×
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 41-50 из 326.
13.01.2017
№217.015.780f

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике и предназначено для определения параметров четырехэлементных двухполюсников или параметров датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Технический результат: уменьшение погрешности измерения за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598977
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7b4c

Способ проведения военно-исследовательских работ по разработке стрелкового оружия и боевой экипировки военнослужащих, имеющих стрелковое оружие и боевую экипировку, с использованием тактической полосы ближнего боя

Изобретение относится к способу проведения военно-исследовательских работ по разработке стрелкового оружия и боевой экипировки военнослужащих, имеющих стрелковое оружие и боевую экипировку, с использованием тактической полосы ближнего боя. Способ заключается в преодолении тактической полосы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600560
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.01.2017
№217.015.7dd7

Армированная кирпичная кладка

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий в сейсмических районах. Технический результат: поддержание надежной эксплуатации в течение длительного времени армированной кирпичной кладки за счет устранения коррозийного разрушения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600951
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.84d3

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602997
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.85dd

Способ получения лактобионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения лактобионовой кислоты и может быть использовано в химической промышленности. Предложен способ получения лактобионовой кислоты из лактобионата натрия ионным обменом на катонитах, отличающийся тем, что используют катиониты КУ-2.8-ЧС, Amberlite TM FPC23 H,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603195
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8881

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи

Изобретение относится к вычислительной технике, информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат - уменьшение значения прямого сопротивления и уменьшение значения остаточного напряжения управляемого коммутатора элементов электрической цепи. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602368
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8adb

Способ очистки поверхностей меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления соединениями меди (ii)

Изобретение относится к очистке элементов технологического и бытового оборудования из меди и ее сплавов от продуктов коррозии и продуктов окисления соединениями меди (II) и может быть использовано в различных областях практической деятельности, в научных исследованиях и в аналитическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604162
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8af4

Способ 2d-монтажа (внутреннего монтажа) интегральных микросхем

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники. Технический результат - повышение степени интеграции и снижение массогабаритных показателей ИМС. Достигается тем, что используется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604209
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8cdf

Поливомоечная машина

Изобретение относится к машинам для летнего содержания автомобильных дорог. Поливомоечная машина содержит базовый автомобиль с цистерной и основные сопла. На внутренней поверхности основных сопел расположены криволинейные направляющие, кривизна которых имеет положительное направление вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604598
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.91fc

Способ измерений и обработки начальных неправильностей формы тонкостенных цилиндрических оболочек

Изобретение относится к измерительной технике в машиностроении и может быть использовано для контроля формы цилиндрических поверхностей тонкостенных цилиндрических оболочек в научных исследованиях и производственной практике. Достигаемый технический результат изобретения заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605642
Дата охранного документа: 27.12.2016
Показаны записи 41-50 из 146.
13.01.2017
№217.015.7b4c

Способ проведения военно-исследовательских работ по разработке стрелкового оружия и боевой экипировки военнослужащих, имеющих стрелковое оружие и боевую экипировку, с использованием тактической полосы ближнего боя

Изобретение относится к способу проведения военно-исследовательских работ по разработке стрелкового оружия и боевой экипировки военнослужащих, имеющих стрелковое оружие и боевую экипировку, с использованием тактической полосы ближнего боя. Способ заключается в преодолении тактической полосы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600560
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.01.2017
№217.015.7dd7

Армированная кирпичная кладка

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве многоэтажных зданий в сейсмических районах. Технический результат: поддержание надежной эксплуатации в течение длительного времени армированной кирпичной кладки за счет устранения коррозийного разрушения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600951
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.84d3

Мостовой измеритель параметров двухполюсников

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602997
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.85dd

Способ получения лактобионовой кислоты

Изобретение относится к способу получения лактобионовой кислоты и может быть использовано в химической промышленности. Предложен способ получения лактобионовой кислоты из лактобионата натрия ионным обменом на катонитах, отличающийся тем, что используют катиониты КУ-2.8-ЧС, Amberlite TM FPC23 H,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603195
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8881

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи

Изобретение относится к вычислительной технике, информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат - уменьшение значения прямого сопротивления и уменьшение значения остаточного напряжения управляемого коммутатора элементов электрической цепи. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602368
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8adb

Способ очистки поверхностей меди и ее сплавов от продуктов коррозии и окисления соединениями меди (ii)

Изобретение относится к очистке элементов технологического и бытового оборудования из меди и ее сплавов от продуктов коррозии и продуктов окисления соединениями меди (II) и может быть использовано в различных областях практической деятельности, в научных исследованиях и в аналитическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604162
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8af4

Способ 2d-монтажа (внутреннего монтажа) интегральных микросхем

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении печатных плат, применяемых при конструировании радиоэлектронной техники. Технический результат - повышение степени интеграции и снижение массогабаритных показателей ИМС. Достигается тем, что используется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604209
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8cdf

Поливомоечная машина

Изобретение относится к машинам для летнего содержания автомобильных дорог. Поливомоечная машина содержит базовый автомобиль с цистерной и основные сопла. На внутренней поверхности основных сопел расположены криволинейные направляющие, кривизна которых имеет положительное направление вращения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604598
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.91fc

Способ измерений и обработки начальных неправильностей формы тонкостенных цилиндрических оболочек

Изобретение относится к измерительной технике в машиностроении и может быть использовано для контроля формы цилиндрических поверхностей тонкостенных цилиндрических оболочек в научных исследованиях и производственной практике. Достигаемый технический результат изобретения заключается в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605642
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.9a90

Управляемый коммутатор напряжений, несущих информацию

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат заключается в обеспечении возможности поддерживать коммутатор в замкнутом состоянии продолжительное время без ухудшения параметров: остаточного напряжения коммутатора и его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610298
Дата охранного документа: 08.02.2017
+ добавить свой РИД