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工業銅生產原理

2CuO+C=2Cu+CO2

反應條件是“高溫”。產生銅和二氧化碳。

這屬於“置換反應”,是工業銅生產的原理。

濕法煉銅也能快速煉銅。

我國勞動人民早就知道銅鹽溶液中的銅可以被鐵代替,從而發明了銅的水冶煉。它成為濕法冶金的先驅,在世界化學史上占有光輝的壹頁。

濕法煉銅的原理是:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4。

漢代很多著作中記載“石膽能化鐵為銅”,金的《黃白·抱樸子內篇》也記載“曾慶畫鐵,鐵紅如銅”。南北朝時期進壹步認識到,不僅硫酸銅,其他可溶性銅鹽也能與鐵反應。南北朝陶弘景說:“雞糞明礬倒入苦醋中,包有鐵,為銅色”,即不純的堿式硫酸銅或堿式碳酸銅不溶於水,溶於醋,溶於醋後也能與鐵反應。顯然,理解的範圍擴大了。到了唐末五代,水法煉銅的原理應用於生產,到了宋代進壹步發展,成為大批量生產銅的重要方法之壹。

濕法煉銅又稱膽銅工藝,主要包括兩個方面。壹是銅浸出,即將鐵放入膽礬溶液(俗稱膽汁水)中,使膽礬中的銅離子被金屬置換,沈澱為單質銅;第二種是收集,即將置換出來的銅粉收集起來,然後熔化澆鑄。雖然各地采用的方法不同,但總結起來主要有三種方法:第壹種方法是利用附近的地形挖壕溝,用席子鋪底,將生鐵搗碎排放到壕溝中,將膽汁水引入壕溝浸泡,利用銅鹽溶液和鐵鹽溶液的顏色差異,浸泡至顏色發生變化,然後將浸泡的水放掉,取出席子,收集沈積在席子上的銅,再引入新的膽汁。只要鐵沒有反應完全,就可以反復生產。第二種方法是在膽水生區設置膽水槽,將鐵鍛造成薄片放入槽中,用膽水浸泡鐵片,直至鐵片表面覆蓋壹層紅銅粉,取出鐵片,將銅粉刮在鐵片上。第二種方法比第壹種方法麻煩,就是把鐵片鍛造成薄片。而將鐵鍛造成薄片,相同質量的鐵表面積增大,增加了鐵與膽汁水的接觸機會,縮短了置換時間,提高了銅的產量。第三種方法是煎藥法,將膽汁水引入鐵質的容器中煎藥。這裏裝膽水的工具既是容器,也是反應物之壹。在鐵容器中熬制壹定時間就可以得到銅。這種方法的優點是在加熱煎煮過程中膽汁水由稀轉稠,可以加速鐵、銅離子的置換反應,但需要燃料和專人操作,工作量大,效益小。因此,宋代膽汁銅的生產采用了前兩種方法。宋代對膽汁銅法浸銅時間的控制也有了明確的認識,知道膽汁水越濃,浸銅時間越短;膽水稀,浸銅時間長。可以說到了宋代,已經發展了壹套比較完善的技術,從浸銅的方式,提銅的方法,到浸銅時間的控制。

濕法煉銅的優點是設備簡單,操作容易。銅可以在室溫下提取,無需使用鼓風和熔煉設備,節省燃料。只要有膽汁水的地方就可以用這種方法生產銅。

在歐洲,濕法煉銅出現得相對較晚。15年的50年代,人們看到銅偶爾出現在鐵的表面都很驚訝,更不用說把這個原理應用到煉銅上了。