高中化学铜的冶炼（高中化学拾遗补缺）

冶炼铜

工业上使用的铜有电解铜（含铜99.9％～99.95％）和精铜（含铜99.0％～99.7％）两种。前者用于电器工业上，用于制造特种合金、金属丝及电线。后者用于制造其他合金、铜管、铜板、轴等。

电解铜

炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类：

（1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS₂)、斑铜矿(Cu₅FeS₄)和辉铜矿(Cu₂S)等。

黄铜矿

斑铜矿

辉铜矿

（2）氧化矿，如赤铜矿(Cu₂O)、孔雀石[CuCO₃·Cu(OH)₂]、蓝铜矿[2CuCO₃·Cu(OH)₂]、硅孔雀石(CuSiO₃·2H₂O)等。

赤铜矿

孔雀石

蓝铜矿

（3）自然铜。

自然铜

铜矿石中铜的含量在1％左右（0.5％～3％）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8％～35％）的精矿砂。

从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO₂（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为AS₂O₃、Sb₂O₃等挥发性物质而被除去：

2CuFeS₂＋O₂=Cu₂S＋2FeS＋SO₂↑

一部分铁的硫化物转变为氧化物：

2FeS＋3O₂=2FeO＋2SO₂↑

Cu₂S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu₂S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在20％～50％之间，含硫率在23％～27％之间），FeO跟SiO₂形成熔渣：

FeO＋SiO₂=FeSiO₃

熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。

然后把冰铜移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后鼓入空气进行吹炼（1100°～1300℃）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较大的亲和力，因此冰铜中的FeS先转变为FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu₂S才转变为Cu₂O，Cu₂O跟Cu₂S反应生成粗铜（含铜量约为98.5％）。

2Cu₂S＋3O₂=2Cu₂O＋2SO₂↑

2Cu₂O Cu₂S=6Cu SO₂↑

再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7％。

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