工业制铜的方法

工业制硫酸的全部方法~

高中化学硫酸的工业制备简单流程

应该是高温灼烧铜矿石，比如赤铜矿（主要成分是Cu2O），辉铜矿（主要成分是Cu2S），将赤铜矿与辉铜矿混合加热发生以下反应：Cu2S+2Cu2O==6Cu+SO2↑，然后SO2还可以顺便制硫酸

冶炼技术

古代的铜矿开采术

先秦时期青铜冶铸的高度发达，也从一个侧面反映了铜矿开采技术的先进。湖北省大冶铜绿山的古铜矿遗址，向人们展现了从商周至汉代铜矿开采状况和采矿技术的发展过程。这是迄今发现的中国最早的古矿遗址，在世界矿业史上也是不可多得的珍贵遗存。

清代所修《大冶县志》记载，铜绿山“山顶高平，巨石对峙，每骤雨过时，有铜绿如雪花小豆点缀土石之上，故名。”这里，铜矿富集，矿体规模大，而且矿石含铜品位高，成为中国古代一个重要的采铜中心。至今，地上堆积着40万吨以上的古代炼渣，地下古矿井分布密集，还有多种形式的炼铜竖炉，记录着古代矿冶生产的宏大规模和卓越技术。

商代遗址采用的是群井开采方法。井筒打在矿体内，下掘井筒就是开采矿石，掘进终了即开采完毕。继续开采又另打新井。群井开采简单易行，井深一般为20～30米，开挖在软岩或围岩蚀变带内，用打水井的工具即可掘进。提升矿石和废石，采用大轮导向往返拉动。

西周的遗址仍用群井开采。井为方形，井深与商代相同。井中有支护遗址，支护形式为间隔支护，距离40～60厘米。井框木为带榫的套接方式，榫口一律凿成方形。井框外，四壁先背一层竹席，竹席内间格敷有直径4～5厘米的木枝条。这时期已出现有巷道、平巷，但处于初始阶段。

春秋战国时期已采用竖井、斜井、平巷的联合挖掘，初步形成了地下开采系统。其中，斜井的掘进施工和支护技术都有较大的难度，它的出现，是坑采技术的一大进步。斜井的倾度因地而异，由25度至70度不等。斜井的作用不仅可以沿矿体倾斜延伸，节省人力和费用，而且还有探矿的作用。平巷和竖井也较西周时期有明显的进步，最大井深达64米，延伸至潜水面下8～10米。春秋时期主要的开挖工具为铜制，战国时期则主要应用铁制工具。同时，这时期已比较成功地解决了有关掘进、通风、排水、照明、运输、支护等一系列问题。这些技术，在当时世界上都是无与伦比的。

铜绿山遗址现在已被作为重要的文化史迹，受到国家的保护。

青铜冶铸术

从世界范围看，古代美索不达米亚人大约于9000年前开始利用自然铜，6000年前有了铜的冶炼，5500年前有了炼青铜；古埃及大约于7000年前开始炼铜，5000年前有了青铜。相比之下，中国对于铜的加工和利用要晚得多，大约在四五千年前方有自然铜的利用和青铜的冶炼。但是中国不像其他古文明地区那样，曾经经历过较长时间的炼制红铜阶段，而是在红铜加工出现不久就开始冶青铜，并利用青铜熔点低、易于浇铸的特点，使青铜冶铸技术迅速发展起来，一跃而跨入世界先进行列，并居领先地位，创造了举世瞩目的青铜文明。

迄今出土或传世的大量先秦青铜器，向人们展示着中国青铜文化的盛况。其中，河南殷墟出土的重达875公斤的司母戊鼎；湖北随县曾侯乙墓出土的大型编钟，总重量达10吨以上，以及精巧绝伦的铜尊盘；在地下埋藏2500多年，表现依然花纹清晰、光彩照人的越王勾践剑和吴王夫差剑；等等，都堪称世界之最。这些青铜器物，反映了当时青铜铸造技术的高度发展水平，包括浑铸、分铸、失蜡法、焊接、镶嵌、表面处理等工艺的高超程度。

高超的青铜铸造加工的技术工艺，是以高超的青铜冶炼技术为基础的。没有优质的青铜材料，就不可能产生优秀的青铜器物。当时的人们已经熟练地掌握了青铜的冶炼技术，而且已掌握了鉴定青铜质地是否精纯的方法。这就是在《考工记》一书中记载的火焰颜色判定法。

《考工记》中说，在冶炼青铜时，铜料与锡料中会先冒出黑浊的气体，“黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也”。近代科学证明，金属加热时由于蒸发、分解、化合等作用，会产生不同的颜色。冶炼青铜时，原料中所附着的碳氢化合物会燃烧，产生黑浊的气体；随着炉温的升高，原料中所含的氧化物、硫化物等杂质会产生黄白、青白的气体；到只冒青气时，说明杂质已基本去除，青铜已经炼成，可以浇铸了。这是冶金史上关于火焰颜色鉴别法的最早记载。

顺便应该指出的是，“炉火纯青”是我们常用的一句成语，用来比喻功夫达到纯熟完美的程度。其来源，现在通用的一般辞典中都说是来自道家炼丹成功时火焰发青，有的还加注“迷信”二字。这种说法恐有误。它的最早出现应是上引的《考工记》记载。

湿法炼铜

湿法炼铜，也叫胆铜法，这是中国历史上在炼铜技术上的一项重大发明。

今天，铁元素比铜元素活跃，它能在铜盐溶液中，经过置换反应，置换出铜来，这已是最基本的化学知识。而这种置换反应，却是由中国首先发现，并加以实际利用的。

铁铜置换反应的发现，是炼丹家在化学方面的一大贡献。他们在炼丹实践中，观察到这一置换现象，并不断加以记录和总结。现知这一置换现象的最早文字记录，是2000多年前在西汉时成书的《淮南万毕术》一书中所记载的，“曾青得铁则化为铜”。曾青，又叫空青、石胆、胆矾，为天然的硫酸铜。硫酸铜一般是蓝色结晶体，因在空气中会部分风化失去水分，而呈白色，故又有白青之称。曾青是炼丹家在炼丹活动中的常用药物，被认为“久服身轻不老”。它亦被引入医学，作为治疗疮疖等疾患的用药，故中药本草著作中也有记载。汉代成书的《神农本草经》中，即记有石胆“能化铁为铜”。不单是硫酸铜会与铁起置换反应，其他可溶性铜盐也会与铁起置换反应。对此，古代的炼丹家和药物学家也有所发现。南北朝时著名的炼丹家和药物学家陶宏景就说：“鸡屎矾……投苦酒中，涂铁皆作铜色”。苦酒即醋酸，鸡屎矾可能是碱性硫酸铜或碱性碳酸铜，因难溶于水，要加醋酸方能溶解。

所谓胆铜法，就是把铁放在胆矾溶液（胆水）中，使铁离子置换出胆水中的铜离子，从而析出单质铜的冶铜方法。胆铜法，是一种先进的炼铜方法，为中国所首创。与火法炼铜相比较，它有着多方面的优越性。它可以就地取材，在胆水多的地方设置铜场，设备简单，技术操作容易，成本低；只要把蒲铁片或碎铁块投入胆水槽中浸渍，就可获取铜，而且铜质精纯。它的冶炼过程是在常温下进行的，可以节省大量燃料，免除鼓风、熔炼等设备，也减轻了炼铜工人的劳动强度，并减少了环境污染。而且，胆铜法不管是贫矿还是富矿，都可使用。

胆铜法何时由炼丹家的炼丹实验转成工业生产，现在尚不清楚。有人推测在唐末或五代已经开始湿法炼铜，而在北宋时已经实际应用并得到推广，却是确定无疑的。在11世纪末叶，北宋哲宗时的张潜已著有湿法炼铜专著《浸胆要略》，尽管此书已经佚亡，但却反映了当时已有一整套湿法炼铜的工艺，并已有人进行了总结。据《宋会要辑稿》记载，北宋时用湿法炼铜的地区有11处，分布在广东、湖南、江西、福建、浙江等地。其中，信州铅山（今江西省铅山县）的冶铜工场有浸铜沟漕77处，绍圣三年（1096年）产铜38万斤；而广东韶关岑水的工场，在政和六年（1116年）产铜达100万斤之多。据统计，在1107～1110年间，北宋政府每年收铜660万斤，其中胆铜有100多万斤，占15％～20％。到南宋时，政府收取的铜中，胆铜所占的比例达到 85％之多。湿法炼铜的方法，在明、清两代仍继续采用，至今仍有些地区用此方法炼铜。

生铁冶铸和柔化术

与炼铜一样，中国冶铁技术的发明亦晚于其他一些古文明发达的国家和地区。埃及大约在公元前1000年左右开始进入铁器时代，美索不达米亚地区大约在公元前1200年左右开始进入铁器时代，爱琴海地区大约在公元前1000年左右开始进入铁器时代，印度大约在公元前800年左右开始进入铁器时代，而中国则是在公元前600～500年左右开始炼铁的。但是，中国不似其他国家和地区，经历了一个漫长的块炼法冶铁时期，而是很快发明了生铁冶铸技术和生铁柔化技术，因此后来居上，很快跃居世界冶铁事业的前列，并长期居于世界领先的地位。历史上中国的钢铁除输往邻近国家外，还曾远销古罗马和西南亚。

在历史上，炼铁方法主要有两种，一是块炼法，一是生铁冶炼。块炼法是在比较低的温度下进行的，它用烧红的木炭使铁矿石直接由固态还原成铁。用块炼法炼得的铁质地疏松，故有海绵铁之称。海绵铁含夹杂物较多，要把它制成铁器，必须经过反复加热锻打。生铁是在1100～1200℃的炉温下，由还原出的固态铁吸收碳而炼成。由于其熔点低，冶炼时呈熔融状态，可直接用范浇铸成器，从而免除了块炼铁加工费工费时的缺陷，提高了生产效率，降低了成本，使铁器的大规模、高效率生产成为可能。中国在公元前6世纪即已发明了生铁冶铸技术，这项技术在世界领先约2000年。罗马人虽在公元前后也偶尔炼出过生铁，但却被当作废品而抛弃，直至14世纪时，欧洲人才认识到生铁的意义，开始生产生铁。

生铁的最大特点是其可铸性，故又称铸铁。但生铁含碳量高，一般都在2％以上，往往又含有硫、磷等杂质，因而性脆，韧度低，直接铸造出来的农具、工具和兵器，使用时容易断裂。为了弥补这一缺陷，我们的祖先在战国时期又发明了铸铁柔化术。

中国早期的铸铁柔化术可分为两类：一类是在氧化气氛下对生铁进行脱碳热处理，使成白心韧性铸铁；一类是在中性或弱氧化气氛下，对生铁进行石墨化热处理，使成黑心韧性铸铁。在西方，白心韧性铸铁的生产技术是1722年由法国人发明的，黑心韧性铸铁是1831年在美国问世的。到汉代时，铸铁柔化术又有新的突破，形成了铸铁脱碳钢的生产工艺，可以由生铁经热处理直接生产低、中、高碳的各种钢材。

铸铁柔化术的发明，在冶金史上是一项具有划时代意义的成就。它大大加快了铁器取代铜器的历史进程，有力地促进了社会生产力的发展，使中国社会迈人一个新的发展时期。

值得一提的是，大约在明代时，出现了从生铁到熟铁的连续生产工艺。据《天工开物》记载，这项技术是把炼铁炉与炒铁炉串联在一起，让由炼铁炉炼出的生铁液流入炒铁炉，用柳木棍急搅，使生铁液中的碳份氧化，而成熟铁。这种连续生产的工艺，已初具组合化生产的系统思想，既提高了生产效率，又减少了能耗，是冶铁技术的又一重大突破。

灌钢技术

灌钢技术是中国历史上在炼钢技术方面的一项重大发明。其工艺过程大致为，将生铁与熟铁合炼，因生铁熔点低，熔化后的生铁水就会向熟铁中渗透，使熟铁增加碳份而成钢。因生铁水像灌进熟铁一样，故称灌钢。这种炼钢方法无需加热锻打，碳份分布均匀，且可去除部分杂质，得到的即是优质钢材，可用以制造刀锋的锋刃。在1740年西方坩锅炼钢法发明之前，是世界上最先进的炼钢方法。

灌钢法大约创始于5世纪后半叶的南北朝时期。陶弘景说：“钢铁是杂炼生柔作刀镰者。”“生”指生铁，柔指柔铁，即熟铁。北齐的冶金专家綦母怀文也说：“造宿铁刀，其法烧生铁精以重柔挺，数宿则成钢。”他用灌钢造出的宿铁刀，是当时的名刀，非常锋利，可“斩甲过三十札”。也有人认为，东汉末年王粲《刀铭》中的“灌辟以数”，西晋张协《七命》中的“乃炼乃炼，万辟千灌”，其中之“灌”即指灌钢。如是，则灌钢的创始年代可提前到3世纪时。

在灌钢技术应用的初期阶段，需经多次灌炼，方能成钢。宋以后灌钢技术不断得到改进。据史籍记载，其加工工艺大致可分为3种，其发展趋势是减少灌炼次数，以至一次炼成。

第一种加工工艺，是北宋沈括在《梦溪笔谈》卷三所记载的，“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”其中，把柔铁屈盘起来，是为了增加生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并使碳份分布更加均匀；封泥则可以促进造渣，去除杂质，并起保护作用。《梦溪笔谈》中还说“二三炼则生铁自熟，仍是柔铁”，反映了加工时灌炼次数的减少。

第二种加工工艺，记载于宋应星的《天工开物》卷十四之中。它把柔铁屈盘改为薄熟铁片，进一步增加了生熟铁的接触面，加速了“生熟相和，炼成则钢”的进程，泥封亦改为草泥混封，反映了明代灌钢技术的改进。

第三种加工工艺，是自清代至近代盛行于江苏、安徽、湖北、湖南、四川、福建等地的“抹钢”或“苏钢”。其特点是，先将料铁加热，再把生铁板的一端伸入炉中，待生铁熔化时，用钳夹住生铁板的一端，并不断移动，同时不断转动料铁，让生铁水均匀地滴在料铁上，再经锻打，去除杂质。这种方法有利于去除夹杂，提高金属的收得率。

垒铸技术

中国冶金史上的一个突出特点，是铸造技术占有很重要的地位，以至于铸造既作为成形工艺而存在，又成为冶炼工序中的一个组成部分，达到了“冶”与“铸”密不可分的地步。因此，在古代文献中往往是冶铸并称，而且对中国文化产生了深刻的影响。如常用词汇“模范”、“范围”、“陶冶”、“熔铸”、“就范”等，都是由冶铸技术演生而来的。这种冶与铸密不可分的冶金传统，是古代世界上其他国家和地区所无法比拟的。

中国铸造技术可以说是伴随青铜冶炼而产生与发展，其后又随着生铁冶炼而持续发展着。历史上，在铸造技术方面有很多重要的发明，并取得过很多重要的成就。例如，被认为是中国古代文明象征的商周到战国的青铜器，在某种意义上可以说是铸造技术所造就的。从重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盘和大型的随县编钟群，以至大量的礼器、日用器、车马器、兵器、生产工具等，可以看到当时中国已经非常熟练地掌握了综合利用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术，在冶铸工艺技术上已处于世界领先的地位。而叠铸技术则是在铸造方面的又一重大发明。

所谓叠铸，是把许多个范块或成对范片叠装在一起，由一个共用的浇口和浇道进行浇注，一次可以得到几十件，以至上百件铸件。它可以批量生产，生产效率高，成本比较低，又能够节省造型、浇注的用地，是一种比较先进的铸造方法。这种方法在西方是随着大机器生产才出现和发展起来的，至今仍被广泛采用。而在中国，这种方法在2000多年前的战国时期已经开始应用。

现在发现的最早叠铸件，是战国时齐国的刀币。它是用铜质范盒翻制出具有对称性和互换性的范片，每两片合成一层，再多层叠合浇注而成。

在汉代，叠铸技术得到了很大的发展。本世纪70年代，在陕西咸阳、西安，河南南阳、温县，山东临淄等地，都曾多次出土有汉代的叠铸泥范。其中，以温县烘范窑中出土的叠铸范数量最大，保存最为完好，计出土有16类、36种规格的叠铸范500多套。每套铸范由5至14层叠成，最少的一次可浇铸5件，最多的达84件。这些铸范的设计和制作都很精细。据分析，用这些铸范浇出的铸件，表面光洁度可达五级（计分14级），金属收得率可达90％，工艺水平已相当先进。而且，从中还可以看到当时已具备了制范、烘范、叠装、浇铸、成器等一整套成熟的生产工艺。

2CuO+C=2Cu+CO2↑
反应条件是“高温”。生成铜和二氧化碳。
这属于“置换反应”，是工业制铜原理
《湿法炼铜》也可以快速制铜
我国劳动人民很早就认识了铜盐溶液里的铜能被铁置换，从而发明了水法炼铜。它成为湿法冶金术的先驱，在世界化学史上占有光辉的一页。
水法炼铜的原理是：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋葛洪《抱朴子内篇·黄白》中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。南北朝时更进一步认识到不仅硫酸铜，其他可溶性铜盐也能与铁发生置换反应。南北朝的陶弘景说：“鸡屎矾投苦洒（醋）中涂铁，皆作铜色”，即不纯的碱式硫酸铜或碱式碳酸铜不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可与铁起置换反应。显然认识的范围扩大了。到唐末五代间，水法炼铜的原理应用到生产中去，至宋代更有发展，成为大量生产铜的重要方法之一。
水法炼铜也称胆铜法，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。

工业制铜的方法主要是酸洗，含铜矿物经破碎后，用工业酸液溶解矿物里面的铜，然后再电解制取纯铜。

2CuO+C=2Cu+CO2↑
反应条件是“高温”。生成铜和二氧化碳。
这属于“置换反应”，是工业制铜原理

2CuO+C=2Cu+CO2↑
反应条件是“高温”。生成铜和二氧化碳。
这属于“置换反应”，是工业制铜原理

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清河门区13335786079： 工业上如何制取铜? - ？
牛重瑞健：[答案] 应该是高温灼烧铜矿石,比如赤铜矿(主要成分是Cu2O),辉铜矿(主要成分是Cu2S),将赤铜矿与辉铜矿混合加热发生以下反应:Cu2S+2Cu2O==6Cu+SO2↑,然后SO2还可以顺便制硫酸

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牛重瑞健：[答案] (1)碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水二氧化碳,化学方程式为:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+3H2O+CO2↑;硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜,化学方程式为:CuSO4+Fe=Cu+FeSO4;(2)利用一氧化碳还原赤铜矿(C...

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牛重瑞健： 硫酸铁:fe2o3+3h2so4=fe2(so4)3+3h2o 铜:cu2(oh)2co3=△=2cuo+h2o+co2↑ cuo+h2=△=cu+h2o或cuo+h2so4=cuso4+h2o,fe+cuso4=feso4+cu

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牛重瑞健： 应该是水法炼铜 首先加硫酸溶解碱式碳酸铜 Cu2(OH)2CO3+2H2SO4==2CuSO4+3H2O+CO2 然后是水法炼铜的方程 Fe+CuSO4==FeSO4+Cu

清河门区13335786079： 工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS 2 )冶炼铜的主要流程如下: (1)步骤Ⅰ是在反射炉中进行的.把黄铜矿和石英砂混合加热到1 000 ℃左右,黄铜矿与... - ？
牛重瑞健：[答案] 答案 (1)2CuFeS2+O2高温 Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O2高温 2FeO+2SO2 (2)2Cu2S+3O2高温 2Cu2O+2SO2 2Cu2O+... (3)由泡铜制取粗铜,是Cu2O和Al发生氧化还原反应,根据氧化还原反应的配平方法进行配平可得化学反应方程式为3Cu2O+...

清河门区13335786079： 工业上主要采用 - -----冶炼-------的方法获得铜 - ？
牛重瑞健： 铜的冶炼:工业上,主要采用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜.这种方法冶炼的铜,其含量为99.5%~99.7%,还有Ag、Au、Fe、Zn等杂质.要达到电气化生产铜的要求,这种由黄铜矿高温冶炼的铜还必须经过电解精炼,电解精炼得到的铜,其含量高达99.95%~99.98%.

清河门区13335786079： 工业冶炼铜的化学方程式 - ？
牛重瑞健： 2CuO+C=高温=2Cu+CO2↑ 置换反应 Cu2O+O2=高温=2Cu+SO2 Cu2S+2Cu2O=高温=6Cu+SO2↑ CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O复分解反应 Fe+ CuSO4= FeSO4+Cu置换反胆铜法) Cu2O+O2=高温=2Cu+SO2 2Cu2FeS2+O2=高温=Cu2S+2FeS+SO2 2Cu2S+3O2=高温=2Cu2O+SO2,工业冶炼铜:Cu2S+2Cu2O=高温=6Cu+SO2↑ 还有很多都可以 但工业上是由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜,粗铜的电解精炼也可以