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中国古代的湿法炼铜

来源:作者:古盛兰 点击:所属专题: 中国古代化学 铜的冶炼
我国劳动人民很早就认识了铜盐溶液里的铜能被铁置换,从而发明了水法炼铜。它成为湿法冶金术的先驱,在世界化学史上占有光辉的一页。 水法炼铜的原理是:CuSO 4 +Fe=Cu+FeSO 4 在汉代许多著作里有记载石胆能化铁为铜,晋葛洪《抱朴子内篇黄白》中也有以曾青涂铁,铁赤

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      我国劳动人民很早就认识了铜盐溶液里的铜能被铁置换,从而发明了水法炼铜。它成为湿法冶金术的先驱,在世界化学史上占有光辉的一页。

     水法炼铜的原理是:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
      在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”,晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁,铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜,其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。南北朝的陶弘景说:“鸡屎矾投苦洒(醋)中涂铁,皆作铜色”,即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水,但可溶于醋,用醋溶解后也可与铁起置换反应。显然认识的范围扩大了。到唐末五代间,水法炼铜的原理应用到生产中去,至宋代更有发展,成为大量生产铜的重要方法之一。

      水法炼铜也称胆铜法,其生产过程主要包括两个方面。一是浸铜,就是把铁放在胆矾(CuSO4·5H2O)溶液(俗称胆水)中,使胆矾中的铜离子被金属置换成单质铜沉积下来;二是收集,即将置换出的铜粉收集起来,再加以熔炼、铸造。各地所用的方法虽有不同,但总结起来主要有三种方法:第一种方法是在胆水产地就近随地形高低挖掘沟槽,用茅席铺底,把生铁击碎,排放在沟槽里,将胆水引入沟槽浸泡,利用铜盐溶液和铁盐溶液颜色差异,浸泡至颜色改变后,再把浸泡过的水放去,茅席取出,沉积在茅席上的铜就可以收集起来,再引入新的胆水。只要铁未被反应完,可周而复始地进行生产。第二种方法是在胆水产地设胆水槽,把铁锻打成薄片排置槽中,用胆水浸没铁片,至铁片表面有一层红色铜粉覆盖,把铁片取出,刮取铁片上的铜粉。第二种方法比第一种方法麻烦是将铁片锻打成薄片。但铁锻打成薄片,同样质量的铁表面积增大,增加铁和胆水的接触机会,能缩短置换时间,提高铜的产率。第三种方法是煎熬法,把胆水引入用铁所做的容器里煎熬。这里盛胆水的工具既是容器又是反应物之一。煎熬一定时间,能在铁容器中得到铜。此法长处在于加热和煎熬过程中,胆水由稀变浓,可加速铁和铜离子的置换反应,但需要燃料和专人操作,工多而利少。所以宋代胆铜生产多采用前两种方法。宋代对胆铜法中浸铜时间的控制,也有比较明确的了解,知道胆水越浓,浸铜时间可越短;胆水稀,浸铜的时间要长一些。可以说在宋代已经发展从浸铜方式、取铜方法、到浸铜时间的控制等一套比较完善的工艺。

     水法炼铜的优点是设备简单、操作容易,不必使用鼓风、熔炼设备,在常温下就可提取铜,节省燃料,只要有胆水的地方,都可应用这种方法生产铜。

      在欧洲,湿法炼铜出现比较晚。15世纪50年代,人们把铁片浸入硫酸铜溶液,偶尔看出铜出现在铁表面,还感到十分惊讶,更谈不上应用这个原理来炼铜了。中国古代的湿法炼铜

(责任编辑:化学自习室)
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