Способ получения сульфида меди (I) Советский патент 1991 года по МПК C01G3/12 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению сульфида меди (I), применяемому в качестве катализатора в органическом синтезе, при выплавке меди в цветной металлургии, при изготовлении химических источников тока.

Целью изобретения является упрощение процесса.

В способе получения сульфида меди (I) путем взаимодействия стехиометрических количеств медьсодержащего и серосодержащего материалов в водной среде при подогреве с последующей фильтрацией суспензии и сушкой полученного осадка, в качестве серосодержащего и медьсодержащего веществ используют порошки серы и меди, которые последовательно суспендируют при 80-100°С, предпочтительно 95- 98°С, в растворе сульфида щелочного металла, например NaaS, причем количество сульфидной серы в сульфиде щелочного

металла составляет 2-5% от массы порошка серы, а фильтрат от фильтрации суспензии используют многократно в качестве исходного раствора для повторных синтезов.

Сущность способа заключается в том, что сульфид щелочного металла, взаимодействуя с порошком серы, образует небольшое количество растворимого полисульфида щелочного металла, например Na2S, в котором сера более реакцион- носпособна, чем суспензия серы в водной среде. При взаимодействии полисульфида щелочного металла с медью образуется сульфид меди (I) и свободный сульфид щелочного металла, который способен к растворению следующей порции серы с повторным образованием полисульфида. После полной выработки меди полисульфида в растворе не остается, и раствор опять содержит то же количество сульфида щелочного металла, что и в исходном растворе.

о о о

К

.N О

Таким образом, сульфид щелочного металла при малых концентрациях является катализатором процесса взаимодействия меди и серы, т.е. он ускоряет процесс получения сульфида меди (I), не расходуясь при этом.

Использование раствора с содержанием сульфидной серы меньшем, чем 2% от массы порошка серы, ведет к неполному превращению серы, а с содержанием больше 5% - к ухудшению качества продукта за счет появления в нем сульфида меди (II), т.е. к образованию смешанного сульфида одновалентной и двухвалентной меди.

Температура процесса ниже 80°С ведет к замедлению процесса и большему содержанию серы в осадке.

После проведения реакции взаимодействия порошков меди и серы, полученную суспензию сульфида меди (I) охлаждают и фильтруют, причем осадок сульфида меди (I) промывают от сульфида натрия небольшим количеством дистиллированной воды и сушат при 105°С, а фильтрат с промывной водой используют в повторных синтезах в качестве исходного раствора сульфида натрия. Концентрация сульфида натрия в растворе при его многократном использовании практически не изменяется, так как присоединение к нему промывных вод конпенсиру- ется убылью воды, теряемой при конденсации ее паров.

Раствор сульфида щелочного металла имеет слабощелочную реакцию вследствие гидролиза, поэтому процесс по предлагаемому способу можно проводить в серийном аппарате, выполненном в отличие от прототипа из углеродистой стали.

Пример 1. В колбу с пропеллерной мешалкой заливают 1,5 л дистиллированной воды, добавл я ют 5 г без вод но го сул ьфи- да натрия, нагревают раствор до 80°С и при перемешивании загружают 64 г серы, предварительно просеянной через сито с размером ячеек 0,5 мм. После образования однородной суспензии ее нагревают до 100°С и небольшими порциями в течение 30 мин загружают порошок меди. После исчезновения в суспензии частиц серы желтого цвета, например через 8 ч после окончания загрузки меди суспензию охлаждают и фильтруют на воронке Бюхнера, осадок сульфида меди (I) промывают 100 мм дистиллированной воды, Фильтрат с промывной водой в количестве 1,5 л и концентрацией сульфида натрия 3,3 г/л собирают для последующих синтезов, а осадок сульфида меди (I) сушат в сушильном шкафу при 105°С до воздушно-сухого состояния.

Количество сульфидной серы в растворе сульфида щелочного металла (или в фильтрате) составляет 3,2% от массы загруженного порошка серы.

Выход сульфида меди (I) составляет 315

г или 99% от теоретического выхода.

Пример 2. В колбу с пропеллерной мешалкой и обратным холодильником заливают 1,5 л фильтрата от предыдущего опыта,

подают воду в обратный холодильник, нагревают фильтрат до 85°С и загружают 64 г порошка серы.

В образовавшуюся однородную суспензию небольшими порциями в течение 1 ч

загружают 254 г порошка меди. По окончании загрузки меди в течение 12ч поддерживают температуру суспензии 85°С, после чего ее охлаждают и фильтруют. Осадок сульфида меди промывают 100мл дистиллированной воды и сушат при 105°С, а фильтрат в количестве 1,5 л с содержанием сульфидной серы 3,2% от массы загруженного порошка серы собирают для последующих синтезов.

Выход сульфида меди (I) составляет 314

г (98,6% от теоретического выхода).

Пример 3. В колбу с обратным холодильником заливают 0,5 л фильтрата, полученного в примере 2, но суспензию не

доводят до кипения, поддерживая температуру 98°С.

Через 12 ч нагрев прекращают, причем сера полностью не прореагировала, о чем свидетельствуют включения желтого цвета,

поэтому продукт по своему качеству не отвечает требованиям, предъявляемым к сульфиду меди (I). Содержание сульфидной серы в примере составляет 1,1% от массы загруженного порошка серы.

Пример 4. В колбу с обратным холодильником заливают 1 л фильтрата, полученного в примере 2, добавляют 0,5 л дистиллированной воды и 5 г безводного

сульфида натрия. При этом содержание сульфидной серы в растворе составляет 5,3% от массы загружаемого порошка серы, Далее процесс ведут аналогично примеру 2.

Сульфид меди, полученный в этих условиях, не отвечает требованиям, предъявляемым к готовому продукту, так как содержит сульфид меди (II).

Пример 5. В колбу заливают 1 л фильтрата, полученного в примере 4, и 0,5 л дистиллированной воды, нагревают до 70°С и ведут загрузку при перемешивании 64 г серы и 254 г порошка меди. Содержание сульфидной серы в примере составляет

516664466

3,6% от массы загруженного порошка серы.Формула изобретения

После нагрева в течение 18 ч наблюдаютсяСпособ получения сульфида меди (I),

включения серы желтого цвета. Продукт не включающий обработку медьсодержащего отвечает требованиям, предъявляемым к реагента водным раствором сульфида ще- сульфиду меди (I),5 лочного металла при нагревании, отделение

осадка целевого продукта фильтрацией и

Таким образом, проведение процесса в сушку его, отличающийся тем, что, с предлагаемых условиях позволяет упро- целью упрощения процесса, в качестве стить.процесс за счет снижения температуры медьсодержащего реагента используют его от 160-180 до 80-100°С и тем самым 10 медный порошок, а обработку ведут при 80- исключается необходимость осуществле- 100°С в присутствии элементарной серы, ния процесса в автоклавных условиях. Кро- причем раствор для обработки берут в коли- ме того, способ обеспечивает безотходную честве, обеспечивающем содержание суль- технологию за счет возврата фильтрата в фидной серы в реакционной среде 2-5% от голову процесса.15 массы элементарной серы.

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению сульфида меди (1), применяемому в качестве катализатора в органическом синтезе, при выплавке меди в цветной металлургии, при изготовлении химических источников тока. Целью изобретения является упрощение процесса и создание безотходной технологии. Способ заключается во взаимодействии стехиометрических количеств медьсодержащего и серосодержащего материалов в водной среде при нагреве с последующим охлаждением, фильтрацией суспензии и сушкой осадка. Новым в способе является использование порошков меди и серы в качестве медьсодержащего и серосодержащего материалов с суспендированием их при перемешивании в растворе сульфида щелочного металла при температуре 80 - 100°С, причем количество сульфидной серы в сульфиде щелочного металла составляет 2 - 5% от массы порошка серы и используется многократно.