1.本发明涉及铜电解技术领域，具体为一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法。
背景技术：
2.铜是一种质地柔软的有色金属，具有良好的电导性、塑性、耐腐蚀性以及耐磨性，广泛地运用于电气、制造、运输、军工等领域，是各个行业领域不可或缺的原材料。传统的铜冶炼方法有：火法炼铜和湿法炼铜。硫化铜矿作为地壳中含铜最多的化合物，是当前炼铜的主要原料，比如黄铜矿(cufes2)、辉铜矿(cu2s)等。
3.在炼铜工艺中，通过火法炼铜方法获得金属，需要一系列的造锍熔炼、冰铜吹炼、火法精炼等工序，冰铜作为中间产物其主要成分为硫化亚铜，在吹炼过程会产生大量的so2、so3等有害气体，对环境的污染问题造成污染。若通过湿法炼铜的方法获得金属，需要一系列的浸出、萃取、电积等工序，废液的处理问题同样会对环境造成压力。
4.经检索，现有专利(公开号为：cn106995887a)公开了一种硫化铜生产金属铜或铜化合物的工艺及其系统，该工艺包括以下步骤：(1)在非氧化气氛下对硫化铜进行脱硫焙烧处理，以得到含有硫化亚铜和硫化亚铁的脱硫烧渣，以及粗硫；(2)对脱硫烧渣进行湿法氧化处理，使硫化亚铁转化为氧化铁和单质硫，以得到含有硫化亚铜、氧化铁和单质硫的第一混合物料；(3)对第一混合物料进行提取单质硫处理，以得到含有硫化亚铜、氧化铁的第二混合物料；(4)对第二混合物料进行氯化焙烧处理，得到烟气和氯化烧渣，对烟气进行进一步处理，以制备金属铜或铜化合物，铜化合物可以为氯化铜或氧化铜，金属铜可以为阴极铜。但是该制备方法的过程较为复杂，并且采用多种化学反应进行生成单质铜和硫，制备过程中使用脱硫焙烧法进行处理，会产生含硫的烟气等有害物质，容易造成较大的污染，并且制备过程中化学试剂的使用也存在一定的危险性。
5.所以，开发一种绿色环保、无污染、工艺流程简单且能耗低的炼铜方法具有重要意义，而且，目前关于在低共溶剂中一步制备金属铜和单质硫的工艺尚未见报道。
6.因此，本领域技术人员提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
技术实现要素：
7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，解决了针对现有铜电解周期较长、系统滞后效应明显，针对现有以硫化矿为原料的电解工序复杂、有害气体排放、废液处理难问题。
9.(二)技术方案
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
12.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
13.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
14.s3.再使经过前处理后的不锈钢作为阴极，石墨作为阳极；
15.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
16.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
17.进一步地，所述氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱与尿素的摩尔比为1:1.5-1:2.5，硫化亚铜的浓度范围为0.04-0.06mo l/l。
18.进一步地，所述电解过程采用电解电压为1.2-2.0v。
19.进一步地，所述电解过程采用脉冲周期为3-5s。
20.进一步地，所述电解过程采用脉冲占空比为20-80％。
21.进一步地，所述电解过程采用电解液工作温度为50-80℃。
22.进一步地，所述电解过程采用电解时间为2-6h。
23.进一步地，所述氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液的制备过程为：将浓度为c的硫化亚铜溶于摩尔比为1:1.5-1:2.5的氯化胆碱：尿素低共熔溶剂中作为电解液，其中，0.04≤c≤0.06mo l/l。
24.进一步地，所述电解的阳极采用石墨，阴极采用不锈钢片。
25.(三)有益效果
26.本发明提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法。具备以下有益效果：
27.1、本发明提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，该方法采用双电极体系，以石墨为阳极，以不锈钢片为阴极，将浓度为c的硫化亚铜溶于摩尔比为1:1.5-1:2.5的氯化胆碱：尿素低共熔溶剂中作为电解液，进行电解来制备单质铜，且制得的铜沉积层结构致密，分布均匀，表面平整。
28.2、本发明提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，该方法通过电解进行制备，通过一步电沉积，在阴极得到分布均匀、结构致密的纳米铜粉，在阳极获得单质硫。
29.3、本发明提供了一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，该方法能够一步制备得到单质铜和硫，且制备方法的温度较低，工序流程短，无有害气体生成，对环境保护起到了积极作用。
附图说明
30.图1为本发明的由硫化亚铜制备单质铜和硫的方法的工艺流程图；
31.图2为本发明的阴极产物实物图；
32.图3为本发明的阳极产物实物图；
33.图4为本发明的制备纳米铜粉阴极产物扫描电镜照片以及eds谱图；
34.图5为本发明的制备纳米铜粉阴极产物xrd谱图；
35.图6为本发明的制备单质硫阳极产物扫描电镜照片以及eds谱图；
36.图7为本发明的制备单质硫阳极产物xrd谱图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.实施例1：
39.如图1-7所示，本发明实施例提供一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
40.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
41.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
42.s3.再使经过前处理后的不锈钢片作为阴极，石墨作为阳极；
43.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
44.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
45.其中，氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱：尿素的物质量比为1：2，加入硫化亚铜的浓度为0.04mo l/l，电解液工作温度为70℃，沉积电压为1.4v，脉冲周期为3s，占空比为25％，电沉积时间2h，取出不锈钢片用乙醇清洗，自然晾干后在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
46.实施例2：
47.如图1-7所示，本发明实施例提供一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
48.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
49.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
50.s3.再使经过前处理后的不锈钢片作为阴极，石墨作为阳极；
51.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
52.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
53.其中，氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱：尿素的物质量比为1：2.5，加入硫化亚铜的浓度为0.04mo l/l，电解液工作温度为80℃，沉积电压为1.2v，脉冲周期为3s，占空比为40％，电沉积时间4h，取出不锈钢片用乙醇清洗，自然晾干后在不锈钢表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
54.实施例3：
55.如图1-7所示，本发明实施例提供一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
56.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
57.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
58.s3.再使经过前处理后的不锈钢片作为阴极，石墨作为阳极；
59.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
60.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
61.其中，氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱：尿素的物质量比为1：2，加入硫化亚铜的浓度为0.05mo l/l，电解液工作温度为60℃，沉积电压为1.5v，脉冲周期为5s，占空比为50％，电沉积时间2h，取出不锈钢片用乙醇清洗，自然晾干后在不锈钢表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
62.实施例4：
63.如图1-7所示，本发明实施例提供一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
64.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
65.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
66.s3.再使经过前处理后的不锈钢片作为阴极，石墨作为阳极；
67.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
68.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
69.其中，氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱：尿素的物质量比为1：2，加入硫化亚铜的浓度为0.04mo l/l，电解液工作温度为75℃，沉积电压为1.4v，脉冲周期为3s，占空比为70％，电沉积时间5h，取出不锈钢片用乙醇清洗，自然晾干后在不锈钢表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
70.实施例5：
71.如图1-7所示，本发明实施例提供一种硫化亚铜一步制备单质铜和硫的方法，包括以下步骤：
72.s1.将不锈钢片以打磨机打磨至表面平整光滑；
73.s2.再将不锈钢片以除蜡剂、除油剂在45-50℃条件下浸泡8-10分钟，然后用超声清洗干净；
74.s3.再使经过前处理后的不锈钢片作为阴极，石墨作为阳极；
75.s4.再将阴阳极置于电解液中，电解液为氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液，进行电解；
76.s5.电解2h后，取出不锈钢片用乙醇清洗，待自然晾干后，在不锈钢片表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
77.其中，氯化胆碱-尿素-硫化亚铜的低共熔离子溶液中的氯化胆碱：尿素的物质量比为1：1.5，加入硫化亚铜的浓度为0.04mo l/l，电解液工作温度为50℃，沉积电压为2.0v，
脉冲周期为5s，占空比为80％，电沉积时间6h，取出不锈钢片用乙醇清洗，自然晾干后在不锈钢表面制备得到纳米铜粉，且沉积层结构致密、分布均匀，并在阳极获得单质硫。
78.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。