[发明专利]一种以黄铜矿为原料制备纳米铜粉的方法

说明书

本发明公开了一种以黄铜矿为原料制备纳米铜粉的方法，包括以下步骤：S1、将黄铜矿与添加剂M充分研磨后转移至400～450℃电炉中焙烧3～5h，随炉冷却至室温取出焙烧产物，得到焙烧产物A；S2、将焙烧产物A加入到80～120℃的低共熔溶剂中搅拌浸出，得到浸出液B；将还原剂加入浸出液B中，搅拌溶解得到溶液C；将氢氧化钾或氢氧化钠加入溶液C中搅拌溶解得到溶液D；S3、将溶液D移至95～120℃的反应容器中搅拌反应1～12h，反应结束后分离出产物洗涤干燥后即得纳米铜粉。本发明以中低品位黄铜矿为原料直接生产高价值纳米铜粉，流程短、易于操作，充分利用中低品位铜矿的同时提高铜产品的附加值。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种以黄铜矿为原料制备纳米铜粉的方法。

背景技术

地壳上的铜含量较少，其相对丰度仅为7×10^-5，远低于铝、铁和镁等金属，甚至比钛还低。目前自然界中含铜矿物有240余种，常见的约有30～40种，有工业开采价值的铜矿仅10余种。我国铜矿资源查明储量基数大，但经济可采储量相对偏少，仅占世界～3.5％，每年都需要花费巨额外汇进口大量铜精矿。一方面，我国铜矿的一大特点是中低品位矿多、富矿少，平均含铜品位为0.71％，全国未开采利用的铜资源大多是中低品位铜矿石；另一方面是我国铜矿冶炼产品附加值偏低。铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。特别是硫化矿分布最广，是当今炼铜的主要原料。目前工业开采的铜矿石最低品位为0.4％～0.5％。开采出来的低品位矿石，经过选矿富集，使铜的品位提高到10％～30％。硫化铜矿主要物相通常有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿和脉石等，黄铜矿是中低品位硫化铜矿中的主要铜矿物，又是硫化铜中最难浸出的铜矿物之一。

目前黄铜矿火法炼铜仍然是占主导地位，世界上约70～80％的铜是通过传统火法冶炼工艺“造锍熔炼-冰铜吹炼-火法精炼-电解精炼”生产得到。但随着高品位铜矿不断被消耗，铜矿石品位越来越低，中低品位矿石越来越多，导致冶炼成本不断增加，同时面临的能耗和环保等问题日益突出；另一种主要的黄铜矿提铜方法则是湿法工艺，其典型流程为“浸出-萃取-电积”，浸出工艺主要包含焙烧浸出、加压浸出、氯化浸出、氨浸和细菌浸出等，面临工艺步骤多、浸出周期长、试剂消耗大、污水量大等问题。同时，以上传统的火法或湿法炼铜工艺最后获得的产品以电解铜粉/板为主，产品附加值低、工艺流程长、能耗高、操作复杂、试剂消耗大。

纳米铜粉由于其尺寸小、比表面积大、电阻率低、小尺寸效应、表面界面效应、量子尺度效应和量子隧道效应等诸多特点，使其具有许多与普通铜粉不同的性质，成为了一种重要且已被广泛应用于众多领域的基础材料，因而研究更简便和更廉价的纳米铜粉的制备技术对推动相关产业发展具有重要意义。

若能以中低品位铜矿为原料直接生产高价值纳米铜粉，既有利于缓解我国优质铜矿资源日趋紧张的形势，也能提高产品附加值。现有技术中还未有以黄铜矿为原料直接制备纳米铜粉的方法报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种以黄铜矿为原料制备纳米铜粉的方法，该方法以中低品位铜矿为原料直接生产高价值纳米铜粉，流程短、易于操作，充分利用中低品位铜矿的同时提高铜产品的附加值。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种以黄铜矿为原料制备纳米铜粉的方法，包括以下步骤：

S1、将黄铜矿与添加剂M研磨至200～500目过筛后，转移至400～450℃电炉中焙烧3～5h，随炉冷却至室温取出焙烧产物，得到焙烧产物A，将其密封保存备用；

S2、将焙烧产物A加入到80～120℃的低共熔溶剂中搅拌浸出，得到浸出液B；将还原剂加入到浸出液B中，搅拌溶解得到溶液C；将氢氧化钾或氢氧化钠加入溶液C中搅拌溶解得到溶液D；