一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法
【专利摘要】本发明涉及一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法。将草酸铜颗粒干燥破碎过筛后按照一定的加料量投入微波回转窑料仓中；开启微波开始升温煅烧同时通入氧气，控制回转窑炉内气氛，煅烧一定时间后，出回转窑经过破碎、过筛得到超细氧化亚铜粉末。得到的粉末粒度在0.3-1.2um之间。本工艺能耗低、产品粒度细、纯度高、且无三废产生、生产效率也大大提高，适合工业化生产。
【专利说明】一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法。属材料制备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]氧化亚铜(Cu2O)粉末是一种红色或黄色化工原料与产品，在工业上应用广泛，如用作船舶防污底漆、玻璃瓷釉着色剂、有机合成催化剂及电子材料等。超细粉体材料，特别是纳米级粉体常常具有块状材料所不具有的优异性能，例如高催化性、奇异的电磁及光学性质等，因此制备出特定粒径与形貌的Cu2O粒子具有更广阔的市场前景和潜在价值。
[0003]Cu2O粉末用途广泛，在涂料工业中用作船舶防污底漆防止海洋生物附着在船底；在玻璃和陶瓷工业中用作红玻璃和红瓷釉着色剂；在农业上用作杀菌剂；Cu20具有半导体性质，电子工业上用它和铜制作镇流器。它还可用作涂层、塑料和玻璃表面改性材料以及有机工业催化剂等。此外，超细Cu2O还可作光热催化剂、阻燃抑烟材料等。
[0004]此外，Cu2O是一种重要的金属氧化物P型半导体，能带间隙为2.2eV，这使它有希望成为将太阳能转换为电能或化学能的材料，据报道，Cu2O在可见光下能将水分解为02和H2。目前，超细Cu2O粉体正作为多层陶瓷电容器(MLCC)铜端电极铜粉制备的中间体。由于贵金属价格的飙升，目前大部分MLCC已经用铜镍等贱金属取代钯银等贵金属作为其电极材料。铜电极铜粉的制备方法之一即为使用合适的还原剂还原Cu2+。直接由Cu2+还原成单质铜粉时，由于中间反应多，所得铜粉粒径不均。解决办法之一就是先将Cu2+还原成超细Cu2O中间体，然后再将Cu2O粉体还原成铜粉，由于铜粉是由超细Cu2O —步生成，中间步骤少，使得粒径较易控制。此外，Cu2O还可作为导电助剂加入到碱性氢氧燃料电池中的防水氢电极中，以减少其电阻极化，加入Cu2O大大优于加入石墨材料。以Cu2O为基的金属陶瓷是铝电解的非燃烧阳极材料的可能代用品之一。
[0005]常见的Cu2O制备技术主要有固相法、液相法和电解法三种。随着研宄开发的深入，Cu2O的制备方法不断创新，各种形貌与粒径各异的产品促使超细Cu2O粉体应用范围不断扩大，更小的粒径、更高的纯度以及多样的形貌将为Cu2O找到更多的用途。如专利CN87106540.1提出了一种用加压氢还原来制备氧化亚铜的工艺，，最终制备的氧化亚铜粉末粒度可< 1.0um，纯度>98%，形貌为类球形。但是存在一下问题:1.在高温高压下反应，能耗大；2.高压釜对设备和人员操作要求较高；3.产生大量含氨氮和重金属的废水需处理。如专利号为CN97100952.X提出了紫外辐射制备超细氧化亚铜粉末的方法，在常温常压下采用紫外光辐射可溶性铜盐的缓冲溶液，可得到1-1OOnm的氧化亚铜粉末，但是此工艺不适合大规模生产。
[0006]固相反应最大的特点在于反应温度便于操作和控制.此外，还有不使用溶剂，高选择性，高产率，节省能源，合成工艺简单等特点。而一般的固相反应法制备氧化亚铜的缺点是能耗巨大，三废污染严重，而且不容易制得纯度高，颗粒小的氧化亚铜，生产效率低下。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法。通过采用微波加热，同时控制升温速度，使得草酸铜缓慢，同时利用通入氧气来控制回转窑炉内的弱氧化气氛，实现了氧化亚铜的制备，由于草酸铜前驱体的粒度较细，且回转窑在不断的旋转，使得物料处理上下运动之中，加快了草酸铜的分解使得生产效率大大提高，且得到的氧化亚铜颗粒更细更均匀，由于回转窑为密封环境，且出料采用真空上料机出料，气体采用袋式除尘器收集粉尘后再外排，杜绝了废气的污染，回转窑炉膛内衬耐高温陶瓷，避免了其他杂质引入氧化亚铜粉末内，得到的氧化亚铜纯度更高，而微波加热能使草酸铜颗粒内外温度同时升高，避免了常规煅烧方式温度从外传导进物料内部的方式，能耗大大降低。从而解决了一般的固相反应法制备氧化亚铜的缺点，能耗大大降低，基本无三废污染，且制备的氧化亚铜粉末纯度高，颗粒小，生产效率也大大提高了。
[0008]本发明通过如下方式实现:
[0009]I)、将粒径为0.5-20 μ m的草酸铜干燥至水分小于Iwt%，然后破碎过筛后备用；
[0010]2)、将干燥的草酸铜物料按照回转窑里膛体积的10-35%投入微波回转窑料仓中；
[0011]3)、开启微波加热，同时调节回转窑转速2-10转/分，回转窑内温度以20-100°C /min速率升温至500-600 °C ；
[0012]4)通入氧气，控制回转窑炉内氧气占所有气体的体积为5-25%之间，控制物料在回转窑中停留的总时间为10-120min，氧气可以是纯氧或者含有惰性气氛的氧气；
[0013]5)出回转窑的产品经过破碎、过150-350目筛得到氧化亚铜粉末。最终制备的氧化亚铜粒度在0.3-1.2um之间。
[0014]煅烧草酸铜制备超细氧化亚铜的反应机理如下:
[0015]4CuC204+02— Cu 20+8C02
[0016]本发明具有以下优点:
[0017]1.由于草酸铜前驱体的粒度较细，且回转窑在不断的旋转，使得物料处理上下运动之中，加快了草酸铜的分解使得生产效率大大提高，且得到的氧化亚铜颗粒更细更均匀。
[0018]2.由于回转窑为密封环境，且出料采用真空上料机出料，气体采用袋式除尘器收集粉尘后再外排，杜绝了废气的污染。
[0019]3.回转窑炉膛内衬耐高温陶瓷，避免了其他杂质引入氧化亚铜粉末内，得到的氧化亚铜纯度更高。
[0020]4.而微波加热能使草酸铜颗粒内外温度同时升高，避免了常规煅烧方式温度从外传导进物料内部的方式，能耗大大降低。
【具体实施方式】
[0021]实施例1:
[0022]I)、将粒径为2 μ m的草酸铜干燥至水分为0.5wt%,然后破碎过筛；
[0023]2)、将干燥的草酸铜物料按照回转窑里膛体积的15%投入微波回转窑料仓中；
[0024]3)、开启微波加热，同时调节回转窑转速8转/分，回转窑内温度以30°C /min速率升温至510°C ;
[0025]4)通入纯净氧气，控制回转窑炉内氧气占所有气体的体积为12%之间，控制物料在回转窑中停留的总时间为60min，；
[0026]5)出回转窑的产品经过破碎、过200目筛得到氧化亚铜粉末。最终得到的氧化亚铜粉末粒径为0.8um。
[0027]实施例2:
[0028]I)、将粒径为0.5 μ m的草酸铜干燥至水分为0.8wt%,然后破碎过筛后备用；
[0029]2)、将干燥的草酸铜物料按照回转窑里膛体积的20%投入微波回转窑料仓中；
[0030]3)、开启微波加热，同时调节回转窑转速8转/分，回转窑内温度以80°C /min速率升温至500 °C ；
[0031]4)通入含有惰性气体氮气的氧气，控制回转窑炉内氧气占所有气体的体积为13%之间，控制物料在回转窑中停留的总时间为40min ;
[0032]5)出回转窑的产品经过破碎、过300目筛得到氧化亚铜粉末。最终得到的氧化亚铜粉末粒径为0.65um。
[0033]实施例3:
[0034]I)、将粒径为8 μ m的草酸铜干燥至水分为0.3wt%,然后破碎过筛后备用；
[0035]2)、将干燥的草酸铜物料按照回转窑里膛体积的12%投入微波回转窑料仓中；
[0036]3)、开启微波加热，同时调节回转窑转速8转/分，回转窑内温度以25°C /min速率升温至600 °C ；
[0037]4)通入含有惰性气体氮气的氧气，控制回转窑炉内氧气占所有气体的体积为13%之间，控制物料在回转窑中停留的总时间为90min ；
[0038]5)出回转窑的产品经过破碎、过300目筛得到氧化亚铜粉末。最终得到的氧化亚铜粉末粒径为1.0um。
【权利要求】
1.一种微波煅烧草酸铜生产超细氧化亚铜的方法，其特征在于:其通过如下方式实现， 1)、将粒径为0.5-20 μ m的草酸铜干燥破碎过筛后备用； 2)、将干燥物料按照一定的加料量投入微波回转窑料仓中； 3)、开启微波加热，同时调节回转窑转速2-10转/分，回转窑内温度以20-100°C/min速率升温至500-600 °C ； 4)通入氧气，控制回转窑炉内氧气占所有气体的体积为5-25%之间，控制物料在回转窑中停留的总时间为10-120min ； 5)出回转窑的产品经过破碎、过筛得到氧化亚铜粉末。
2.根据权利要求1所述的微波煅烧草酸铜生产氧化亚铜粉末的方法，其特征在于:所述的干燥是将草酸铜水份含量干燥至小于lwt%。
3.根据权利要求1所述的微波煅烧草酸铜生产氧化亚铜粉末的方法，其特征在于:所述的加料量为草酸铜粉末体积占整个回转窑炉内体积的10-35%。
4.根据权利要求1所述的微波煅烧草酸铜生产氧化亚铜粉末的方法，其特征在于:所述的氧气可以纯氧或者含有惰性气氛的氧气。
5.根据权利要求1所述的微波煅烧草酸铜生产氧化亚铜粉末的方法，其特征在于:所述的过筛的筛网目数为150-350目。
【文档编号】C01G3/02GK104495907SQ201410712844
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】夏正付 申请人:夏正付