铜和氧气反应
铜和氧气在加热或者点燃的条件下反应,生成黑色固体氧化铜。铜的化学性质很稳定,在空气中反应现象不明显。在纯氧中点燃的反应现象是放出大量的热,火焰呈绿色,红色表面逐渐变黑。
铜和氧气反应:
1、铜是人类最早使用的金属之一。铜在氧气中燃烧反应的化学方程式为2Cu+O2=2CuO,条件是点燃,反应生成黑色固体氧化铜。
2、铜是一种过渡元素,化学符号Cu,原子序数29。纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为红橙色带金属光泽,单质呈紫红色。延展性好,导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异,电阻率很低,其中最重要的数青铜和黄铜。此外,铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。
3、二价铜盐是最常见的铜化合物,其水合离子常呈蓝色,而氯做配体则显绿色,是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源,历史上曾广泛用作颜料。铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿(碱式碳酸铜)。装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料。
铜的生产方式:
1、火法炼铜
火法炼铜的原料主要是硫化铜精矿。首先熔炼铜精矿,这也是火法炼铜中最重要的冶炼过程,即在高温下氧化焙烧矿(矿物原料进行热化加工后的产物)所含的部分铁或铜精矿,并与脉石、熔剂等形成熔渣再将其除去,从而产出铜硫或粗铜。
为了将熔炼所产出的含铜50%的冰铜转变成含铜98%左右的粗铜,可以再将熔炼所得冰铜吹入转炉。最终粗铜精炼有高温精炼和电解精炼两种方法,图中使用的是火法精炼,可通过精炼吹炼得到的产品最终得到纯铜,同时还能回收金银等贵金属。
火法工艺具有能耗低、产率高、电铜质量好、利于回收稀有、贵重金属等优点。但在生产过程中,每生产1 t的铜将产出2-3 t铜渣,其中还含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co、Ni等以及少量贵金属Au、Ag等,然而大多数铜渣都是露天堆放,若不合理利用,不仅会浪费资源还会占用土地,甚至污染土壤和地下水,进而将会危害人类的健康。因此,虽然火法炼铜产率较高,但也要注意余渣的回收利用。
2、湿法炼铜
世界冶金史上第一个使用湿法炼铜工艺的国家是中国。“胆水炼铜”是中国古代流传下来的一种铜湿法冶金工艺。它不仅是现代铜湿法冶金的先驱,也是世界湿法冶金历史的开端。早在西汉时期(公元前206年-公元25年),淮南刘所著的《淮南万毕术》就记载了用苦胆水冶炼铜的过程:“白青得铁,即化为铜。”白青是指含有硫酸铜的水溶液。这句话的意思是,将铁器置于该溶液中,然后铁溶解,铜沉淀,这就是置换反应。这是中国最早的金属置换反应记载,也湿法炼铜的起源。
现代湿法炼铜工艺主要是从火法中难以利用的低品位矿石中回收铜,如氧化矿、难选硫化矿、剥离的表外矿、浮选尾矿以及废弃的矿山等。现代的铜湿法冶金流程主要分为L-SX-EW(浸出-萃取反萃取-电积)三部分,构成三个循环。
第一步,先将铜矿石与酸反应,将铜转化为可溶性盐,然后进入溶液,完成浸出;第二步,将铜离子和萃取剂中的质子发生交换,再分别进入有机相和水溶液中,萃余液酸度将增加,然后再返回进行重新的萃取浸取,有机相中负载的电积残渣将被反萃取以获得富电解质,并且电解质的酸性将降低。萃取剂恢复至酸的形态,返回萃取;最后一步,通过电解,铜在阴极析出,其他产物则在阳极析出,最后浸出得到最终产品铜。