Способ получения закиси меди

СОЮЗ СОВЕТСНИХСВИЛФПЕСНИПРЕСПУБЛИК ЭИО С 01 С 3/02 10.ДЦ 0 д 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена. Трудового Красного Знамени институт физической химии им. Л.В.Писаржевского и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института физической химии им. Л.В.Писаржевского(56) 1. Авторское свидетельство СССР ф 488788, кл. С 01 0 3/02, 973.2. Авторское свидетельство СССР В 891565, кл. С 01 С 3/02, 1979 (прототип),.(54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАКИСИ МЕДИ, включающий восстановление кислородсодержащей соли меди водородом при повышенной температуре, о т л и - ч а ю щ и й с я 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 - щ и й с я тем, что восстановление ведут при 100-300 С.1108074 1Изобретение относится к способуполучения окислов, применяемых в качестве наполнителей лакокрасочныхматериалов, пигментов, катализаторовхимических .процессов.Известен способ получения закисимеди путем восстановления солей двухвалентной меди окисью углерода в щелочной среде в присутствии катализатора - иодида щелочного металла 1.11,Проведение процессав водной сре"де способствует коагуляции частицзакиси меди, при этом получают продукт неоднородный по гранулометрическому составу, крупнодисперсный, чтозначительно снижает его химическуюактивность и ограничивает областиприменения. Указанный способ характеризуется сложностью технологическогопроцесса из-за многостадийности.20При применении катализатора вводятсядополнительные ионы в раствор, которые трудно удаляются из конечногопродукта.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ получения закиси меди, включающий обработку ацетата медй водородом при140-150 С и давлении 15-20 атм 23.Недостатком известного способа яв"30ляется получение продукта с низкойудельной поверхностью, (8 =8-11 м //г), что значительно понижает еехимическую активность,Цель изобретения - повышение активности продукта путем увеличения, его удельной поверхности,Поставленная цель достигаетсяописываемым способом получения закисимеди, включащим восстановление кисло-фородсодержащей соли меди водородомпри повышенной температуре в паровойфазе в присутствии высокодисперсныхокислов - двуокиси кремния или еесмеси с окисью алюминия или титана.Целесообразно процесс вести при100-300 С,В качестве солей меди используютнитраты, сульфаты, карбонаты.Применение высокодисперсных полу Оченных пиролизом окислов или их смесей, например 810, 8102/Т 102, 8102/(4-40 ммк) обуславливает малый размерчастиц получаемой закиси меди, которые прочно удерживаются поверхностьюокислов, что препятствует их коагуляции. 2Соли меди наносят на поверхностьвысокодисперсных окислов в заданныхколичествах в виде водных растворовразличной концентрации и посредствомпропеллерной мешалки размешивают дообразования 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 температурениже 100 С удаление влаги происходитмалоэффективно, при этом возмОжноукрупнение частиц за счет коагуляции.Для интенсификации процесса удалениявлаги порошкообразную смесь сушат,преимущественно, при 200 фС, а в случае применения сульфата меди окончательная потеря воды наступаетпри 250 С.Восстановление солей при температуре ниже 100 С и вьппе 250 С вестинецелесообразно, так как при температуре ниже 100 С унос влаги происходит недостаточно интенсивно и приэтом возможно укрупнение частиц, апри температуре вьппе 250-300 С процесс смещается в сторону образованиямеди металлической, содержание Сп +снижается,Применяют азот для смещения равновесия в сторону образования закисимеди, так как он, вытесняя водород,останавливает его восстанавливающеедействие и при этом происходит восстановление до закиси меди, а недо меди металлической.Восстановление осуществляют смесьюводорода с азотом при их соотношении 1/1 - 1/1,5.Максимальное смещение равновесия,.в сторону образования закиси медидостигают нри соотношении водородак азоту 1/1 - 1/1,5,Если процесс проводить в избыткеводорода при соотношении 2:1, восстановление до одновалентной медизамедляется, содержание ионов Су +уменьшается,При соотношении водорода к азоту1:2 скорость образования Си+ уменьшается, так как концентрация иойов Сц+,понижается.Указанные порошки закиси медиобладают повышенной активностьюв химических реакциях с хлорсиланами,Так, взаимодействие их с хлорсилана1 О рению их применения. 15 П р и м е р 1. В реактор., снабжен 20 25 15 кг высокодисперсной двуокиси крем этой температуре в течение 6 ч проду 50 55 ми происходит на холоде (при комнатной температуре) и сопровождается бурным выделением хлористого водорода.По данному способу можно получить высокодисперсные порошки закиси меди (Я =70-130 м /г) различной стеМпени окраски от светло-желтого до красного цветов с повьппенной химической активностью. Повьппенная химическая активность достигается за счетиспользования развитой поверхностипирогенных окислов других металлов//металлоидов, что способствует расшиный пропеллерной мешалкой, загружают15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А, 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего0,75 кг сухого вещества, размешивают30 мин, нагревают до 105 С и приэтой температуре в течение 8 ч продувают азотом до образования черногоокисла 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 Си 0,543,что составляет ЗОХ от теоретическоговыхода, Б =110 м /г, внешний вид -порошбк светло-желтого цвета. П р и м е р 2. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают ния марки А, 20 кг водного раствора нитрата меди, содержащего0,75 кг сухого вещества, размешивают30 мин, нагревают до 150 С и при вают азотом до образования черногоокисла меди (П) и полного удалениягазообразных продуктов реакции ивлаги. Затем реакционную массу восстанавливают при этой температуреводород-азотной смесью в соотношении1,5;1. Конец восстановления определяют визуально по изменению окраски,Продукт выгружают после 3 ч выдержкиот начала восстановления. Содержаниеионов Сиф 0,97, что составляет 523от теоретического выхода, Б и119 м /г, внешний вид - порошок желтоватого цвета,30 35 П р и м е р 3. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А, 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 водород- азотной смесью в соотношении 1:1. После 3 ч выдержки от момента подачи восстановительной смеси продукт выгружают. Содержание ионов Сц 1,78, что составляет 97,8 от теоретического выхода, Я =130 м /г, внешний вид - порошок светло-желтого цвета.П р и м е р 4, В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А, 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 Си+ 1,5 Х, что составляет 80,2 Х от теоретического выхода, Б 127 м /г, внешний вид - порошок светло-желтого цвета.П р и м е р 5. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг высокодисперсной двуокиси кремния марки А-ЗОО, 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 водород- азотной смесью в соотношении 1:2 до изменения окраски. После 3 ч выдержки продукт выгружают. Содержание ионов Сц+ 6,2 Х, что составляет 4631108074 ЬСоставитель С.ЛотховаРедактор Л.Веселова Техред С, Мигунова Корректор М,Шароши Заказ 5825/16 Тираж 464 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 от теоретического выхода, Я 110 мф /г, внешний вид - порошок оранжевого цвета.П р и м е р 6В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загру жает 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 Сц 12,1%, что составляет 90,37 от теоретического выхода, Я =70 м /г, внешний вид - порошок оранжевого цвета.П р и м е р 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 продуктов 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 Сц+ 28,27, что составляет 88,13 от теоретического выхода, Я =83 м/г, порошок красногоцвета П р и м е р 8. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг двуокиси кремния маркиА, 9,5 кг ацетата меди, интенсивно размешивают реакционную смесь30 мин до однородной массы, нагревают 0,5 ч при 300 С до образованиячерного окисла меди с одновременнойпродувкой азотом, Затем реакционнуюсмесь восстанавливают при 300 С в течение 2 ч водород-азотной смесьюв соотношении 1:1 до изменения окраски, Продукт выгружают, Содержаниеионов Сц+30,13, что составляет 923от теоретического выхода, Я р,=М170 м /г, порошок красного цвета.По прототипу Я Д=8-11 м /г, асогласно предлагаемому способу попримерам 1-8 Я равно соответственно, м 2/г: 110; 119; 130; 127; 110;70 р 83 р 170,Таким образом, способ получениязакиси меди по изобретению позволяетполучить закись меди повьппенной активности за счет использования развитой поверхности пирогенных окисловдругих металлов/металлоидов, упрощает технологический процесс, так какего ведут при атмосферном давлении,позволяет за счет использования поверхности белых наполнителей получатьширокую цветовую гамму окислов (отжелтого до красного цветов), что делает возможным применение их в качестве пигментов.