銅的存在和冶煉
銅臭 / 2022-08-03
一、銅的存在和冶煉
地殼中自然銅的礦床很少，銅多以化合物的形式存在。輝銅礦Cu?S是一種重要的銅礦。最豐富的是黃銅礦CuFeS?。銅也與許多重金屬的硫化物共生，分布很廣。
自黃銅礦冶煉粗銅，可將精礦砂放在焙燒爐中氧化，硫化物中部分的硫變?yōu)槎趸?，同時可除去揮發(fā)性的雜質(zhì)如氧化亞砷As?O?。主要的反應(yīng)如下:
2CuFeS?+O?=Cu?S+2FeS+SO?
其中部分的硫化亞鐵進一步被空氣所氧化變?yōu)檠趸瘉嗚F:
2FeS+3O?=2FeO+2SO?
將焙燒后的礦砂與砂子混合，置于反射爐中，加熱到1000°熔化。Cu?S和剩余的FeS熔融在一起形成稱為“冰銅”的混合物。FeO與SiO?則形成熔渣:
FeO+SiO?=FeSiO?
“冰銅”與熔渣互不溶解，形成兩層，容易分離。
最后把“冰銅"移入轉(zhuǎn)爐(或稱鼓風爐)內(nèi)，吹大空氣再進行氧化，所發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
2Cu?S+3O?=2Cu?O+2SO?(放熱)
2Cu?O+Cu?S=6Cu+SO?(吸熱)
這樣就獲得粗銅。粗銅含有約2-3% 的各種雜質(zhì)如Ag、Fe、Pb、Au、As、Se、Sb、Te、Ni、Bi等，它們的含量因產(chǎn)地而異。
精煉銅的方法一般用電解，一方面可獲得高純度的銅達99.99%以上，另一方面還可以回收金、銀和其他貴重金屬。將粗銅鑄成棒作為陽極，以純的“電解銅”片作為陰極。電解槽內(nèi)盛以用硫酸酸化的硫酸銅溶液，并保持60°。控制電壓和電流密度，電解反應(yīng)如下:
在陽極上∶ Cu→Cu??+2Θ
在陰極上: Cu??+2Θ→Cu
在電解過程中，上述雜質(zhì)除Ni、Fe和Zn溶入電解質(zhì)溶液外，其他以單體或化合物的形式沉于槽底，叫做“陽極泥”。陽極泥是提取稀有金屬及貴金屬的主要廢料。表19-3列出一種陽極泥的成分。
表19-3 陽極泥的成分
| 元素 |
% |
元素 |
% |
|
Cu
Ag
Au
Pb
Se
Te
Sb
|
15-35
10-50
0.1-0.75
2-10
3-20
1-7
1-8
|
As
Bi
Ni
Fe
Sn
S
|
1-3
0.1-1
0.1-0.3
0.1-0.5
0.1-1
1-10
|
二、銅的性質(zhì)和用途
銅帶有特征的紅色光澤，純銅很軟，具有展延性、導(dǎo)熱性和良好的導(dǎo)電性，故用于制造電線。微量的雜質(zhì)(特別是As和Sb)會降低銅的導(dǎo)電性和增加其硬度，因此電工材料需用電解制得的精銅。銅與其他金屬形成很多有用的合金。青銅質(zhì)堅韌，易鏞，其 組成是80%Cu、15%Sn, 5% Zn,其中使用了部分的鋅以代替較 為貴重的錫。黃銅的組成是60-90%Cu、40-10%Zn,容易加工，廣泛用作儀器零件?？点~含60%Cu、40%Ni,用作熱電偶絲，因為它的導(dǎo)電性的溫度系數(shù)極小。
金屬銅在通常溫度下不與干燥空氣中的氧化合，如加熱，則銅的表面逐漸變黑，即與氧化合為CuO，在1100°C時則變?yōu)镃u?O。與含有二氧化碳的潮濕空氣接觸，銅的表面生成線銹，其反應(yīng)如下:
2Cu+O?+H?O+CO?=Cu?(OH)?CO?
鹵素在常溫下與銅作用緩慢，加熱時反應(yīng)劇烈，皆生成銅的鹵化物。
在電位序中，銅在氯之下，故不能置換稀酸中的氫。但銅作為一個弱還原劑，可以被強的氧化劑如HNO?或熱的濃硫酸所氧化而產(chǎn)生Cu??:
3Cu+8H?+2NO??=3Cu??+2NO+4H?O
Cu+4HNO?=Cu(NO?)?+2NO?↑+2H?O
Cu+2H?SO?=CuSO?+SO?↑+2H?O
濃的堿金屬氰化物溶液可使銅溶解并有氫氣產(chǎn)生:
2Cu+4CN?+2H?O=2[Cu(CN)?]?+2OH?+H?
如有氧氣參與，反應(yīng)會加快:
4Cu+8CN?+O?+2H?O=4[Cu(CN)?]?+4OH?
![硝酸銅標準溶液 c[Cu(NO3)2]= 0.01000 mol/L價格](images/202207/thumb_img/1653_thumb_G_1658537651764.jpg)
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