×
13.01.2017
217.015.78c2

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к получению медного порошка из отходов электротехнической медной проволоки. Отходы, содержащие не менее 99,5% меди, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 28-100 Гц, напряжении на электродах 150-220 В и емкости разрядных конденсаторов 25,5-55,5 мкФ. Обеспечивается получение медного порошка с незначительным количеством примесей. 6 ил., 1 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к получению медных порошковых материалов.

В промышленности для получения металлических порошков в основном применяют физические (механические) и физико-химические методы [Металлические порошки и порошковые материалы: справочник [Текст] / Б.Н. Бабич, Е.В. Вершинина, В.А. Глебов и др. - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 520 с].

Физические способы получения медного порошка основаны на процессах, в которых порошок образуется из исходного металла под влиянием физических воздействий (истирание, распыление расплава, испарение и конденсация).

К недостаткам физических методов относятся возможность загрязнения измельчаемого порошка истирающими материалами, а также трудности получения порошков с узким распределением частиц по размерам, сложности регулирования состава продукта в процессе измельчения. Требуются большие механические усилия или повышение температуры (при спекании), чтобы преодолеть силы агломерирования.

Физико-химические способы получения порошков являются наиболее распространенными. Они основаны на процессах, в которых порошок образуется в результате физико-химических методов обработки металла, его оксидов, солей (восстановление ионов металлов твердыми, газообразными реагентами из твердых или жидких металлосодержащих материалов, электролиз растворов и расплавов).

Известен способ получения медного порошка электролизом из сульфатных растворов и устройством для его осуществления [Патент RU на изобретение №2022717], заключающийся в электролитическом растворении в ванне медных анодов, осаждении порошка в виде губчатых осадков на катодах при циркуляции электролита и снятии губки с катодов. Процесс проводят при устанавливаемом напряжении на ванне, подачу и циркуляцию электролита осуществляют сверху вниз параллельно плоскости электродов при полной замене электролита в ванне в течение 2-3 ч. Применяют биполярные электроды, аноды выполнены из свинца. Медь осаждается в виде дисперсной губки на катодной стороне биполярных электродов, ссыпается с катодной поверхности, накапливается в донной части и выносится через канал электролитом.

Недостатками способа является сильная агломерированность частиц порошка и возможность снижения производительности за счет коррозии медного порошка.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения медных порошков из медьсодержащих аммиакатных отходов [Патент RU на изобретение 2469111], включающий растворение отходов и последующий электролиз раствора на виброэлектродах при плотности тока 0,2-0,5 А/см2, при этом анод выполнен из анодированного свинца, а соотношение компонентов электролита составляет: 40-60 г/л хлорида натрия на 20-30 г/л медьсодержащих аммиакатных отходов.

Недостатками этого способа являются:

1) энергоемкость,

2) экологические проблемы (сточные воды, вредные выбросы),

3) довольно высокая себестоимость получаемого порошка.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи получения медных порошков из отходов с низкой себестоимостью, невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса.

Поставленная задача достигается способом получения медного порошка из отходов, отличающимся от прототипа тем, что отходы электротехнической медной проволоки, содержащие не менее 99,5% меди, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 28-100 Гц, напряжении на электродах 150…220 В и емкости разрядных конденсаторов 25,5…55,5 мкФ.

На фигуре 1 описаны этапы получения медного порошка; на фигуре 2 - схема процесса ЭЭД, на фигуре 3 - фазовый состав медного порошка; на фигуре 4 - распределение по размерам микрочастиц образца медного порошка; на фигуре 5 - микрофотография частиц медного порошка.

Процесс ЭЭД представляет собой разрушение токопроводящего материала в результате локального воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами [Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - 160 с.]. Получение медного порошка на экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов [Патент RU на изобретение №2449859] проводилось по схеме, представленной на фигуре 1, в три этапа [6]:

- 1 этап - подготовка к процессу электроэрозионного диспергирования;

- 2 этап - процесс электроэрозионного диспергирования;

- 3 этап - выгрузка порошка из реактора и его сушка.

На первом этапе производили сортировку медных отходов, их промывку, сушку, обезжиривание и взвешивание. Реактор заполняли рабочей средой - дистиллированной водой, отходы загружали в реактор. Монтировали электроды. Смонтированные электроды подключали к генератору. Устанавливали необходимые параметры процесса: частоту следования импульсов, напряжение на электродах, емкость конденсаторов.

На втором этапе - этапе электроэрозионного диспергирования включали установку. Процесс ЭЭД представлен на фигуре 2. Импульсное напряжение генератора 1 прикладывается к электродам 2 и 3 и далее к медным отходам 6 (в качестве электродов также служат медные отходы). При достижении напряжения определенной величины происходит электрический пробой рабочей среды 5, находящийся в межэлектродном пространстве, с образованием канала разряда 7. Благодаря высокой концентрации тепловой энергии, материал в точке разряда 8 плавится и испаряется, рабочая среда испаряется и окружает канал разряда газообразными продуктами распада 9 (газовым пузырем). В результате развивающихся в канале разряда и газовом пузыре значительных динамических сил капли расплавленного материала 4 выбрасываются за пределы зоны разряда в рабочую среду, окружающую электроды, и застывают в ней, образуя каплеобразные частицы медного порошка.

На третьем этапе проводятся выгрузка порошка из реактора, его сушка, взвешивание и последующий анализ.

При этом достигается следующий технический результат: получение порошков меди с частицами правильной сферической формы, со средним размером частиц 23 мкм, с содержанием примесей не более 1,3%.

Способ позволяет получить медные порошки без использования химических реагентов, что существенно влияет на себестоимость порошка и позволяет избежать загрязнения рабочей жидкости и окружающей среды химическими веществами.

Средние удельные затраты электроэнергии при производстве медного электроэрозионного порошка составляет 2,1 кг/кВт·ч, что ниже электролитического способа получения медных порошков, удельные затраты электроэнергии при производстве которых составляют 3,5 кг/кВт·ч.

Электроэрозионное диспергирование позволяет эффективно утилизировать медные отходы с невысокими энергетическими затратами и экологической частотой процесса и получать порошок низкой себестоимости.

Порошковые материалы, получаемые ЭЭД медных отходов, могут эффективно использоваться при изготовлении и восстановлении деталей машин различными способами, в виде добавок к смазкам в различного рода узлах трения высокотвердой дисперсной фазы, в производстве противоизносных препаратов, в автомобильной промышленности при изготовлении автомобильных покрышек и многих других областях промышленности и народного хозяйства.

Пример

На экспериментальной установке для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов в дистиллированной воде при массе загрузки 750 г диспергировали медные отходы. При этом использовали следующие электрические параметры установки:

- частота следования импульсов 28 Гц;

- напряжение на электродах от 200…220 В;

- емкость конденсаторов 33,5 мкФ.

Полученный медный порошок исследовали различными методами. Изучение фазового состава электроэрозионного медного порошка проводили на аналитическом рентгеновском дифрактометре ARL9900 Intellipower Workstation. В результате изучения концентраций элементного и минералогического состава образца были получены результаты, представленные на фигуре 3. Основным материалом в образцах является медь - 94%, оксид меди (I) - 3,9% и оксид кремния (IV) - 2,1%.

Затем полученный медный порошок проанализировали с помощью лазерного анализатора размеров частиц «Analysette 22 NanoTec» для определения распределения полученных частиц порошка по размерам (фигура 4). Установлено, что средний размер частиц составляет 23,65 мкм, арифметическое значение - 23,655 мкм, удельная площадь поверхности - 16199,54 см2/см3. Коэффициент элонгации (удлинения) медных частиц размером 24,034 мкм составляет 1,93, что говорит о сферической форме частиц медного порошка.

Для изучения формы и морфологии полученных медных порошков были выполнены снимки на растровом электронном микроскопе «QUANTA 600 FEG». На основании фигуры 5 порошок, полученный методом ЭЭД из медных отходов, в основном состоит из частиц правильной сферической формы (или эллиптической), с включениями частиц неправильной формы (конгломератов) и осколочной формы.

Результаты рентгеноспектрального микроанализа частиц медного порошка, проведенного с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп QUANTA 600 FEG, представлены в таблице 1 (фиг.6). Установлено, что основным элементом в порошке, полученном методом электроэрозионного диспергирования отходов электротехнической медной проволоки, является медь (98,69%) и незначительное количество примесей (1,31%).

Способ получения медного порошка из отходов электротехнической медной проволоки, отличающийся тем, что отходы электротехнической медной проволоки, содержащие не менее 99,5% меди, подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 28-100 Гц, напряжении на электродах 150-220 В и емкости разрядных конденсаторов 25,5-55,5 мкФ.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА ИЗ ОТХОДОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 326.
29.05.2018
№218.016.53f7

Шпиндельный узел

Шпиндельный узел содержит корпус с установленным в нем с возможностью вращения на подшипниковых опорах шпинделем, имеющим равномерно расположенные по окружности наклонные и параллельные оси шпинделя каналы, в которых выполнены совмещенные продольные винтообразные канавки. При этом каналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653963
Дата охранного документа: 15.05.2018
09.06.2018
№218.016.5abe

Способ правки шлифовальных кругов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при правке шлифовальных кругов. Способ включает проведение правки в несколько рабочих проходов и сообщение шлифовальному кругу вращения, а правящему инструменту продольного перемещения вдоль образующей шлифовального круга....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655424
Дата охранного документа: 28.05.2018
20.06.2018
№218.016.64bf

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Устройство состоит из измерительного моста,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658077
Дата охранного документа: 19.06.2018
08.07.2018
№218.016.6dc2

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для коммутации резисторов в цифроаналоговых преобразователях. Технический результат - повышение значения обратного сопротивления коммутатора. Управляемый коммутатор элементов электрической цепи содержит электрическую цепь с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660601
Дата охранного документа: 06.07.2018
17.08.2018
№218.016.7c59

Способ получения мелкокристаллического корунда

Изобретение относится к производству абразивных тугоплавких материалов, в частности к получению порошка - оксида алюминия (корунда), и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной, химико-металлургической промышленности. Отходы электротехнической алюминиевой проволоки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664149
Дата охранного документа: 15.08.2018
07.09.2018
№218.016.83ed

Быстродействующее устройство формирования уникальной последовательности, используемой при обезличивании персональных данных

Изобретение относится к области вычислительной техники. Техническим результатом является повышение уровня безопасности информационной системы персональных данных. Раскрыто быстродействующее устройство формирования уникальной последовательности для каждого субъекта информационной системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665899
Дата охранного документа: 04.09.2018
07.09.2018
№218.016.847b

Способ автоматизированного оповещения водителей транспортных средств на особо опасных участках дороги

Изобретение относится к технике управления дорожными транспортными средствами и касается обеспечения безопасности движения транспортных средств. Способ автоматизированного оповещения водителей транспортных средств на особо опасных участках дороги в том, что по краям дороги перпендикулярно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666103
Дата охранного документа: 05.09.2018
07.09.2018
№218.016.84de

Способ автоматизированного определения и контроля местоположения транспортного средства на дорожном полотне с двусторонним однополосным движением

Изобретение относится к технике управления дорожно-транспортным движением и касается определения местоположения транспортных средств на дорожном полотне с двусторонним однополосным движением. Для определения местоположения всех транспортных средств, въезжающих в зону контролируемого участка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666087
Дата охранного документа: 05.09.2018
03.10.2018
№218.016.8d2f

Система лучистого отопления здания

Изобретение относится к отопительным системам здания. Система лучистого отопления здания с несущими стенами и внутренними перегородками включает камеру подогрева воздуха, сборные каналы, горизонтальные подающие каналы, горизонтальные распределительные каналы, вертикальные воздуховоды,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668239
Дата охранного документа: 27.09.2018
13.10.2018
№218.016.9113

Безвентиляторная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды в градирнях ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Везвентиляторная градирня содержит вертикальную башню с водопароулавливателем, воздухозаборными окнами, резервуар для сбора охлажденной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669430
Дата охранного документа: 11.10.2018
Показаны записи 141-146 из 146.
21.12.2019
№219.017.f000

Способ получения вольфрамотитанокобальтовых порошков из отходов сплава т30к4 в спирте

Изобретение относится к получению вольфрамотитанокобальтовых порошков из отходов сплава Т30К4. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов сплава Т30К4 в спирте при напряжении на электродах 110…120 В, ёмкости разрядных конденсаторов 48 мкФ и частоте следования импульсов 130...140 Гц....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709561
Дата охранного документа: 18.12.2019
13.01.2020
№220.017.f4b9

Способ получения металлического нанопорошка из отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде

Изобретение относится к получению нанопорошков из отходов свинцовой бронзы, которые могут быть использованы для нанесения износостойких, антифрикционных, коррозионностойких и противозадирных покрытий. Отходы свинцовой бронзы подвергают электроэрозионному диспергированию в дистиллированной воде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710707
Дата охранного документа: 09.01.2020
12.02.2020
№220.018.0183

Способ получения спеченных изделий из изостатически спресованных электроэрозионных нанокомпозиционных порошков свинцовой бронзы

Изобретение относится к получению спеченных изделий из порошков свинцовой бронзы. Проводят электроэрозионное диспергирование отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде на установке электроэрозионного диспергирования при частоте следования импульсов 95…105 Гц, напряжении на электродах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713900
Дата охранного документа: 10.02.2020
22.05.2020
№220.018.1fc4

Сборный штамп для вытяжки сложнопрофильных тонкостенных изделий

Изобретение относится к области конструкций и способов изготовления элементов штампов оснастки для вытяжки сложнопрофильных тонкостенных изделий из листового материала. Сборный штамп состоит из пуансона и матрицы, выполненных из собранных в горизонтальной плоскости профиль-слоев из листового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721521
Дата охранного документа: 19.05.2020
10.05.2023
№223.018.5368

Способ получения свинцово-латунных порошков из отходов сплава лс58-3 в дистиллированной воде

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству металлических свинцово-латунных порошков. Может использоваться для изготовления деталей, работающих на трение, для мелких деталей в микротехнике, для напыления декоративных покрытий. Свинцово-латунный порошок получают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795306
Дата охранного документа: 02.05.2023
10.05.2023
№223.018.537e

Способ получения свинцово-сурьмянистого сплава из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава ссу-3 в воде

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сплавов методом искрового плазменного сплавления. Может использоваться при получении свинцовых сплавов для решеток свинцовых аккумуляторов. Свинцово-сурьмянистый сплав получают путем искрового плазменного сплавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795311
Дата охранного документа: 02.05.2023
+ добавить свой РИД