Способ получения закиси меди

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКИСИ МЕДИ, включающий восстановление кислородсодержащей соли меди водородом при повышенной температуре.отличающийся тем, что, с целью повышения активности продукта путем увеличения его удельной поверхности, восстановление ведут в паровой фазе в присутствии высокодисперсных окислов - двуокиси кремния или ее смеси с окисью алюминия или титана. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановление ведут при 100-300°С. (Л с

СОЮЗ COBETCHHX

COUtN

РЕСПУБЛИК

ЭИО С 01 С 3/02

13, д

RH ËÈÎÈÌ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3376924/23-26 (22) 08.01.82 (46) 15.08.84. Бюл. У 30 (72) А.А.Чуйко, М.И.Хома, Р.В.Сушко, Ю.И.Потоцкий, Г.П.Билинская и С.С.Мнацаканов (71) Ордена. Трудового Красного Знамени институт физической химии им. Л.В.Писаржевского и Специальное конструкторско-технологическое бюро

Института физической химии им. Л.В.Писаржевского (53) бб!.856.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 488788, кл. С 01 G 3/02, !973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 891565, кл. С 01 G 3/02, 1979 (прототип),.

„„SU„„1108074 А (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКИСИ

МЕДИ, включающий восстановление кислородсодержащей соли меди водородом при повышенной температуре, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения активности продукта путем увеличения его удельной поверхности, восстановление ведут в паровой фазе в присутствии высокодисперсных окислов — двуокиси кремния или ее смеси с окисью алюминия или титана.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что восстановление ведут при 100-300 С.

1108074

Изобретение относится к способу получения окислов, применяемых в ка« честве наполнителей лакокрасочных материалов, пигментов, катализаторов химических процессов.

Известен способ получения закиси меди путем восстановления солей двухвалентной меди окисью углерода в щелочной среде в присутствии катализатора — иодида щелочного металла C1 g.

Проведение процесса в водной среде способствует коагуляции частиц закиси меди, при этом получают продукт неоднородный по гранулометрическому составу, крупнодисперсный, что значительно снижает его химическую активность и ограничивает области применения. Указанный способ характеризуется сложностью технологического процесса из-за многостадийности.

При применении катализатора вводятся дополнительные ионы в раствор, которые трудно удаляются из конечного продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения закиси меди, включающий обработку ацетата медй водородом при

140-150 С и давлении 15-20 атм f2 ).

Недостатком известного способа яв«30 ляется получение продукта с низкой удельной поверхностью, (S>>=8- 11 м /

/г), что значительно понижает ее химическую активность.

Цель изобретения — повышение активности продукта путем увеличения, его удельной поверхности.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения закиси меди, включащим восстановление кисло-40 родсодержащей соли меди водородом при повышенной температуре в паровой фазе в присутствии высокодисперсных окислов — двуокиси кремния или ее смеси с окисью алюминия или титана.

Целесообразно процесс вести при

100-300 С.

В качестве солей меди используют нитраты, сульфаты, карбонаты.

Применение высокодисперсных полу- О ченных пиролизом окислов или их смесей, например SiO> SiO>/Ti02, SiO> /

/At 20 с высокой дисперсностью (4-40 ммк) обуславливает малый размер частиц получаемой закиси меди, кото- 55

° рые прочно удерживаются поверхностью окислов, что препятствует их коагуляции.

Соли меди наносят на поверхность высокодисперсных окислов в заданных количествах в виде водных растворов различной концентрации и посредством пропеллерной мешалки размешивают до образования однородной порошкообразной массы. Затем нагревают соответственно до 100-250 С и высушивают в токе азота, при этом происходит интенсивное удаление влаги и отдувка газообразных продуктов реакции.

Температуру сушки принимают не ниже 100 С, так как при температуре ниже 100 С удаление влаги происходит малоэффективно, при этом возмОжно укрупнение частиц за счет коагуляции.

Для интенсификации процесса удаления влаги порошкообразную смесь сушат, преимущественно, при 200 С, а в случае применения сульфата меди окончательная потеря воды наступает при 250 С.

Восстановление солей при температуре ниже 100 С и вьппе 250 С вести нецелесообразно, так как при температуре ниже 100 С унос влаги происходит недостаточно интенсивно и при этом возможно укрупнение частиц, а при температуре вьппе 250-300 С процесс смещается в сторону образования меди металлической, содержание Cu + снижается.

Применяют азот для смещения равновесия в сторону образования закиси меди, так как он, вытесняя водород, останавливает его восстанавливающее действие и при этом происходит восстановление до закиси меди, а не до меди металлической.

Восстановление осуществляют смесью водорода с азотом при их соотношении 1/1 — 1/1,5.

Максимальное смещение равновесия,. в сторону образования закиси меди достигают нри соотношении водорода к азоту 1/1 — 1/1,5.

Если процесс проводить в избытке водорода при соотношении 2:1, восстановпение до одновалентной меди замедляется, содержание ионов Cv. уменьшается.

При соотношении водорода к азоту

1:2 скорость образования Си+ уменьшается, так как концентрация ионов Си+ понижается.

Указанные порошки закиси меди обладают повышенной активностью в химических реакциях с хлорсиланами.

Так, взаимодействие их с хлорсилана3 1108074

10 рению их применения. 15

Пример 1. В реактор., снабжен20

15 кг высокодисперсной двуокиси крем- 40 этой температуре в течение 6 ч проду- 45

55 ми происходит на холоде (при комнатной температуре)- и сопровождается бурным выделением хлористого водорода.

По данному способу можно получить высокодисперсные порошки закиси меди (S> =70-130 м /r) различной стечь пени окраски от светло-желтого до красного цветов с повьппенной химической активностью. Повьппенная химическая активность достигается за счет использования развитой поверхности пирогенных окислов других металлов/

/металлоидов, что способствует расшиный пропеллерной мешалкой, загружают

15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А-175, 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего

0,75 кг сухого вещества, размешивают

30 мин, нагревают до 105 С и при этой температуре в течение 8 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (П) и полного удаления газообразных продуктов реакции и влаги. Затем реакционную массу восстанавливают при этой температуре водород-азотной смесью в соотношении 2:1.

Конец восстановления определяют визуально по изменению окраски реакционной массы. Продукт выгружают после 3 ч выдержки от начала восстановления. Содержание ионов Cu+ 0,54Х что составляет ЗОХ от теоретического выхода, S =110 м /г, внешний вид— порошок светло-желтого цвета.

Пример 2. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают ния марки А-175, 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего

0,75 кг сухого вещества, размешивают

30 мин, нагревают до 150 С и при вают азотом до образования черного окисла меди (П) и полного удаления газообразных продуктов реакции и влаги. Затем реакционную массу восстанавливают при этой температуре водород-азотной смесью в соотношении

1,5:1. Конец восстановления определяют визуально по изменению окраски.

Продукт выгружают после 3 ч выдержки от начала восстановления. Содержание ионов Cu" 0,9Х, что составляет 52Х от теоретического выхода, S >*

119 м /r внешний вид — порошок желтоватого цвета.

Пример 3. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загру кают 15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А-175, 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего

0,75 кг сухого вещества, размешивают

30 мин, нагревают до 200 С и при этой температуре в течение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (П) и полного удаления газообразных прбдуктов реакции и влаги.

Затем реакционную массу восстанавливают при этой температуре водородазотной смесью в соотношении 1:1.

После 3 ч выдержки от момента подачи восстановительной смеси продукт вы- гружают. Содержание ионов Cu 1,78, что составляет 97,8 от теоретического выхода, $ ®=130 м /г, внешний вид— порошок светло-желтого цвета.

Hp и м е р 4. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают

15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А-175,- 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего

0,75 кг сухого вещества, размешивают 30 мин, нагревают до 200 С и при этой температуре в течение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (П) и полного удаления газообразных продуктов реакции и влаги. Затем реакционную массу восстанавливают при этой температуре водород-азотной смесью в соотношении

1:1,5. Конец восстановления определяют визуально по изменению окраски реакционной массы. После 3 ч выдерж- ки производят выгрузку. Содержание ионов Cu+ 1,5Х, что составляет 80,2Х от теоретического выхода, S

127 м /г, внешний вид — порошок светло-желтого цвета.

Пример 5. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А-300, 20 кг водного раствора сульфата меди, содержащего

4,5 кг сухого вещества, размешивают

30 мин, нагревают до 250 С и при этой температуре в течение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (П) и полного удаления газообразных продуктов реакции и влаги.

Затем реакционную массу восстанав- ливают при этой температуре водородазотной смесью в соотношении 1:2 до изменения окраски. После 3 ч выдержки продукт выгружают. Содержание ионов Си+ 6,2Х, что составляет 46Х

1108074

Ь

Составитель С.Лотхова

Редактор Л.Веселова Техред C. Мигунова Корректор М.Шароши

Заказ 5825/ l6 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4 от теоретического выхода, S„, 110 м /г, внешний вид — порошок оранжевого цвета.

Пример 6 ° В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг титаноаэросила марки ТАС, 20 кг водного раствора сульфата меди, содержащего 4,5 кг сухого вещества, размешивают 30 мин, нагревают до 250 С и при этой температуре в те- О чение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (П) и полноты удаления газообразных продуктов реакции и влаги. Затем температуру понижают до 200 С и при этой темпе" ратуре реакционную массу восстанавливают водород-азотной смесью в соотношении 1:1 до изменения окраски.

После 3 ч восстановления продукт выгружают. Содержание ионов Си 12,1%, что составляет 90,3% от теоретического выхода, 8„„ =70 м /r, внешний вид — порошок оранжевого цвета.

Пример 7. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг алюмоаэросила марки А-А, 20 кг водного раствора карбоната меди, содержащего 8,5 кг сухого вещества, размешивают 30 мин, нагревают до 200 С и при этой температуре в те- ЗО чение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (я) и полноты отдувки газообразных про.дуктов реакции и влаги. Затем реакционную смесь восстанавливают при ,200 С в течение 3 ч водород-азотной смесью в соотношении 1:1 до изменения окраски. Продукт выгружают. Содержание ионов Cu+ 28,2%, что составляет 88,1Х от теоретического выхода, З, =83 м Jr, порошок красного цвета.Пример 8. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг двуокиси кремния марки

А-380, 9,5 кг ацетата меди, интенсивно размешивают реакционную смесь

30 мин до однородной массы, нагревают 0,5 ч при 300 С до образования черного окисла меди с одновременной продувкой азотом. Затем реакционную смесь восстанавливают при 300 С в течение 2 ч водород-азотной смесью в соотношении 1:1 до изменения окраски. Продукт выгружают. Содержание ионов Cu+30,1% что составляет 92Х от теоретического выхода, S А

170 м /r, порошок красного цвета.

По прототипу S Д=8-11 м /г, а согласно предлагаемому способу по примерам 1-8 S равно соответственно, м /г: 110; 119; 130; 127; 110;

70; 83; 170.

Таким образом, способ получения закиси меди по изобретению позволяет получить закись меди повышенной активности за счет использования развитой поверхности пирогенных окислов других металлов/металлоидов, упрощает технологический процесс, так как

его ведут при атмосферном давлении, позволяет за счет использования поверхности белых наполнителей получать широкую цветовую гамму окислов (от желтого до красного цветов), что делает возможным применение их в качестве пигментов.