Способ получения закиси меди Советский патент 1984 года по МПК C01G3/02 

4 Изобретение относится к способу получения окислов, применяемых в качестве наполнителей лакокрасочных материалов, пигментов, катализаторов химических йроцессов. Известен способ получения закиси меди путем восстановления солей двух валентной меди окисью углерода в щелочной среде в присутствии катализатора - иодида щелочного металла Ci Проведение процесса в водной среде способствует коагуляции частиц закиси меди, при этом получают продукт неоднородный по гранулометричес кому составу, крупнодисперсный, что значительно снижает его химическую активность и ограничивает области применения. Указанный способ характе ризуется 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 меди водородом при lAO-ISO C и давлении 15-20 атм 2. Недостатком известного способа яв ляется получение продукта с назкой удельной поверх«остыО, (Syj,8-t1 м / /г), что значительно понижает ее химическую активность. Цель изобретения - повьщ1ение активности продукта путем увеличения его удельной поверхности. Поставленная цель достигается описьюаемым способом получения закис меди, включащим восстановление кисло 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 полученных пиролизом окислов или их смесей, например SiO, SiO /TiOjit SiO / /At с высокой дисперсностью (4-40 ммк) обуславливает малый разме частиц получаемой закиси меди, кото 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 , 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 вьш1е 250°С вести нецелесообразно, так как при температуре ниже унос влаги происходит недостаточно интенсивно и при этом возможно укрупнение частиц, а при температуре вьшге 250-300° С процесс смещается в сторону образования меди металлической, содержание 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 при соотношении водорода к азоту 1/1 - 1/1,5. Если процесс проводить в избытке водорода при соотношении 2:1, восстановление до одновалентной меди замедляется, содержание ионов Си уменьшается. При соотношении водорода к азоту 1:2 скорость образования Си уменьша;ется, так как концентрация ионов Си понижается. Указанные порошки закиси меди обладают повьшенной активностью химических реакциях с хлорсиланами. ак, взаимодействие их с хлорсиланами происходит на холоде (при комнатной температуре) и сопровождается бурным вьщёлением хлористого водорода.

По данному способу можно получить высокодисперсные порошки закиси меди (S. 70-130 ) различной степени окраски от светло-желтого до , красного цветов с повьшенной химической активностью. Повьшенная химическая активность достигается за счет использования развитой поверхности пирогенных окислов других металлов/ /металлоидов, что способствует распирению их применения.

Пример 1.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 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 Си 0,54%, что составляет 30% от теоретического выхода, , внешний вид порошок светло-желтого цвета.

Пример 2. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг высокодисперсной двуокиси крем 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 этой температуре в течение 6 ч проду 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 Си 0,9%, что составляет 52% от теоретического выхода, S ,,д 119 , внешний вид - порошок желтоватого цвета.

Пример 3. 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 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 выгружают. Содержание ионов Си , что составляет 97,8 от теоретического выхода, Sy,130 , внешний вид - порошок светло-желтого цвета.

Пример 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 выдержки производят выгрузку. Содержание ионов ,5%, что составляет 80,2% от теоретического выхода, S 127 , внешний вид - порошок светло-желтого цвета.

Пример5. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 tcr 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 это 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 водородазотной смесью в соотношении 1:2 до изменения окраски. После 3 ч выдержки продукт выгружают. Содержание ионов Си 6,2%, что составляет 46% от теоретического выхода, Sj, 110 м/г, внешний вид - порошок оран жевого цвета. Примерб, В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг титаноаэросила марки TAG 20 кг водного раствора сульфата меди содержащего 4,5 кг сухого вещества, размешивают 30 мин, нагревают до 250С и при этой температуре в те чение 3 ч продувают азотом до образо вания черного окисла меди (П) и полноты удаления газообразных продуктов реакции и влаги. Затем температуру понижают до и при этой температуре 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, 5, , внешний вид - порошок оранжевого цвета. Пример. В реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, загружают 15 кг алюмоаэросила марки А-А, 20 кг водного раствора карбоната меди, содержащего 8,5 кг сухого вещест ва, размешивают 30 мин, нагревают до 200С и при этой температуре в т чение 3 ч продувают азотом до образования черного окисла меди (И) и полноты отдувки газообразных продуктов реакции и влаги. Затем реакционную смесь восстанавливают при . в течение 3 ч водород-азотной смесью в соотношении 1:1 до изменения окраски. Продукт выгружают. Содержание ионов Си 28,2%, что составляет 88,1% от теоретического выхода, 83 , 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 ЗООС 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 ,1%, что составляет 92% от теоретического выхода, S 170 м/г, порошок красного цвета. По прототипу , а согласно предлагаемому способу по примерам 1-8 Зуд равно соответственно, 110; 119; 130; 127; 110; 70; 83; 170. Таким образом, способ получения закиси меди по изобретению позволяет получить закись меди повьш1енной 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.

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