水法炼铜(胆铜法)的详细原理

Question

水法炼铜(胆铜法)的详细原理

Answer 1

湿法炼铜的化学方程式是：
1.CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 基本反应类型：复分解反应
　2.CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 基本反应类型：置换反应
湿法炼铜也称胆铜法,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