вес. %, и в одном из вариантов выполнения по меньшей мере примерно 99,99 вес.%, и в одном из вариантов выполнения по меньшей мере примерно 99,999 вес.%. Плотность кругового диска обычно находится в пределах от примерно 8,96 г/см³, и в одном из вариантов выполнения от примерно 8,5 до примерно 8,96 г/см³, и в одном из вариантов выполнения от примерно 8,7 до примерно 8,96 г/см³, и в одном из вариантов выполнения от примерно 8,8 до примерно 8,96 г/см³, и в одном из вариантов выполнения от примерно 8,9 до примерно 8,96 г/см³, и в одном из вариантов выполнения от примерно 8,92 до примерно 8,96 г/см³. Так как круговой диск или медная пластина, использованная для изготовления кругового диска, образованы путем электроосаждения, иногда дается ссылка на медный катод или катодную медь.

Способ электроосаждения В одном из выполнений круговой медный диск или медную пластину, использованную для изготовления кругового диска, получают с применением процесса электроосаждения, в котором в качестве медного сырья может применяться любое подходящее для электроосаждения медное сырье, включая медную дробь, отходы металлической меди, отхода медной проволоки, рециклизованную медь, оксид меди, закись меди и подобное. В этом выполнении круговой диск или медная пластина, использованная для изготовления кругового диска, осаждена электролитически в электролизере, снабженном серией катодов и анодов. Обычно катоды смонтированы вертикально и имеют плоскую поверхность. Катоды могут быть круглыми или могут иметь квадратную или прямоугольную форму. Аноды являются смежными с катодами и обычно представляют собой плоские пластинки, имеющие ту же форму, что и катоды. Расстояние между катодами и анодами обычно составляет от примерно 1 до примерно 10 см, и в одном из выполнений от примерно 2,5 до примерно 5 см. В одном из выполнений анод является нерастворимым изготовлен из свинца, сплава свинца или титана и покрыт металлом группы платины (то есть Pt, Pd, Ir, Ru) или его оксидом. Катод имеет гладкую поверхность со всех сторон для съема электроосажденной меди, и в одном из выполнений поверхность выполнена из нержавеющей стали, хромистой нержавеющей стали или из титана. Раствор электролита получают путем растворения медного сырья в серной кислоте.

Раствор электролита наливают в пространство между анодами и катодами и пропускают электрический ток, создавая рабочую разность потенциалов между анодами и катодами для осаждения меди на катодах. Электрический ток может быть постоянным током или переменным током с прямым смещением тока. Скорость протекания раствора электролита через пространство между анодами и катодами обычно находится в пределах от примерно 0,32 до примерно 3,79 л/сек, и в одном из выполнений от примерно 1,26 до примерно 3,15 л/сек, и в одном из выполнений от примерно 1,89 до примерно 2,52 л/сек. Раствор электролита обычно имеет концентрацию свободной серной кислоты в пределах от примерно 10 до примерно 300 г/л, и в одном из выполнений от примерно 60 до примерно 150 г/л, и в одном из выполнений от примерно 70 до примерно 120 г/л. Температура раствора электролита в электролизере обычно находится в пределах от примерно 25^oC до примерно 100^oC, и в одном из выполнений от примерно 40^oC до примерно 60^oC. Концентрация ионов меди обычно находится в пределах от примерно 25 до примерно 125 г/л, и в одном из выполнений от 60 до примерно 125 г/л, и в одном из выполнений от примерно 70 до примерно 120 г/л, и в одном из выполнений от примерно 90 до примерно 110 г/л. Концентрация свободных ионов хлора в растворе электролита обычно составляет до примерно 300 частей на миллион (ч. н. м.), и в одном из выполнений до примерно 150 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 100 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 20 ч.н. м. В особенно выгодном выполнении концентрация свободных ионов хлора составляет до примерно 10 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 5 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 2 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 1 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 0,5 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 0,2 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 0,1 ч. н. м. , и в одном из выполнений равна нулю или практически равна нулю. В одном из выполнений концентрация свободных ионов хлора находится в пределах от примерно 0,01 до, примерно 10 ч.н.м., и в одном из выполнений от примерно 0,01 ч. н.м. до примерно 5 ч.н.м., и в одном из выполнений от примерно 0,01 ч. н.м. до, примерно 2 ч.н.м., и в одном из выполнений от примерно 0,01 ч.н. м. до примерно 1 ч.н.м., и в одном из выполнений от примерно 0,01 ч.н.м. до примерно 0,5 ч. н.м., и в одном из выполнений от примерно 0,01 до примерно 0,1 ч.н.м. Уровень примесей обычно находится на уровне не более чем около 50 г/л, и в одном из выполнений не более чем около 20 г/л, и в одном из выполнений не более чем около 10 г/л. Плотность тока обычно находится в пределах от примерно 10 до примерно 100 ампер на 9,29 квадратных дециметра (А/9,29 дм²) (ASF), и в одном из выполнений от примерно 10 до примерно 50 А/9,29 дм².

В процессе электроосаждения раствор электролита необязательно может содержать одно или более веществ, содержащих активную серу. Термин "вещество, содержащее активную серу" относится к веществам, характеризующимся, в основном, как содержащие двухвалентный атом серы, обе валентности которого непосредственно направлены к атому углероду, который связан с одним или двумя атомами азота. В этой группе соединений двойная связь в некоторых случаях может существовать альтернативно между серой или атомом азота и атомом углерода. В качестве активного серосодержащего вещества применима тиомочевина. Применимы тиомочевины, имеющие ядро и изотиоцианаты, содержащие группу S=C=N-. Применимы также тиозинамин (аллилтиомочевина) и тиосемикарбазид. Активные серосодержащие вещества должны быть растворимы в растворе электролита и быть совместимыми с другими компонентами. Концентрация активного серосодержащего вещества в растворе электролита во время электроосаждения в одном из выполнений составляет до примерно 20 ч.н.м., и в одном из выполнений находится в пределах от примерно 0,1 до примерно 15 ч.н.м.

Раствор электролита может, необязательно, содержать один или более желатинов. Желатины, которые применимы здесь, являются гетерогенными смесями водорастворимых белков, производных коллагена. Животный клей, предпочтительно, является желатином, поскольку он относительно недорог, коммерчески доступен и удобен в обращении. Концентрация желатина в растворе электролита обычно составляет до примерно 20 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 10 ч.н.м., и в одном из выполнений в пределах от примерно 0,1 до примерно 10 ч.н.м.

Раствор электролита необязательно может содержать другие органические добавки, известные на практике для регулирования свойств электроосажденной меди. Примеры включают сахарин, кофеин, мелассу, гуаровую смолу, гуммиарабик, полиалкиленгликоли (например полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полиизопропиленгликоль и т.д.), дитиотреитол, аминокислоты (например пролин, гидроксипролин, цистеин и т.д.), акриламид, сульфопропилдисульфид, тетраэтилтиурамдисульфид, бензилхлорид, эпихлоргидрин, хлоргидроксипропилсульфонат, алкиленоксиды (например этиленоксид, пропиленоксид и т.д.), алкансульфонаты сульфония, тиокарбамоилдисульфид, селеновую кислоту или смесь двух или более из них. В одном из выполнений одну или более этих органических добавок применяют в концентрациях до примерно 20 ч.н.м., и в одном из выполнений до примерно 10 ч.н.м.

В одном из выполнений к раствору электролита не прибавляли органических добавок.

Обратимся теперь к фиг. 1, на которой показан способ электроосаждения медных пластин, применяющихся для изготовления круговых дисков согласно стадии (А) способа. Устройство, использованное в этом способе, состоит из чана 100 для растворения, фильтров 102 и 104 и электролизера 106. Электролизер 106 содержит сосуд 108, вертикально смонтированные аноды 110 и вертикально смонтированные катоды 112. Раствор электролита 114 готовится в чане 100 путем растворения металлической меди в серной кислоте. Металлическая медь поступает в чан 100, как показано стрелкой 116, в любой приемлемой форме, как указано выше, включая медную дробь, отходы металлической меди, отходы медной проволоки, рециклизованную медь, оксид меди, закись меди и тому подобное. Серная кислота, подаваемая в сосуд 100, как показано стрелкой 118, обычно имеет концентрацию серной кислоты в пределах от примерно 10 до примерно 300 г/л, и в одном из выполнений от примерно 60 до примерно 150 г/л. Раствор электролита, возвращенный в повторный цикл из электролизера 106, также поступает в чан 100 по линии 120. Температура раствора электролита 114 в чане 100 обычно находится в пределах от примерно 25^oC до примерно 100^oC, и в одном из выполнений от примерно 40^oC до примерно 60^oC. Медное сырье растворяют в серной кислоте и воздухе с образованием раствора электролита 114. Раствор электролита 114 подают из чана 100 в сосуд 108 по линиям 121 и 122. Раствор электролита до подачи в сосуд 108 может быть отфильтрован на фильтре 102 или, в качестве альтернативы, он может обойти фильтр 102 по линии 124. Раствор электролита 144, использованный в сосуде 108, имеет состав, описанный выше.

Раствор электролита 118 протекает между анодами 110 и катодами 112 со скоростью в пределах от примерно 0,32 до примерно 3,79 л/сек, и в одном из выполнений от примерно 1,26 до примерно 3,15 л/сек, и в одном из выполнений от примерно 1,89 до примерно 2,52 л/сек. Между анодами 110 и катодами 112 создают разность потенциалов, чтобы вызвать электроосаждение медных пластин 130 на катодах. В одном из выполнений применяемый ток является постоянным током, и в одном из выполнений он является переменным током с прямым смещением тока. Плотность тока находится в пределах от примерно 10 до, примерно 100 А/9,29 дм², и в одном из выполнений от примерно 10 до примерно 50 А/9,29 дм². Ионы меди в электролите 114 приобретают электроны у поверхности катодов 112, в силу чего металлическая медь осаждается или собирается на каждой стороне поверхности катодов 112. Электроосаждение меди на катодах 112 продолжают до тех пор, пока толщина пластины осажденной меди 130 не достигает желаемого уровня, который обычно находится в пределах от примерно 0,254 до примерно 2,54 см, и в одном из выполнений от примерно 0,254 до примерно 1,27 см, и в одном из выполнений от примерно 0,51 до примерно 0,76 см. Электроосаждение затем прерывают. Катоды 112 затем извлекают из сосуда 108. Пластины осажденной меди 130 снимают с катодов 112 известными в технике способами и после этого промывают и сушат. Осажденная медь обычно имеет форму квадратной или прямоугольной пластины 130, как показано на фиг. 3. Однако, как указано выше, осажденная медь может иметь форму кругового диска.

В процессе электроосаждения происходит обеднение раствора электролита 114 ионами меди и, если они использованы, органическими добавками. Эти ингредиенты непрерывно пополняются. Раствор электролита 114 отводят из сосуда 108 по линиям 126 и рециркулируют через фильтр 104, по линии 120, чан 100 для растворения, по линии 121 и фильтр 102 и затем возвращают в сосуд 108 по линии 122. Фильтр 104 может быть обойден по линии 128. Фильтр 102 может быть обойден по линии 124.

Органические добавки могут быть введены в раствор электролита 114 либо в чане 100, сосуде 108, либо на линии 122 до поступления раствора электролита в сосуд 108. Скорость прибавления этих органических добавок в одном из выполнений составляет до примерно 30 мг/мин/кА, и в одном из выполнений от примерно 0,1 до примерно 20 мг/мин/кА, и в одном из выполнений от примерно 2 до примерно 20 мг/мин/кА. В одном из выполнений не вводят органических добавок.

Следующие примеры служат для пояснения данного изобретения. Если не указано иначе, в следующих примерах, как и в пунктах патентной формулы, все части и проценты даны по весу, все температуры - в градусах Цельсия, и все величины давления в атмосферах.

ПРИМЕР 1.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 х 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг. 1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 50 г/л и концентрацию серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора не могла быть определена, и органические добавки в электролит не вводились.

ПРИМЕР 2.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 х 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг. 1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 93 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора находится в пределах 0,03-0,05 ч. н. м. Температура раствора электролита равна 54,4^oC и плотность тока 1,51 А/9,29 дм². В раствор электролита прибавляют животный клей со скоростью 9 мг/мин/кА.

ПРИМЕР 3.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 x 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг.1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 100 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора находится в пределах 70-90 ч. н. м. Температура раствора электролита равна 60^oC и плотность тока 29 А/9,29 дм². В раствор электролита прибавляют животный клей со скоростью 4 мг/мин/кА.

ПРИМЕР 4.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 х 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг.1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 100 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора находится в пределах 70-90 ч. н. м. Температура раствора электролита равна 58^oC и плотность тока 30 А/9,29 дм². В раствор электролита прибавляют животный клей со скоростью 0,4 мг/мин/кА.

ПРИМЕР 5.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 х 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг. 1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 100 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора находится в пределах 2-5 ч. н. м. Температура раствора электролита равна 57^oC и плотность тока 20 А/9,29 дм². В раствор электролита прибавляют животный клей со скоростью 2,1 мг/мин/кА.

ПРИМЕР 6.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 x 60,96 x 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг.1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 105 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 80 г/л. Концентрация свободных ионов хлора менее 0,1 ч.н.м. Температура раствора электролита равна 57^oC и плотность тока 24 А/9,29 дм². В раствор электролита прибавляют животный клей со скоростью 0,07 мг/мин/кА.

ПРИМЕР 7.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 х 60,96 х 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг.1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 103 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 60 г/л. Концентрация свободных ионов хлора равна 2,8 ч.н.м. Температура раствора электролита равна 66^oC и плотность тока 24 А/9,29 дм². Органические добавки не вводились.

ПРИМЕР 8.

Медная пластина, имеющая размеры 60,96 x 60,96 x 0,64 см, изготовлена с применением электролизера типа, показанного на фиг.1. Раствор электролита имеет концентрацию ионов меди 103 г/л и концентрацию свободной серной кислоты 60 г/л. Концентрация свободных ионов хлора равна 2,8 ч.н.м. Температура раствора электролита равна 60^oC и плотность тока 20 А/9,29 дм². Органические добавки не вводились.

Селективная экстракция/процесс электроосаждения В одном из выполнений круговой диск меди или медную пластину, применяемую для изготовления кругового медного диска, получили по способу, использующему селективную экстракцию в сочетании в электроосаждением. В этом выполнении медным сырьем является любой содержащий медь материал, из которого медь может быть экстрагирована. Этим сырьем может быть медная руда, плавильная колосниковая пыль, медный цемент, медные концентраты, плавильные медные продукты, сульфат меди и медьсодержащие отходы. Термин "медьсодержащие отходы" относится к любому твердому или жидкому материалу отходов (например мусору, шламу, стокам и т.д.), который содержит медь. Эти материалы отходов включают опасные отходы. В частности, отходами могут быть оксиды меди, образующиеся при обработке истощенного медного травильного раствора.

Медная руда может быть рудой, добываемой в открытом карьере. Руду транспортируют в кучный выщелачиваемый отвал, который обычно расположен на нижележащей площадке с такой прокладкой, как плотная прокладка из полиэтилена высокой плотности, для предотвращения попадания выщелачивающих жидкостей в окружающий водный пласт. Типичный кучный выщелачивающий отвал имеет площадь, например, около 11612,5 м² и содержит приблизительно 110000 тонн руды. В процессе выщелачивания новые отвалы сооружаются сверху старых отвалов, они становятся все выше и, в конце концов, достигают высоты, например, около 76,2 м и более. На поверхности вновь образующегося отвала лежит система труб и качающихся спринклеров для непрерывного орошения его слабым раствором серной кислоты со скоростью, например, около 3 л/мин на 9,29 м² площади поверхности. Выщелачивающий раствор фильтруется вниз через слой отвала, растворяет медь в руде, вытекает из основания отвала в виде обогащенного медью водного щелока от выщелачивания, стекает в сборник и перекачивается в питающий бассейн для постепенной обработки с применением способа согласно изобретению.

В некоторых способах разработки месторождений используют процесс выщелачивания in situ (по месту) для экстрагирования имеющей промышленную ценность меди из медной руды. Обращенный медью щелок от выщелачивания, полученный этим способом, может быть использован в способе согласно изобретению в качестве медьсодержащего материала. Выщелачивание in situ применимо, если возврат растворимого в кислоте оксида или уровень ниже открытого участка карьера и выше истощенной части подземного рудника или если залежь расположена слишком глубоко, чтобы ее можно было разрабатывать открытым способом. Скважины для впрыскивания бурят в такие зоны на глубину, например, около 304,8 м. Скважины крепят поливинилхлоридными трубами, часть дна которых прорезана для подачи раствора в руду. Выщелачивающий раствор слабой серной кислоты впрыскивают в каждую скважину со скоростью, зависящей от проницаемости зоны, в которую она пробурена. Раствор фильтруется вниз через зону руды, растворяет медные минералы и собирается в приготовленном месте сбора. Местом сбора может быть, например, откаточная выработка или подземная шахта. Полученный таким образом медьсодержащий водный щелок от выщелачивания откачивают на поверхность при помощи коррозионностойкой системы насосов, где он может быть использован как медьсодержащий материал для способа согласно изобретению.

В горнорудных процессах, в которых применены как выщелачиваемый отвал, так и выщелачивание in situ, медьсодержащие щелока от выщелачивания (иногда называемые обогащенными щелоками от выщелачивания) каждого из них могут быть объединены и использованы в качестве медьсодержащего материла в способе согласно изобретению.

В этом выполнении круговой медный диск или медную пластину, применяемую для изготовления кругового диска, изготавливают следующим образом: (А-1) контактирование медьсодержащего материала с эффективным количеством по меньшей мере одного водного выщелачивающего раствора для растворения ионов меди в этом выщелачивающем растворе и образования обогащенного медью водного щелока от выщелачивания; (А-2) контактирование обогащенного медью водного щелока от выщелачивания с эффективным количеством по меньшей мере одного водонерастворимого экстрагента для перемещения ионов меди из указанного обогащенного медью водного щелока от выщелачивания в этот экстрагент с образованием обогащенного медью экстрагента и обедненного медью водного щелока от выщелачивания; (А-3) отделение обогащенного медью экстрагента от обедненного медью водного щелока от выщелачивания; (А-4) контактирование обогащенного медью экстрагента с эффективным количеством по меньшей мере водного поглощающего раствора для перемещения ионов меди из указанного экстрагента в этот поглощающий раствор с образованием обогащенного медью поглощающего раствора и обедненного медью экстрагента; (А-5) отделение обогащенного медью поглощающего раствора от обедненного медью экстрагента; (А-6) пропускание обогащенного медью поглощающего раствора между анодом и катодом и приложение рабочей разности потенциалов между анодом и катодом для осаждения меди на катоде; (А-7) съем меди с катода, причем снятая медь представляет собой желаемый круговой медный диск или желаемую медную пластину.

Водный выщелачивающий раствор, использованный на стадии (А-1) способа изобретения, является в одном выполнении раствором серной кислоты, раствором галогенводородной кислоты (HCI, HF, HBr и т.д.) или раствором аммиака. Раствор серной или галогенводородной кислоты обычно имеет концентрацию серной или галогенводородной кислоты в пределах от примерно 5 до примерно 50 г/л, и в одном из выполнений от примерно 5 до примерно 40 г/л, и в одном из выполнений от примерно 10 до примерно 30 г/л.

Раствор аммиака обычно имеет концентрацию аммиака в пределах от примерно 20 до примерно 140 г/л, и в одном из выполнений от примерно 30 до примерно 90 г/л. Этот раствор обычно имеет pH от примерно 7 до примерно 11, и в одном из выполнений от примерно 8 до примерно 9.

Богатый медью водный щелок от выщелачивания или обогащенный щелок от выщелачивания, образованный на стадии (А-1), обычно имеет концентрацию ионов меди в пределах от примерно 0,8 до примерно 5 г/л, и в одном из выполнений от примерно 1 до примерно 3 г/л. Если выщелачивающий раствор, использованный на стадии (А-1), является раствором серной кислоты, концентрация свободной серной кислоты в обогащенном медью водном щелоке от выщелачивания обычно составляет от примерно 5 до примерно 30 г/л, и в одном из выполнений от примерно 10 до примерно 20 г/л. Если выщелачивающий раствор, использованный на стадии (А-1), является раствором аммиака, концентрация свободного аммиака в обогащенном медью водном щелоке от выщелачивания обычно составляет от примерно 10 до примерно 130 г/л, и в одном из выполнений от примерно 30 до примерно 90 г/л.

Водонерастворимый экстрагент, использованный на стадии (А-2), может быть водонерастворимым экстрагентом, способным извлекать ионы меди из водной среды. В одном из выполнений экстрагент растворен в не смешивающимся с водой органическом растворителе. (Термин "не смешивающийся с водой" и "водонерастворимый" относится к соединениям, которые не растворимы в воде выше уровня около 1 г/л при 25^oC). Растворитель может быть любым не смешивающимся с водой растворителем для экстрагента: могут быть использованы керосин, бензол, толуол, ксилол, нафталин, мазут, дизельное топливо и подобные, причем керосин является предпочтительным. Примерами применимых керосинов являются SX-7 и SX-12, которые имеются в наличии у Phillips Petroleum.

В одном из выполнений экстрагентом является органическое соединение, содержащее по меньшей мере две функциональные группы, присоединенные к различным атомам углерода углеводородной цепи; одна из функциональных групп является -ОН, а другая функциональная группа =NOH. Эти соединения могут быть отнесены к оксимам. В одном из выполнений экстрагент является оксимом, представленным формулой где R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶ и R⁷ независимо - водород или углеводородные радикалы. В одном из выполнений R¹ и R⁴- каждый бутил; R², R³ и R⁶- каждый водород; и R⁵ и R⁷ - каждый этил. Соединения такого строения имеются в наличии у фирмы Henkel Corporation под торговой маркой LIX 63.

В одном из выполнений экстрагент является оксимом, представленным формулой где R¹ и R² независимо - водород или углеводородные радикалы. Применимыми выполнениями являются такие, где R¹ - алкильная группа с от примерно 6 до примерно 20 атомами углерода, и в одном из выполнений с от примерно 9 до примерно 12 атомами углерода; и R² - водород, алкильная группа с от 1 до примерно 4 атомами углерода, и в одном из выполнений с 1 или 2 атомами углерода, или R³ - фенил. Фенильная группа может быть замещенной или незамещенной, причем последнее предпочтительно. Соединения (см. таблицу), которые основаны на приведенной выше формуле, имеющиеся в наличии у фирмы Henkel Corporation под торговыми марками, указанными выше, применимы в способе согласно изобретению.

Другими коммерчески доступными материалами, имеющимися в наличии у фирмы Henkel Corporation, которые применимы, являются: LIX 64N (идентифицированы как смесь LIX 65 и LIX 63); и LIX 864 и LIX 984 (идентифицированы как смеси LIX 860 и LIX 84).

В одном из выполнений экстрагентом является бета-дикетон. Эти соединения могут быть представлены формулой где R¹ и R² независимо - алкильные г