×
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 51-60 из 326.
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
25.08.2017
№217.015.9cdb

Градирня с поверхностным охлаждением

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Градирня с поверхностным охлаждением содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610369
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa65

Автономная тепловая пушка

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах децентрализованного отопления. Технический результат достигается предлагаемой автономной тепловой пушкой, включающей цилиндрический корпус, внутри которого по ходу движения воздуха коаксиально установлены вентилятор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611700
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab2a

Способ укладки дорожной разметки

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении автомобильных дорог, в частности при изготовлении дорожной разметки. Способ укладки дорожной разметки заключается в том, что при укладке дорожного полотна формируют нижний слой асфальтобетонного покрытия. После этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612168
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab68

Способ получения медных гальванических покрытий, модифицированных наночастицами электроэрозионной меди

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для модификации медных гальванических покрытий. Способ включает введение в сульфатный электролит меднения наночастиц меди, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов, размерностью 2,5-100 нм с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612119
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac22

Способ получения алюминиевого нанопорошка

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612117
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac4b

Искусственный спутник

Изобретение относится к средствам управления движением космических аппаратов, а именно к электрическим (плазменным) ракетным двигателям для коррекции орбиты искусственного, преимущественно низкоорбитального спутника планеты с атмосферой. Ракетный двигатель небольшой мощности имеет в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612312
Дата охранного документа: 06.03.2017
25.08.2017
№217.015.acc8

Летний оголовок для градирни

Изобретение относится к теплоэнергетике. Летний оголовок для градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н, прикрепленное к вертикальным стойкам, расположенным по периметру устья градирни, прикрепленным нижними торцами к верхнему кольцу жесткости устья и соединенным между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612678
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.aeb0

Питательная смесь функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к изготовлению питательной смеси функционального назначения для питания людей пожилого возраста. Питательная смесь функционального назначения содержит следующие компоненты, мас.%: порошок из семян тыквы – 10-10,5; порошок из корневищ аира...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612796
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.aee0

Шихта для производства вольфрамотитановых твердых сплавов

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612886
Дата охранного документа: 13.03.2017
Показаны записи 51-60 из 146.
25.08.2017
№217.015.9cdb

Градирня с поверхностным охлаждением

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Градирня с поверхностным охлаждением содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховпускными окнами в его нижней части, установленный на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610369
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa65

Автономная тепловая пушка

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах децентрализованного отопления. Технический результат достигается предлагаемой автономной тепловой пушкой, включающей цилиндрический корпус, внутри которого по ходу движения воздуха коаксиально установлены вентилятор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611700
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab2a

Способ укладки дорожной разметки

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении автомобильных дорог, в частности при изготовлении дорожной разметки. Способ укладки дорожной разметки заключается в том, что при укладке дорожного полотна формируют нижний слой асфальтобетонного покрытия. После этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612168
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ab68

Способ получения медных гальванических покрытий, модифицированных наночастицами электроэрозионной меди

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для модификации медных гальванических покрытий. Способ включает введение в сульфатный электролит меднения наночастиц меди, полученных электроэрозионным диспергированием медных отходов, размерностью 2,5-100 нм с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612119
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac22

Способ получения алюминиевого нанопорошка

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612117
Дата охранного документа: 02.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac4b

Искусственный спутник

Изобретение относится к средствам управления движением космических аппаратов, а именно к электрическим (плазменным) ракетным двигателям для коррекции орбиты искусственного, преимущественно низкоорбитального спутника планеты с атмосферой. Ракетный двигатель небольшой мощности имеет в качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612312
Дата охранного документа: 06.03.2017
25.08.2017
№217.015.acc8

Летний оголовок для градирни

Изобретение относится к теплоэнергетике. Летний оголовок для градирни содержит сплошное вертикальное ограждение высотой Н, прикрепленное к вертикальным стойкам, расположенным по периметру устья градирни, прикрепленным нижними торцами к верхнему кольцу жесткости устья и соединенным между собой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612678
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.aeb0

Питательная смесь функционального назначения

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к изготовлению питательной смеси функционального назначения для питания людей пожилого возраста. Питательная смесь функционального назначения содержит следующие компоненты, мас.%: порошок из семян тыквы – 10-10,5; порошок из корневищ аира...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612796
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.aee0

Шихта для производства вольфрамотитановых твердых сплавов

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612886
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b164

Способ получения заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут. Используют порошок, полученный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613240
Дата охранного документа: 15.03.2017
+ добавить свой РИД