Способ получения сульфида меди (i)

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 G 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;йКЯЙ- < „,IgÄÄ,г:,1 (21) 4735082/26 (22) 09,06.89 (46) 30.07.91. Бюл, М 28 (72) К).А.Абрамов, Е.Г.Морозов, А,И.Баргон, M.M.Øàìèñ и В.В.Федоренко (53) 661.856.511(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 655648, кл. С 01 G 3/12, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛ ЬФИДА МЕДИ (I) (57) Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению сульфида меди (!), применяемому в качестве катализатора в органическом синтезе, при выплавке меди в цветной металлургии, при изготовлении химических источников тока, 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 (1) 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 N8>S, причем количество сульфидной серы в сульфиде щелочного .Ы, 1666446 А1

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 медьсодер>кащего и серосодержащего материалов с суспендированием их при перемешивании в растворе сульфида щелочного металла при 80 — 100 С, причем количество сульфидной серы в сульфиде щелочного металла составляет 2-57, от массы порошка серы и используется многократно. 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 NazS, в котором сера более реакционноспособна, 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.

1666446

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 (й), 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 конпенсируется 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, добавляют 5 г безводного сульфида 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 r/л собирают для последующих синтезов, а осадок сульфида меди (1) сушат в сушильном шкафу при 105 С до воздушно-сухого состояния, 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), 45

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 r порошка меди, Содержание сульфидной серы в примере составляет

Количество сульфидной серы в растворе сульфида щелочного металла (или в фильтрате) составляет 3,2 от массы загруженного порошка серы, 5 Выход сульфида меди (1) 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, 10 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

15 загружают 254 г порошка меди, По окончании загрузки меди в течение 12 ч поддерживают температуру суспензии 85 С, после чего ее охлаждают и фильтруют. Осадок сульфида меди промывают 100 мл дистилли20 рованной 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.

25 Выход сульфида меди (I) составляет 314

r (98,6 от теоретического выхода).

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

30 доводят до кипения, поддерживая температуру 98 С.

Через 12 ч нагрев прекращают, причем сера полностью не прореагировала, о чем свидетельствуют включения желтого цвета, 35 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.

1666446

3,6ф от массы загруженного порошка серы.

После нагрева в течение 18 ч наблюдаются включения серы желтого цвета. Продукт не отвечает требованиям, предъявляемым к сульфиду меди (I), Составитель Л.Темирова

Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 2493 Тираж 298 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Таким образом, проведение процесса в предлагаемых условиях позволяет упростить процесс за счет снижения температуры его от 160-180 до 80-100 С и тем самым исключается необходимость осуществления процесса в автоклавных условиях. Кроме того, способ обеспечивает безотходную технологию за счет возврата фильтрата в голову процесса, Формула изобретения

Способ получения сульфида меди (1), включающий обработку медьсодержащего реагента водным раствором сульфида ще5 лочного металла при нагревании, отделение осадка целевого продукта фильтрацией и сушку его, о т л. и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве медьсодержащего реагента используют

10 медный порошок, а обработку ведут при 80100 С в присутствии элементарной серы, причем раствор для обработки берут в количестве, обеспечивающем содержание сульфидной серы в реакционной среде 2 — 5 от

15 массы элементарной серы.