濕法煉銅

我國(guó)勞動(dòng)人民很早就認(rèn)識(shí)了銅鹽溶液里的銅能被鐵置換，從而發(fā)明了水法煉銅。它成為濕法冶金術(shù)的先驅(qū)，在世界化學(xué)史上占有光輝的一頁(yè)。

在漢代許多著作里有記載"石膽能化鐵為銅"，晉葛洪《抱樸子內(nèi)篇·黃白》中也有"以曾青涂鐵，鐵赤色如銅"的記載。南北朝時(shí)更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到不僅硫酸銅，其他可溶性銅鹽也能與鐵發(fā)生置換反應(yīng)。南北朝的陶弘景說:"雞屎礬投苦灑(醋)中涂鐵，皆作銅色"，即不純的堿式硫酸銅或堿式碳酸銅不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可與鐵起置換反應(yīng)。顯然認(rèn)識(shí)的范圍擴(kuò)大了。到唐末五代間，水法煉銅的原理應(yīng)用到生產(chǎn)中去，至宋代更有發(fā)展，成為大量生產(chǎn)銅的重要方法之一。

葛洪是我國(guó)晉代著名的煉丹家。一次，葛洪之妻鮑姑在葛山用鐵勺盛滿曾青(硫酸銅溶液)，幾天后，葛洪拿那個(gè)鐵勺使用，奇妙的現(xiàn)象出現(xiàn)了:鐵勺變成"銅勺"，紅光閃閃，葛洪的徒弟高興得跳了起來(lái):"點(diǎn)鐵成金啦!"葛洪把"銅勺"放在火上烤，"銅勺"逐漸變黑。這些，葛洪在《黃白篇》(《抱樸子內(nèi)篇·黃白》)一書中均做了記載。

在歐洲，濕法煉銅出現(xiàn)比較晚。15世紀(jì)50年代，人們把鐵片浸入硫酸銅溶液，偶爾看出銅出現(xiàn)在鐵表面，還感到十分驚訝，更談不上應(yīng)用這個(gè)原理來(lái)煉銅了。

濕法煉銅也稱膽銅法，其生產(chǎn)過程主要包括兩個(gè)方面。一是浸銅，就是把鐵放在膽礬(CuSO4·5H2O)溶液(俗稱膽水)中，使膽礬中的銅離子被金屬置換成單質(zhì)銅沉積下來(lái);二是收集，即將置換出的銅粉收集起來(lái)，再加以熔煉、鑄造。各地所用的方法雖有不同，但總結(jié)起來(lái)主要有三種方法:第一種方法是在膽水產(chǎn)地就近隨地形高低挖掘溝槽，用茅席鋪底，把生鐵擊碎，排放在溝槽里，將膽水引入溝槽浸泡，利用銅鹽溶液和鐵鹽溶液顏色差異，浸泡至顏色改變后，再把浸泡過的水放去，茅席取出，沉積在茅席上的銅就可以收集起來(lái)，再引入新的膽水。只要鐵未被反應(yīng)完，可周而復(fù)始地進(jìn)行生產(chǎn)。第二種方法是在膽水產(chǎn)地設(shè)膽水槽，把鐵鍛打成薄片排置槽中，用膽水浸沒鐵片，至鐵片表面有一層紅色銅粉覆蓋，把鐵片取出，刮取鐵片上的銅粉。第二種方法比第一種方法麻煩是將鐵片鍛打成薄片。但鐵鍛打成薄片，同樣質(zhì)量的鐵表面積增大，增加鐵和膽水的接觸機(jī)會(huì)，能縮短置換時(shí)間，提高銅的產(chǎn)率。第三種方法是煎熬法，把膽水引入用鐵所做的容器里煎熬。這里盛膽水的工具既是容器又是反應(yīng)物之一。煎熬一定時(shí)間，能在鐵容器中得到銅。此法長(zhǎng)處在于加熱和煎熬過程中，膽水由稀變濃，可加速鐵和銅離子的置換反應(yīng)，但需要燃料和專人操作，工多而利少。所以宋代膽銅生產(chǎn)多采用前兩種方法。宋代對(duì)膽銅法中浸銅時(shí)間的控制，也有比較明確的了解，知道膽水越濃，浸銅時(shí)間可越短;膽水稀，浸銅的時(shí)間要長(zhǎng)一些。可以說在宋代已經(jīng)發(fā)展從浸銅方式、取銅方法、到浸銅時(shí)間的控制等一套比較完善的工藝。

水法煉銅的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，不必使用鼓風(fēng)、熔煉設(shè)備，在常溫下就可提取銅，節(jié)省燃料，只要有膽水的地方，都可應(yīng)用這種方法生產(chǎn)銅。

而現(xiàn)在采用的濕法煉銅的流程與古代已有很大的不同，主要流程為酸浸-萃取-電積。氧化銅加酸進(jìn)行攪拌并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銅及硫酸鐵溶液，再通過萃取和反萃取，去除鐵元素，最后通過電解生產(chǎn)出99.9%以上的陰極銅。濕法煉銅這些年發(fā)展比較快，已經(jīng)可以占到煉銅總量的20%以下。