一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法。將草酸銅顆粒干燥破碎過篩后按照一定的加料量投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中；開啟微波開始升溫煅燒同時通入氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氣氛，煅燒一定時間后，出回轉(zhuǎn)窯經(jīng)過破碎、過篩得到超細氧化亞銅粉末。得到的粉末粒度在0.3-1.2um之間。本工藝能耗低、產(chǎn)品粒度細、純度高、且無三廢產(chǎn)生、生產(chǎn)效率也大大提高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法。屬材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]氧化亞銅(Cu2O)粉末是一種紅色或黃色化工原料與產(chǎn)品，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，如用作船舶防污底漆、玻璃瓷釉著色劑、有機合成催化劑及電子材料等。超細粉體材料，特別是納米級粉體常常具有塊狀材料所不具有的優(yōu)異性能，例如高催化性、奇異的電磁及光學(xué)性質(zhì)等，因此制備出特定粒徑與形貌的Cu2O粒子具有更廣闊的市場前景和潛在價值。
[0003]Cu2O粉末用途廣泛，在涂料工業(yè)中用作船舶防污底漆防止海洋生物附著在船底；在玻璃和陶瓷工業(yè)中用作紅玻璃和紅瓷釉著色劑；在農(nóng)業(yè)上用作殺菌劑；Cu20具有半導(dǎo)體性質(zhì)，電子工業(yè)上用它和銅制作鎮(zhèn)流器。它還可用作涂層、塑料和玻璃表面改性材料以及有機工業(yè)催化劑等。此外，超細Cu2O還可作光熱催化劑、阻燃抑煙材料等。
[0004]此外，Cu2O是一種重要的金屬氧化物P型半導(dǎo)體，能帶間隙為2.2eV，這使它有希望成為將太陽能轉(zhuǎn)換為電能或化學(xué)能的材料，據(jù)報道，Cu2O在可見光下能將水分解為02和H2。目前，超細Cu2O粉體正作為多層陶瓷電容器(MLCC)銅端電極銅粉制備的中間體。由于貴金屬價格的飆升，目前大部分MLCC已經(jīng)用銅鎳等賤金屬取代鈀銀等貴金屬作為其電極材料。銅電極銅粉的制備方法之一即為使用合適的還原劑還原Cu2+。直接由Cu2+還原成單質(zhì)銅粉時，由于中間反應(yīng)多，所得銅粉粒徑不均。解決辦法之一就是先將Cu2+還原成超細Cu2O中間體，然后再將Cu2O粉體還原成銅粉，由于銅粉是由超細Cu2O —步生成，中間步驟少，使得粒徑較易控制。此外，Cu2O還可作為導(dǎo)電助劑加入到堿性氫氧燃料電池中的防水氫電極中，以減少其電阻極化，加入Cu2O大大優(yōu)于加入石墨材料。以Cu2O為基的金屬陶瓷是鋁電解的非燃燒陽極材料的可能代用品之一。
[0005]常見的Cu2O制備技術(shù)主要有固相法、液相法和電解法三種。隨著研宄開發(fā)的深入，Cu2O的制備方法不斷創(chuàng)新，各種形貌與粒徑各異的產(chǎn)品促使超細Cu2O粉體應(yīng)用范圍不斷擴大，更小的粒徑、更高的純度以及多樣的形貌將為Cu2O找到更多的用途。如專利CN87106540.1提出了一種用加壓氫還原來制備氧化亞銅的工藝，，最終制備的氧化亞銅粉末粒度可< 1.0um，純度>98%，形貌為類球形。但是存在一下問題:1.在高溫高壓下反應(yīng)，能耗大；2.高壓釜對設(shè)備和人員操作要求較高；3.產(chǎn)生大量含氨氮和重金屬的廢水需處理。如專利號為CN97100952.X提出了紫外輻射制備超細氧化亞銅粉末的方法，在常溫常壓下采用紫外光輻射可溶性銅鹽的緩沖溶液，可得到1-1OOnm的氧化亞銅粉末，但是此工藝不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]固相反應(yīng)最大的特點在于反應(yīng)溫度便于操作和控制.此外，還有不使用溶劑，高選擇性，高產(chǎn)率，節(jié)省能源，合成工藝簡單等特點。而一般的固相反應(yīng)法制備氧化亞銅的缺點是能耗巨大，三廢污染嚴重，而且不容易制得純度高，顆粒小的氧化亞銅，生產(chǎn)效率低下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法。通過采用微波加熱，同時控制升溫速度，使得草酸銅緩慢，同時利用通入氧氣來控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)的弱氧化氣氛，實現(xiàn)了氧化亞銅的制備，由于草酸銅前驅(qū)體的粒度較細，且回轉(zhuǎn)窯在不斷的旋轉(zhuǎn)，使得物料處理上下運動之中，加快了草酸銅的分解使得生產(chǎn)效率大大提高，且得到的氧化亞銅顆粒更細更均勻，由于回轉(zhuǎn)窯為密封環(huán)境，且出料采用真空上料機出料，氣體采用袋式除塵器收集粉塵后再外排，杜絕了廢氣的污染，回轉(zhuǎn)窯爐膛內(nèi)襯耐高溫陶瓷，避免了其他雜質(zhì)引入氧化亞銅粉末內(nèi)，得到的氧化亞銅純度更高，而微波加熱能使草酸銅顆粒內(nèi)外溫度同時升高，避免了常規(guī)煅燒方式溫度從外傳導(dǎo)進物料內(nèi)部的方式，能耗大大降低。從而解決了一般的固相反應(yīng)法制備氧化亞銅的缺點，能耗大大降低，基本無三廢污染，且制備的氧化亞銅粉末純度高，顆粒小，生產(chǎn)效率也大大提高了。
[0008]本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn):
[0009]I)、將粒徑為0.5-20 μ m的草酸銅干燥至水分小于Iwt%，然后破碎過篩后備用；
[0010]2)、將干燥的草酸銅物料按照回轉(zhuǎn)窯里膛體積的10-35%投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中；
[0011]3)、開啟微波加熱，同時調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速2-10轉(zhuǎn)/分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度以20-100°C /min速率升溫至500-600 °C ；
[0012]4)通入氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氧氣占所有氣體的體積為5-25%之間，控制物料在回轉(zhuǎn)窯中停留的總時間為10-120min，氧氣可以是純氧或者含有惰性氣氛的氧氣；
[0013]5)出回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)品經(jīng)過破碎、過150-350目篩得到氧化亞銅粉末。最終制備的氧化亞銅粒度在0.3-1.2um之間。
[0014]煅燒草酸銅制備超細氧化亞銅的反應(yīng)機理如下:
[0015]4CuC204+02— Cu 20+8C02
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]1.由于草酸銅前驅(qū)體的粒度較細，且回轉(zhuǎn)窯在不斷的旋轉(zhuǎn)，使得物料處理上下運動之中，加快了草酸銅的分解使得生產(chǎn)效率大大提高，且得到的氧化亞銅顆粒更細更均勻。
[0018]2.由于回轉(zhuǎn)窯為密封環(huán)境，且出料采用真空上料機出料，氣體采用袋式除塵器收集粉塵后再外排，杜絕了廢氣的污染。
[0019]3.回轉(zhuǎn)窯爐膛內(nèi)襯耐高溫陶瓷，避免了其他雜質(zhì)引入氧化亞銅粉末內(nèi)，得到的氧化亞銅純度更高。
[0020]4.而微波加熱能使草酸銅顆粒內(nèi)外溫度同時升高，避免了常規(guī)煅燒方式溫度從外傳導(dǎo)進物料內(nèi)部的方式，能耗大大降低。

【具體實施方式】
[0021]實施例1:
[0022]I)、將粒徑為2 μ m的草酸銅干燥至水分為0.5wt%,然后破碎過篩；
[0023]2)、將干燥的草酸銅物料按照回轉(zhuǎn)窯里膛體積的15%投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中；
[0024]3)、開啟微波加熱，同時調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度以30°C /min速率升溫至510°C ;
[0025]4)通入純凈氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氧氣占所有氣體的體積為12%之間，控制物料在回轉(zhuǎn)窯中停留的總時間為60min，；
[0026]5)出回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)品經(jīng)過破碎、過200目篩得到氧化亞銅粉末。最終得到的氧化亞銅粉末粒徑為0.8um。
[0027]實施例2:
[0028]I)、將粒徑為0.5 μ m的草酸銅干燥至水分為0.8wt%,然后破碎過篩后備用；
[0029]2)、將干燥的草酸銅物料按照回轉(zhuǎn)窯里膛體積的20%投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中；
[0030]3)、開啟微波加熱，同時調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度以80°C /min速率升溫至500 °C ；
[0031]4)通入含有惰性氣體氮氣的氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氧氣占所有氣體的體積為13%之間，控制物料在回轉(zhuǎn)窯中停留的總時間為40min ;
[0032]5)出回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)品經(jīng)過破碎、過300目篩得到氧化亞銅粉末。最終得到的氧化亞銅粉末粒徑為0.65um。
[0033]實施例3:
[0034]I)、將粒徑為8 μ m的草酸銅干燥至水分為0.3wt%,然后破碎過篩后備用；
[0035]2)、將干燥的草酸銅物料按照回轉(zhuǎn)窯里膛體積的12%投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中；
[0036]3)、開啟微波加熱，同時調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度以25°C /min速率升溫至600 °C ；
[0037]4)通入含有惰性氣體氮氣的氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氧氣占所有氣體的體積為13%之間，控制物料在回轉(zhuǎn)窯中停留的總時間為90min ；
[0038]5)出回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)品經(jīng)過破碎、過300目篩得到氧化亞銅粉末。最終得到的氧化亞銅粉末粒徑為1.0um。
【權(quán)利要求】
1.一種微波煅燒草酸銅生產(chǎn)超細氧化亞銅的方法，其特征在于:其通過如下方式實現(xiàn)， 1)、將粒徑為0.5-20 μ m的草酸銅干燥破碎過篩后備用； 2)、將干燥物料按照一定的加料量投入微波回轉(zhuǎn)窯料倉中； 3)、開啟微波加熱，同時調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速2-10轉(zhuǎn)/分，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度以20-100°C/min速率升溫至500-600 °C ； 4)通入氧氣，控制回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)氧氣占所有氣體的體積為5-25%之間，控制物料在回轉(zhuǎn)窯中停留的總時間為10-120min ； 5)出回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)品經(jīng)過破碎、過篩得到氧化亞銅粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波煅燒草酸銅生產(chǎn)氧化亞銅粉末的方法，其特征在于:所述的干燥是將草酸銅水份含量干燥至小于lwt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波煅燒草酸銅生產(chǎn)氧化亞銅粉末的方法，其特征在于:所述的加料量為草酸銅粉末體積占整個回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)體積的10-35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波煅燒草酸銅生產(chǎn)氧化亞銅粉末的方法，其特征在于:所述的氧氣可以純氧或者含有惰性氣氛的氧氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波煅燒草酸銅生產(chǎn)氧化亞銅粉末的方法，其特征在于:所述的過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為150-350目。
【文檔編號】C01G3/02GK104495907SQ201410712844
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】夏正付 申請人:夏正付