Способ получения порошка меди

(51) 01 33/02 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ при получении порошка меди из оксида одновалентной меди. Порошок меди получаемый электролизом используется в меднографитовом производстве, в металлургии редких металлов и химической промышленности в качестве реагентов,в порошковой металлургии для изготовления деталей прессованием,для изготовления алмазных инструментов,пористых подшипников,радиодеталей и часовых деталей, в зубоврачебных препаратах и в качестве основного компонента в составе противоизносных антифрикционных присадок и других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения заключается в том, что порошок меди получают путем катодного восстановления оксида медив сернокислых растворах при концентрации серной кислоты 40 г/л,температуры электролита 25 С в присутствии катализаторатитанав растворе 3-7 г/л.(72) Доспаев Мурат Мантенович Баешев Абдуали Баешевич Каримова Люция Монировна Доспаев Дархан Муратович Жумашев Калкаман Жумашевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Химикометаллургический институт им. Ж. Абишева Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА МЕДИ(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических порошков, и может, использована 22908 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения металлических порошков, и может, использована при получении порошка меди из оксида одновалентной меди. Порошок меди получаемый электролизом используется в меднографитовом производстве, в металлургии редких металлов и химической промышленности в качестве реагентов,в порошковой металлургии для изготовления деталей прессованием,для изготовления алмазных инструментов,пористых подшипников,радиодеталей и часовых деталей, в зубоврачебных препаратах и в качестве основного компонента в составе противоизносных антифрикционных присадок и других отраслях народного хозяйства. Известен способ получения порошка меди где навеску оксида меди увлажняют электролитом и в виде пасты накладывают по обе стороны пластинчатого катода, после чего электрод обвертывают полотном, полотно обвязывают тонким шнуром и погружают в раствор сульфата натрия. Аноды применяют нерастворимые. Электролиз проводят при температуре 70 С и плотности тока 100-200 А/м 2. Е.Ф. Завгородняя, В.П. Голушко, Т.П. Дорош К вопросу о механизме катодного восстановления окиси меди//Укр.хим.журн.- 1961.- Т.27.-1.-. 43-47. Недостатком данного способа являются проведения процесса при 80 С что приводит к усилению испарения электролита, ухудшения условия труда,дополнительному расходу электроэнергии на нагрев электролита, выход по току 60-65. Наиболее близким по технической сущности(прототип) к достигаемому результату является способ получения порошка меди катодным восстановлением оксида медив нейтральном 0,3 н растворе сульфата калия. При этом определенная навеска порошка оксида медисмачивалась дистиллированной водой, и полученная паста помещалась в ячейку из инертного материала(фенопласт). Токопроводом служил торец медной проволоки размещавшиеся в центре дна ячейки и соприкасающиеся с пастой, а анод размещался напротив катода. Электролиз проводят при температуре 80 С и катодной плотности тока 130 780 А/м 2 с выходом по току 65-70. Горбунова И.В., Лямина Л.И., Горбунова К.М. //Электрохимия,1987.-Т. 23. - 8.-. 1087 - 1093. Основными недостатками прототипа является большие затраты ручного труда при изготовлении оксимедных электродов, низкая реакционная способность одного из реагента из-за проведения электролиза в нейтральной среде,расход электроэнергии в 1,5-2 раза превышает теоретически необходимый для полного восстановления оксида меди, к тому же процесс ведут при высокой температуре, невысокий выход по току (65-70). Все указанные недостатки прототипа обусловлены самим принципом получения порошка из оксида меди в нейтральных растворах,где как известно,катодное восстановление протекает только по твердофазному 2 механизму т.е. через непосредственный контакт частиц оксида медис поверхностью электрода,при этом ток дополнительно расходуется на нежелательный процесс выделения водорода. Решаемой задачей является упрощение процесса, улучшение условий труда, снижение расхода электроэнергии, увеличение выхода по току порошка меди. Достигаемый технический результат состоит в упрощении процесса получения порошка меди из оксида меди, уменьшение расхода электроэнергии,повышение выхода по току порошка меди на 2530. Сущность изобретения заключается в том, что при катодном восстановлении оксида медив сернокислых растворах содержащих ионына электроде протекают следующие процессы первоначально на катоде восстановление оксида медипротекает по твердофазному механизму 22 Н 22 Н 2(1) помимо основного процесса на катоде протекает побочная реакция выделения водорода 2 Н 22 еН 22(2) в присутствии титана кроме реакции (1-2) протекает его восстановление до 4 е 3 в прикатодном пространстве взаимодействует с оксидом меди(1) по реакции 232 Не 204 Н 2(4) Образующиеся ионы титана на катоде вновь восстанавливаются и снова участвуют в процессе восстановления. При этом протекание ненужного побочного процесса выделения водорода уменьшается. Кроме того, необходимо отметить, что при погружении в сернокислый электролит происходит незначительное химическое растворение оксида меди с переходом в раствор ионов меди 2224242 ,(5) которые в дальнейшем восстанавливается по реакции 223024.(6) ПРИМЕР 1 Исходный раствор (объем 200 мл), содержащий 40 г/л серной кислоты, 3 г/л титана сульфата титана (2(4)2) погружают донный медный катод, на который насыпан порошок оксида меди и устанавливают свинцовый анод. Катодную поляризацию проводят при плотности тока 150 А/м 2 при комнатной температуре (25 С). Пропускаемое количество электричества на 20 больше, чем теоретически необходимо для полного восстановления оксида меди . Полученный порошок меди отмывают от кислоты дистиллированной водой и с целью предотвращения окисления стабилизируют 0,2 раствором мыла, фильтруют и сушат. Остаточное содержание оксида медисоставляет 0,35. Выход по току порошка меди составляет 91,28). ПРИМЕР 2 22908 Условия примера 1, но концентрация титана 2(4)2 - 1,5 г/л. Остаточное содержание оксида медисоставляет 7,5. ПРИМЕР 3 Условия примера 1, но концентрация титана(2(4)2) - 7 г/л. Содержание оксида меди в порошке 0,1. ПРИМЕР 4 Условия примера 1, но концентрация титана 2(4)2 - 9 г/л. Содержание оксида медив порошке 0,1. ПРИМЕР 5 Условия примера 1, но титан в электролит не вводят. Содержание оксида меди(1) в порошке 61,3. Как видно из примеров оптимальные концентрации титанявляется 3-7 г/л. При повышенных плотностях тока (300 А/м 2) наряду с восстановлением титана усиливается доля побочного процесса выделения водорода,приводящего к существенному увеличению расхода электроэнергии. Оптимальные концентрации серной кислоты 40-60 г/л, т.к в этом интервале раствор имеет высокую удельную электропроводность. Концентрация кислоты ниже 40 г/л нежелательна,так как при этом происходит частичный гидролиз титан , что ухудшает показатели процесса и приводит к загрязнению получаемого порошка меди осадками основных солей титана. При концентрации кислоты выше 100 г/л наблюдается частичное растворение свежеобразованного порошка меди, что способствует значительному снижению выхода по току. Таким образом,заявленный способ обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества существенно упрощается процесс, так как нет необходимости в приготовлении специальных пастовых катодов процесс протекает при комнатной температуре,т.е. исключается испарение электролита, что улучшает условия труда расход электроэнергии в среднем на 35-45 ниже. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения порошка меди электрохимическим восстановлением порошка оксида одновалентной меди из водных растворов с нерастворимым анодом, отличающийся тем, что восстановление порошка оксида одновалентной меди осуществляют из водного раствора серной кислоты в присутствии катализаторасульфата титана (4)2 при концентрации в растворе 3-7 г/л.