Comment le cuivre est-il fabriqué?

- Jul 13, 2018-

Le cuivre est situé dans la quatrième famille périodique IB du tableau périodique. C'est le premier métal utilisé par l'humanité. Le cuivre a d’excellentes propriétés et a été largement utilisé dans le domaine industriel. La teneur en cuivre dans la croûte terrestre est d'environ 0,01%. Dans la nature, le cuivre est principalement sous la forme de composés. Les minerais de cuivre les plus courants sont la chalcopyrite (CuFeS2), la chalcopyrite (Cu2S), la malachite (Cu2 (OH) 2CO3), la chalcopyrite (Cu2O) et la chalcopyrite (CuSO4 5H2O).


Dans la dynastie des Han de l’ouest, le disque "Huainan Wan Bi Shu" de Liu An est écrit dans le sens où "le fer de Zeng Qing Zeng est du cuivre" dans le sens de mettre une feuille de fer dans une solution de sulfate de cuivre ou une autre solution de sel de cuivre pour remplacer le cuivre. Cette méthode est le pionnier de l'hydrométallurgie moderne. Le processus de production de cuivre en voie humide est également appelé méthode du cuivre biliaire. Le processus de production comprend principalement deux étapes: l’une consiste à lixivier le cuivre et à placer le fer dans la solution de vitriol. Les ions de cuivre dans le vitriol sont déposés par le fer pour être déposés en un seul cuivre. Les deux consistent à récupérer la poudre de cuivre de remplacement, puis à la faire fondre. Le principe essentiel de la métallurgie du cuivre humide est de remplacer le métal faible (sauf K, Ca, Na), qui est plus fort que le cuivre. Par exemple, le zinc ou le fer métallique est ajouté à la solution de sulfate de cuivre et le cuivre métallique peut être remplacé. La réaction principale est CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4; CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4.


Zhang Qian, le premier homme au monde dans le domaine de la métallurgie par voie humide, a écrit un livre intitulé "Le bain de cuivre" en combinaison avec les travaux et l'expérience personnelle de ses prédécesseurs. Le livre décrit l'utilisation de minerai de cuivre contenant du cuivre (ou de l'eau de la vésicule biliaire), qui présente l'avantage de "moins de coûts et moins d'effort".


Dans les laboratoires de chimie, nous pouvons également simuler la métallurgie par voie humide. Un fil de 20 cm de long est pris avec le papier de verre pour polir la lumière, puis 4 ml de sulfate de cuivre sont prélevés dans le tube à essai et le fil de fer brillant est ajouté au tube à essai. Il peut être placé statiquement. On peut observer que la surface du fil présente une précipitation de métal rouge violet et que la solution passe progressivement du bleu au vert clair. Le métal violet-rouge est du cuivre, et finalement le fil est collecté pour collecter le cuivre précipité à la surface du fil.


En outre, dans la Chine ancienne, il existait une méthode de fusion du cuivre: la "fusion du cuivre par le feu". Selon les recherches textuelles, la fonderie de cuivre de la dynastie Shang utilisait principalement de la malachite et du charbon de bois. Le processus de fabrication du cuivre consiste à utiliser du cuivre avec de l’oxyde de cuivre et un réducteur à haute température. La réaction nécessite une certaine température, de sorte que le monomère de cuivre peut être produit dans des conditions de chauffage, on l'appelle donc "méthode du cuivre par combustion".


Il a été découvert depuis longtemps que la malachite peut produire un métal rouge vif après avoir été brûlée. Ce métal est du cuivre. Le malachite est principalement constitué de carbonate de cuivre alcalin [Cu2 (OH) 2CO3]. La chaleur alcaline du carbonate de cuivre se décompose pour produire du cuivre, de l'eau et du dioxyde de carbone. Le carbone ou le monoxyde de carbone est réducteur et peut réduire les oxydes de cuivre. La réaction est la suivante: Cu2 (OH) 2CO3 2CuO + H2O + CO2, C + 2CuO 2Cu + CO2, CO + CuO Cu + CO2.


Dans les laboratoires de chimie, nous pouvons utiliser le dispositif illustré ci-dessous pour simuler le processus de fusion. Le nouvel oxyde de cuivre en 10G est broyé en poudre et versé dans un creuset pour sécher. Le nouveau charbon de bois de 1,5 g est également broyé en poudre et versé dans un creuset pour le séchage. Ensuite, la poudre d'oxyde de cuivre et la poudre de charbon de bois sont mélangées uniformément. L'instrument est posé sur le fond de l'éprouvette avec une cuillère ou une fente pour papier. L'instrument est assemblé conformément à la figure suivante. Une extrémité du tube de verre est placée dans un tube à essai avec de l'eau de chaux clarifiée et la lampe à alcool munie d'un couvercle coupe-vent est chauffée. Lorsque l'eau de chaux clarifiée devient trouble, les solides pourpres ou rouges apparaissent graduellement dans l'éprouvette et cessent de chauffer. Une fois la réaction terminée, il est d'abord retiré dans le tube en verre contenant le tube à essai pour eau de chaux clarifiée, puis la lampe à alcool est retirée. Enfin, versez la poudre de l’éprouvette sur un papier blanc propre et observez la poudre. Ensuite, vous constaterez que le papier a un solide rouge-violet qui est en cuivre.