高纯度硫酸铜及其制备方法技术

一种纯度为９９．９９ｗｔ％或更高的高纯度硫酸铜，其中过渡金属如Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ的含量为３ｗｔ　　ｐｐｍ或更低；和一种制备如此高纯度硫酸铜的方法，其包括如下步骤：将硫酸铜溶解在晶体纯净水中、对其进行蒸发浓缩、除去初始沉淀的晶体、进一步进行蒸发浓缩以实现结晶，及将其过滤获得高纯度硫酸铜。高纯度硫酸铜的这种制备方法通过用纯净水溶解和热浓缩可高效低成本地从商业可获得的硫酸铜晶体中除去杂质。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高纯度硫酸铜及其制备方法
本专利技术涉及一种高纯度硫酸铜的制备方法，其包括如下步骤：将商业购买的硫酸铜晶体(纯度例如为95～99.9％)溶解在纯净水中、对其进行加热浓缩、滤出最初沉淀的晶体以除去杂质，从而得到高纯度硫酸铜。原料没有必要一定为硫酸铜晶体，其可以为用包括硫酸的酸将铜溶解在其中的物质，或从中制备的硫酸铜晶体。技术背景尽管硫酸铜(Cu2SO4)为白色粉末，但水合硫酸铜(Cu2SO4·5H2O)是其常见形式，其为蓝铜矿蓝色晶体。硫酸铜用作电解质溶液、染料、杀虫剂、杀菌剂、媒染剂、电池材料、药物等。特别地，当其用作电子元件如半导体器件中的电镀液时，需要高纯度的硫酸铜。商业可获得的硫酸铜的纯度为95～99.9wt％，且有必要进一步纯化以获得4N～5N或更高的纯度。作为常规技术，描述了通过如下方法得到低Ni含量的硫酸铜：通过电解沉积使用从电解液中回收的电解铜粉末作为原料、将其插入酸性溶液中以选择性溶解并除去Ni、在硫酸中溶解滤出的铜粉末、并使其结晶(例如参考日本未授权公开号为2001-10817申请)。另外，公开了通过以下方法得到低Ni含量的硫酸铜，即，使用含镍的硫酸铜水合溶液，并将其加热至80℃或更高，收集被分离和沉-->淀的硫酸铜晶体，使其浓缩产生共结晶(例如参考日本未授权公开号为2001-31419的申请)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备高纯度硫酸铜的方法，该方法可实现高效率低成本地除去商业硫酸铜晶体中的杂质，其通过用纯净水将其溶解并进行热浓缩，从而可得到高纯度的硫酸铜。本专利技术提供1.种制备高纯度硫酸铜的方法，包括如下步骤，将硫酸铜晶体溶解在纯净水中，对其进行蒸发浓缩，除去最初沉淀的晶体，进一步进行蒸发浓缩进行结晶，将其过滤以获得高纯度硫酸铜，然后对其进行干燥；2.上述第1段中制备高纯度硫酸铜的方法，其中硫酸铜溶解在纯净水中得到溶液的起始PH为2～4，除去最初沉淀的晶体后溶液的PH为2或更低；3.上述第1或第2段中制备高纯度硫酸铜的方法，其中相对于原料除去10wt％或更多的初始晶体；4.上述1～3段中任一段制备高纯度硫酸铜的方法，其中经过最后过滤的滤液是初始溶液体积的2～40％；5.上述1～4段中任一段制备高纯度硫酸铜的方法，其中干燥温度为40～100℃；6.一种纯度为99.99wt％或更高的高纯度硫酸铜，其中过渡金属如Fe、Cr、Ni的含量为3wtppm或更低；7.用上述1～5段中任一段制备的高纯度硫酸铜，其纯度为99.99wt％或更高，且其中过渡金属如Fe、Cr、Ni的含量为3wtppm或更低；8.一种纯度为99.99wt％或更高的高纯度硫酸铜，其中Ag、Cl的含量分别为1wtppm或更低；-->9.上述第7段中的高纯度硫酸铜，其纯度为99.99wt％或更高，其中Ag、Cl含量分别为1wtppm或更低；10.一种纯度为99.99wt％或更高的高纯度硫酸铜，其中碱金属如Na、K和碱土金属如Ca、Mg的含量分别为1wtppm或更低；11.上述第9段所述的高纯度硫酸铜，其纯度为99.99wt％或更高，其中碱金属如Na、K和碱土金属如Ca、Mg的含量分别为1wtppm或更低；12.一种纯度为99.99wt％或更高的高纯度硫酸铜，其中含硅氧化物的含量按Si转化量计为10wtppm或更低；13.上述第11段所述的高纯度硫酸铜，其纯度为99.99wt％或更高，其中含硅氧化物的含量按Si转化量计为10wtppm或更低。附图说明附图为高纯度硫酸铜制备方法的流程示意图。专利技术的优选实施方式商业硫酸铜代表性杂质的分析值如表1所示。顺便提及，作为参考，包括其他杂质的综合分析值如后面的表6所示。如表1所示，这类硫酸铜含过渡金属如铁、镍、钴；和杂质如Ca、Cr、Al，其含量分别为约0.5～100wtppm。另外，除了上述物质，其中也可含几个wtppm～几十个wtppm的放射性元素杂质如U、Th；以及夹杂物如氧化物。这种硫酸铜室温下溶解在纯净水中。当杂质如有机物或夹杂物混和在其中时，通过活性炭处理将杂质如有机物或夹杂物过滤和除去。于是贵金属如Ag也可被除去。当没有杂质如有机物或夹杂物混杂其中时，没有必要进行活性炭处理。当存在不溶性夹杂物时，可通过滤布等将其除去，但也可通过-->在后续步骤中除去初始晶体而将其除去。使得硫酸铜溶解在纯净水中所得溶液的起始pH值为2～4。使溶液pH为2～4的原因是借助正被沉淀的超细硫酸铜氢氧化物而促进初始晶体的沉淀。接着，溶解硫酸铜的溶液或过滤硫酸铜溶液的滤液被加热至约50～100℃，并进行蒸发浓缩。    表1(单位wtppm)    Fe    Ni    Co    Ca    Cr    Al    Na    K    U  Th  原料    81    4.3    3.5    3.5    18.1    3.2    13    3.1    0.01  0.02蒸发浓缩后，将其冷却至室温，晶体沉淀。这些初始晶体含大量杂质，尽管被沉淀的晶体最初为蓝色，但其pH高为2～4，由于它们含氢氧化物，故这类晶体以绿色存在。另外，大量的杂质因此也可被除去。从而，不溶性杂质的残留物同时可被除去。另外，通过增加前述蒸发浓缩的程度，溶液体积减少，初始晶体的量增加，且被除去杂质的量增加。但是，当超过某一程度时，被除去杂质的量将不再增加。因此，相对于初始进料希望除去10wt％或更多的初始晶体(含有杂质的低劣硫酸铜)。另外，所用原料的纯度越低，那么希望除去的初始晶体的量就会增加。过滤和除去初始沉淀的晶体后，过滤溶液的pH值为2或更低。这在不沉淀氢氧化物的条件下可促进硫酸铜的沉淀。而且，将其再次加热至50～100℃，并进行蒸发浓缩。然后，将其冷却至室温，硫酸铜晶体被沉淀，然后过滤，获得蓝色的高纯度硫酸铜。-->希望经过最终过滤后滤液的体积为初始液体体积的2～40wt％。换句话说，所述滤液是含非结晶硫酸铜的残留液体，从而可防止那些不能从初始晶体中除去的Na、K等物质混入晶体。干燥温度优选为40～100℃。温度低于40℃时，除去吸收的水分需要较多时间，从而不优选；温度超过100℃时，由于会除去硫酸铜水合物粘合水份且硫酸铜的形式会发生改变，从而也是不优选的。上述方法的结果，如表1所示的各种杂质可分别被降低至1wtppm或0.1wtppm或更低，可获得纯度为4N～5N或更高的高纯度硫酸铜。希望高纯度硫酸铜中Ag、Cl的含量分别为1wtppm或更低。这是由于当硫酸铜用作电镀液时，Ag、Cl对电镀金属有副作用，并且在膜中会浓缩。希望高纯度硫酸铜中碱金属如Na、K和碱土金属如Ca、Mg含量分别为1wtppm或更低。这是由于当硫酸铜在半导体元件制备过程中用作电镀液时，其易于夹杂到电镀涂层中，且对半导体的性能产生不利的影响。另外，希望在高纯度硫酸铜中Si(包括氧化物且基于Si的转化)的含量为10wtppm或更低。这是由于其可能成为电镀涂层中的夹杂物。根据本申请的高纯度硫酸铜制备方法的流程示意图如图所示。实施例现解释本申请的实施例。顺便提及，这些实施例仅为说明本专利技术，而不应将本专利技术限制在这些实施例内。换句话说，本申请应当包括那些在技术主旨的范围内、除本申请实施例外的任何和所有实施方式及其改变。--本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高纯度硫酸铜的方法，包括如下步骤，将硫酸铜晶体溶解在纯净水中，对其进行蒸发浓缩，除去最初沉淀的晶体，进一步进行蒸发浓缩实现结晶，将其过滤以获得高纯度硫酸铜，然后对其进行干燥。

【技术特征摘要】
JP 2002-9-5 259755/20021.一种制备高纯度硫酸铜的方法，包括如下步骤，将硫酸铜晶体溶解在纯净水中，对其进行蒸发浓缩，除去最初沉淀的晶体，进一步进行蒸发浓缩实现结晶，将其过滤以获得高纯度硫酸铜，然后对其进行干燥。2.根据权利要求1中制备高纯度硫酸铜的方法，其中硫酸铜用纯净水溶解得到溶液的初始pH为2～4，除去初始沉淀的晶体后溶液的pH为2或更低。3.根据权利要求1或2中制备高纯度硫酸铜的方法，其中相对于初始进料除去10wt％或更多的初始晶体。4.根据上述权利要求1～3中任一项制备高纯度硫酸铜的方法，其中经过最后过滤的滤液是初始液体体积的2～40％。5.根据上述权利要求1～4中任一项制备高纯度硫酸铜的方法，其中干燥温度为40～100℃。6.一种纯度为99.99wt％或更高的高纯度硫酸铜，其中过渡金属如Fe、Cr、Ni的含量为3wtppm或更低。7.根据上述权利要求1～5中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：新藤裕一朗，竹本幸一，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]