铜,化学符号Cu ,原子序数29,相对原子质量63.546。自然界中的铜主要以硫化物矿和氧化物矿的形式存在。例如辉铜矿Cu2S、黄铜矿CuFeS2、赤铜矿Cu2O、孔雀石Cu2(OH)2CO3和蓝铜矿Cu3(OH)2(CO3)2。
一些孔雀石
我国早在三千多年前的商代就开始采铜,铜有单质状态存在,纯铜为红色,是重金属,他的导热性导电性都很强,是通用导体。
铜的用途广泛,大量用来制造电线电缆,广泛用于电子工业和航天工业以及各种化工设备。
从矿石中提取铜,需要根据矿石种类的不同选择适当的方法。
氧化物矿可用碳还原,也可用湿法冶炼;酸性矿可用硫酸溶解用,碱性矿用氨水来溶解铜,然后用点解或用铁置换析出铜。
铜主要从黄铜矿中提炼,采用火法或冰铜熔炼法,工艺过程包括铜矿富集、焙烧、除渣、还原、精炼等。
(1)富集
低含量矿石冶炼前先富集,即先粉碎原料,将粉体加到含有浮选剂的水中搅拌,借助其起泡与憎水作用将含铜粒子聚集在浮选池上部,成为精矿。
在大型球磨机中进行粉碎
(2)焙烧
将精矿经沉降过滤烘干后,通空气在沸腾炉中氧化焙烧、脱硫,同时除去挥发性杂质。
(3)除渣
将焙烧过的矿石与砂子混合,在反射炉加热到1220~1350℃,硫化亚铁氧化为氧化亚铁以后就和二氧化硅形成熔渣硅酸亚铁,密度小就浮在了上层,硫化铜和剩余硫化亚铁熔在一起生成了所谓的冰铜,沉在熔体下层。
(4)顶吹还原
将冰铜放入转炉,鼓风熔炼,得到了约98%的粗铜,粗铜又叫泡铜。
(5)精炼
工业上采用电解法进行精炼除杂,粗铜为阳极,精铜为阴极进行电解,阴极生成精铜。
实验室电解的简易设备
近年来铜的湿法冶炼有很大的发展,工业上已有使用有机溶剂做铜的萃取剂,从低品位(铜含量很低)的铜矿浸出液中回收铜,萃取能力强,生产过程不含三废,有可能取代火法工艺。
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