一種復合銅粉催化劑的制備工藝制造技術

一種復合銅粉催化劑的制備工藝，將電解銅板剪切成銅塊后再加工成銅屑，將所述銅屑研磨成片狀銅粉，經磁選以及氣流分級技術獲得片狀純銅粉；銅錫鋅合金熔煉及霧化制備出所需的銅錫鋅合金粉，干燥篩分后進行研磨，獲得鱗片狀銅錫鋅合金粉，磁選以及篩分獲得所需的銅錫鋅合金粉末；將片狀純銅粉和銅錫鋅合金粉末按比例進行合批即獲得所需復合銅粉催化劑。本發明專利技術整個過程不引入任何有害環境的元素，產品質量穩定性好，粉末顆粒表面凹凸缺陷多，比表面大；催化特性明顯優于普通復合銅粉，使有機硅單體合成金屬催化體系效果獲得提升，增加有機硅單體合成流化床的時空產率，延長合成反應周期，提高選擇性，降低成本，創造好的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于合成有機硅單體的催化劑領域，具體為一種復合銅粉催化劑的制備工藝。
技術介紹
有機硅單體即甲基氯硅烷，是由金屬硅、氯甲烷在加入催化劑以及加熱的條件下于流化床中進行化學反應而獲得，其合成反應屬于氣-固-固多相接觸催化放熱反應，反應機理復雜，使用的催化劑不同可生產不同的甲基氯硅烷產物，以其中某種產物為主，但多種副產物同時存在。合成反應過程中影響因素包括流化床結構、原料硅粉氯甲烷、催化劑、工藝參數等，尤其是催化劑的種類以及其適應性能對合同反應起著非常重要的作用。 二甲基二氯硅烷化學式為(CH3)2SiCl2，稱為二甲或M2是有機硅單體合成反應所希望得到的主產物。眾所周知，銅粉是有機硅單體合成反應中最早使用且至今仍在使用的經典催化劑，硅粉轉化率、單體的產率活性以及二甲基二氯硅烷選擇性不僅與其化學組成、粒徑、粒度分布、表面狀態以及制備方法等有關，還與硅粉、助催化劑等性能以及它們與銅粉共同形成的觸體有關。目前有機硅單體合成使用的催化體系主要有金屬銅粉催化體系和三元銅粉催化體系，金屬銅粉催化體系主要為復合銅粉(俗稱片狀銅粉)，即含Zn、Sn及P等助催化劑的銅和銅合金粉，采用高溫熔煉-水霧化-球磨-篩分的工藝進行制造。這種方法制備的復合銅粉氧含量偏高，粒度分布不易準確合理調整，使得對不同硅粉粒徑以及不同流化床結構的適應性較差，加上顆粒表面不夠發達，反應活性較低，二甲基二氯硅烷選擇性不高。
技術實現思路
本專利技術所解決的技術問題在于提供一種復合銅粉催化劑的制備工藝，以解決上述
技術介紹
中的問題。本專利技術所解決的技術問題采用以下技術方案來實現 一種復合銅粉催化劑的制備工藝，所述制備工藝方法如下 (O銅屑制備根據切削機的要求將純度不低于99. 9%電解銅板剪切成長600mm 1200mm,寬50 200mm,厚3_ 20mm的銅塊，再將所述銅塊加工成長2mm 20mm,寬Imm IOmm,厚O. Imm 2mm的形狀扁平或卷曲的銅屑。所述銅屑采用切削、車、統、刨等機械加工方式獲得。優選的，所述純度不低于99. 9%電解銅板替換為純度不低于99. 9%銅箔或銅片，所述銅屑由純度不低于99. 9%、厚度O. Imm 2_的銅箔或銅片經機械加工成長2_ 20mm,寬 Imm 10mnin(2)銅屑研磨將步驟(I)獲得的銅屑投入球磨機中在大氣或其他保護性氣氛下進行研磨，介質為硬度H RC^ 50的鋼球(鋼棒)，控制鋼球(鋼棒)的大小配比、鋼球(鋼棒)與銅屑的質量比、球磨機裝填量、表面處理劑的加入量及其添加方式、以及研磨時間，獲得所需粒度范圍的銅片后進行磁選，以去除鐵質，將銅片中的Fe含量降至300ppm以下，獲得所需的片狀銅，所述片狀銅顆粒表面缺陷多，且凹凸不平，有利于催化活性。優選的，所述球磨機為滾動磨機或振動磨機或攪拌磨機；所述表面處理劑為研磨助劑和分散劑，采用一次性添加或分步添加的方式，其總加入量控制在O. 3 I. 2wt%。(3)片狀銅分級采用空氣或其他惰性氣氛氣流分級技術對步驟(2)獲得的片狀銅進行分級，以獲得所需平均粒徑及粒度分布的片狀純銅粉，其平均粒徑及粒度分布按客戶要求實現準確的調節。所述片狀純銅粉的粒度采用激光粒度儀檢測D5Q 5 60 μ m，D90 35 220 μ m，粒度分布寬窄得到有效調節，粒度范圍按客戶要求確定；形貌采用掃描電鏡檢測，為片狀，片厚O. I I. Oym;所述片狀純銅粉氧含量彡O. 4%，除Fe夕卜，其他各金屬雜質含量分別(50ppm，除氧及表面處理劑外，其他各非金屬雜質分別< 20ppm。 (4)銅錫鋅合金熔煉將步驟(I)采用的電解銅板根據熔煉爐爐膛大小剪切成長600mm 1200mm,寬50 200mm,厚3mm 20mm的銅塊,再將84 90wt%的銅塊加入到溶煉爐中進行熔化并保持溫度在1200°C 1250°C，形成熔化的銅液，采用加入磷銅的方法脫氧，控制磷銅加入量使得熔化的銅液既脫氧完全，又沒有磷的殘留，脫氧完成后，立即以經過磁選后的木炭層覆蓋銅液，以防銅液氧化；將純度不低于99. 9%錫和純度不低于99. 9%鋅分別破碎和熔化成錫塊和鋅塊，將2. 7 7. 3wt%的錫塊加入到熔化的銅液中進行熔煉，調節熔化的銅液溫度至1150°C 1220°C進行熔煉并保溫，形成熔化的銅錫混合液，將7. 9 9.lwt%的鋅塊加入到熔化的銅錫混合液中進行熔煉，采用加入磷銅的方法脫氧，逐步調節溫度至1150°C，同時維持木炭層厚度為2 3cm，溫度視銅錫鋅合金熔化程度適時調整，至熔體具有較好的流動性。(5)霧化采用經過凈化的、不含機械雜質、電阻率在5ΜΩ以上的高壓水以及水霧化噴頭，壓力根據水霧化噴頭情況控制在60 300Kg/cm2 ;或者采用空氣或氮氣的高壓氣以及氣霧化噴頭，壓力根據氣霧化噴頭情況控制在30 50Kg/cm2 ;對步驟(4)中的銅錫鋅合金液進行霧化，水霧化獲得銅錫鋅合金粉和水的混合物，氣霧化獲得銅錫鋅合金粉末。優選的，所述水霧化噴頭的噴頭出水面積能調整、噴嘴耐磨且聚焦性良好；所述氣霧化噴頭的噴頭氣體面積特定、噴嘴耐磨且聚焦性良好。(6)甩干、干燥及篩分對步驟(5)中的水霧化獲得銅錫鋅合金粉和水的混合物進行離心甩干，低溫120 150°C下進行大氣常壓普通干燥后再進行振動篩分；或對步驟(5)中的氣霧化時獲得的銅錫鋅合金粉直接進行振動篩分，以獲得-80/+200目和-200目兩種規格的銅錫鋅合金粉，或者僅控制80目，獲得-80目的銅錫鋅合金粉。優選的，所述離心甩干替換為真空抽濾方式進行固液分離；所述低溫120 150°C下進行大氣常壓普通干燥替換為真空負壓60 80°C干燥。(7)研磨獲得鱗片狀銅錫鋅合金粉步驟(6)中篩分后獲得的銅錫鋅合金粉(-80目，或-80/+200目，-200目)投入球磨機中在大氣或其他保護性氣氛下進行研磨，介質為硬度H R C > 50鋼球(鋼棒)，根據銅錫鋅合金粉的粒度調整好鋼球(鋼棒)的大小配比、鋼球(鋼棒)與銅錫鋅合金粉的質量比、球磨機裝填量、表面處理劑的加入量以及添加方式、以及研磨時間，獲得所需粒度范圍的片狀銅錫鋅合金粉后再進行磁選，將片狀銅錫鋅合金粉中的Fe含量降至500ppm以下，獲得所需的鱗片狀銅錫鋅合金粉。所述鱗片狀銅錫鋅合金粉表面缺陷多，且凹凸不平，微觀比表面大，這樣有利于催化活性。優選的，所述球磨機為滾動磨機或振動磨機或攪拌磨機，所述表面處理劑為助研磨劑和分散劑，采用一次性添加或分步添加的方式，加入量控制在O. I I. 0wt% ;所述研磨的時間根據片狀銅錫鋅合金粉的粒度控制在5 30小時。優選的，根據產品磷含量、在研磨過程中向銅錫鋅鱗片中添加6 20被％磷銅粒，所述磷銅粒尺寸為O. 5mm IOmm,純度高，Fe、Pb、Ni、Ti及氧雜質含量低；研磨獲得所需粒度范圍的鱗片狀銅錫鋅磷合金粉后再進行磁選，以去除鐵質，將鱗片狀銅錫鋅磷合金粉中的Fe含量降至300ppm以下，獲得所需的鱗片狀銅錫鋅磷合金粉。(8)鱗片狀銅錫鋅合金粉的篩分采用振動篩分，篩網目數依據步驟(3)中片狀純銅粉粒度而確定，對步驟(7)獲得的鱗片狀銅錫鋅合金粉進行篩分，以獲得所需粉末粒徑及粒度分布的鱗片狀銅錫鋅合金粉末，所述鱗片狀本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合銅粉催化劑的制備工藝，其特征在于：所述制備工藝方法如下：（1）銅屑制備：根據切削機的要求將純度不低于99.9%電解銅板剪切成長600mm～1200mm,?寬50～200mm,?厚3mm～20mm的銅塊，再將所述銅塊加工成長2mm～20mm,?寬1mm～10mm,?厚?0.1mm～2mm的形狀扁平或卷曲的銅屑；（2）銅屑研磨：將步驟（1）獲得的銅屑投入球磨機中在大氣或其他保護性氣氛下進行研磨，介質為硬度ＨＲＣ≥50的鋼球，控制鋼球的大小配比、鋼球與銅屑的質量比、球磨機裝填量、表面處理劑的加入量及其添加方式、以及研磨時間，獲得所需粒度范圍的銅片后進行磁選，以去除鐵質，將銅片中的Fe含量降至300ppm以下，獲得所需的片狀銅；（3）片狀銅分級：采用空氣或其他惰性氣氛氣流分級技術對步驟（2）獲得的片狀銅進行分級，以獲得所需平均粒徑及粒度分布的片狀純銅粉；（4）銅錫鋅合金熔煉：將步驟（1）采用的電解銅板根據熔煉爐爐膛大小剪切成長600mm～1200mm,?寬50～200mm,?厚3mm～20mm的銅塊，再將84～90wt%的銅塊加入到熔煉爐中進行熔化并保持溫度在1200℃～1250℃，形成熔化的銅液，采用加入磷銅的方法脫氧，控制磷銅加入量使得熔化的銅液既脫氧完全，又沒有磷的殘留，脫氧完成后，立即以經過磁選后的木炭層覆蓋銅液，以防銅液氧化；將純度不低于99.9%錫和純度不低于99.9%鋅分別破碎和熔化成錫塊和鋅塊，將2.7～7.3wt%的錫塊加入到熔化的銅液中進行熔煉，調節熔化的銅液溫度至1150℃～1220℃進行熔煉并保溫，形成熔化的銅錫混合液，將7.9～9.1wt%的鋅塊加入到熔化的銅錫混合液中進行熔煉，采用加入磷銅的方法脫氧，逐步調節溫度至1150℃，同時維持木炭層厚度為2～3cm，溫度視銅錫鋅合金熔化程度適時調整，至熔體具有較好的流動性；（5）霧化：采用經過凈化的、不含機械雜質、電阻率在5MΩ以上的高壓水以及水霧化噴頭，壓力根據水霧化噴頭情況控制在60～300Kg/cm2；或者采用空氣或氮氣的高壓氣以及氣霧化噴頭，壓力根據氣霧化噴頭情況控制在30～50Kg/cm2；對步驟（4）中的銅錫鋅合金液進行霧化，水霧化獲得銅錫鋅合金粉和水的混合物，氣霧化獲得銅錫鋅合金粉末；（6）甩干、干燥及篩分：對步驟（5）中的水霧化獲得銅錫鋅合金粉和水的混合物進行離心甩干，低溫120～150℃下進行大氣常壓普通干燥后再進行振動篩分；或對步驟（5）中的氣霧化時獲得的銅錫鋅合金粉直接進行振動篩分，以獲得所需規格的銅錫鋅合金粉；（7）研磨獲得鱗片狀銅錫鋅合金粉：步驟（6）中篩分后獲得的銅錫鋅合金粉投入球磨機中在大氣或其他保護性氣氛下進行研磨，介質為硬度ＨＲＣ≥50鋼球，根據銅錫鋅合金粉的粒度調整好鋼球的大小配比、鋼球與銅錫鋅合金粉的質量比、球磨機裝填量、表面處理劑的加入量以及添加方式、以及研磨時間，獲得所需粒度范圍的片狀銅錫鋅合金粉后再進行磁選，將片狀銅錫鋅合金粉中的Fe含量降至500ppm以下，獲得所需的鱗片狀銅錫鋅合金粉；（8）鱗片狀銅錫鋅合金粉的篩分：采用振動篩分，篩網目數依據步驟（3）中片狀純銅粉粒度而確定，對步驟（7）獲得的鱗片狀銅錫鋅合金粉進行篩分，以獲得所需粉末粒徑及粒度分布的鱗片狀銅錫鋅合金粉末；（9）合批：將步驟（3）得到的片狀純銅粉和步驟（8）得到的鱗片狀銅錫鋅合金粉末按1:0.6～1:1.2混勻，即獲得所述復合銅粉催化劑。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張擁軍，李鋼，魯建偉，魯金剛，楊從紅，
申請(專利權)人：湖南省天心博力科技有限公司，
類型：發明
國別省市：