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说说铜的冶炼

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 铜的冶炼
目前世界上生产电解铜的冶炼方法主要分为两大类:火法冶炼和湿法冶炼。湿法炼铜源于我国,古称“胆水浸铜法”,我国西汉时的炼丹家刘安所著的《淮南万毕术》中就有记载“曾青得铁,则化为铜”。 目前精炼铜产量的80%以上是用火法冶炼生产的,湿法冶炼生产的精炼铜占20%左

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目前世界上生产电解铜的冶炼方法主要分为两大类:火法冶炼和湿法冶炼。湿法炼铜源于我国,古称“胆水浸铜法”,我国西汉时的炼丹家刘安所著的《淮南万毕术》中就有记载“曾青得铁,则化为铜”。

目前精炼铜产量的80%以上是用火法冶炼生产的,湿法冶炼生产的精炼铜占20%左右。自然界中的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、毛赤铜矿(Cu2O)、蓝铜矿[Cu3(OH)2(CO3)3]等。其中黄铜矿贮量较高,所以当前铜的生产多以黄铜矿为原料。

铜主要是从黄铜矿来提炼的。提炼的过程大致分为:

1、富集:

将硫化物矿进行浮选;

2、焙烧:

将得到的精矿进行焙烧,除去部分的硫和挥发性的杂质,例如As2O3等,并使部分硫化物转化为氧化物。主要反应如下:

2CuFeS2+O2= Cu2S + 2FeS + SO2

3、制粗铜:

把焙烧过的矿石与砂子混合,在反射炉中加热到1273K左右,FeS氧化为FeO以后,FeO和SiO2形成熔渣(FeSiO3),它密度小浮在上层,而Cu2S和剩余的FeS熔融在一起生成所谓的“冰铜”,冰铜较重,沉于下层:

FeO + SiO2= FeSiO3

mCu2S + nFeS= 冰铜

4、制泡铜:

把冰铜放入转炉,鼓风熔炼,得到大约含铜98%左右的粗铜。主要反应如下:

2Cu2S + 3O2= 2Cu2O +2SO2

  2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

生成的SO2气体还可以用来制取硫酸。

5、精炼:

一般火法精炼的铜,大约含99.5%~99.7%的铜和0.5~0.3%的杂质(Ni、As、Sb、S、Pb、Fe、Ag、Au等)。这种铜的导电性还不够高,不符合电气工业的要求。电解精炼是为了获得高导电性的更纯的铜和提取贵重金属(金、银等)。

电解是在电解槽中进行的:用由火法精炼制取的铜铸成的粗铜阳极板悬挂在槽内,与直流电源的阳极相连,用电解铜制成的阴极板悬挂在槽内,与电源的负极相连;槽内装入10~16%的硫酸铜水溶液和10~17%的硫酸组成的电解液,约在0.5V电压下进行电解:

阳极:Cu(粗铜) - 2e- = Cu2+

阴极:Cu2++ 2e- = Cu(精铜)

通过电解精炼,阳极发生氧化反应,粗铜不断溶解。阴极发生还原反应,纯铜不断析出纯度可达99.95~99.98%。电解过程中,原来粗铜中的杂质如Zn、Fe、Ni等失去电子转入溶液中,而金、银、铂等沉在阳极底部,成为阳极泥。阳极泥是提取贵金属的原料。

(责任编辑:化学自习室)
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