炼铜手册 带你进一步了解 炼铜史 和 如何炼铜

炼铜手册 带你进一步了解 炼铜史 和 如何炼铜

本文核心词：历史,冶金,有色金属,炼铜
铜是人类使用最早的金属，对人类历史起到了不可缺少的推动作用。早在史前时期，人类就开始使用铜的原矿制作工具、武器、器皿等。后来在东方又被当做祭祀器具、装饰品、镜子还有最重要的——货币。
中国古代最早记录“炼铜”一词，并且可以考据的史书是《战国策·赵策一》。其中原文是“臣闻 董子 之治晋阳也，公宫之室，皆以鍊铜为柱质。”背景是知伯要攻打赵国，赵国的张孟谈给赵襄子解决在晋阳战斗物资缺乏的问题，此处的炼铜不作动词，而是指“精炼过的铜”。原句意思是：我听说董安于治理晋阳时，官署室内都用炼铜做柱子的基础。[1]
我国很早就有关于铜的记载。先秦文献《墨子·耕柱篇》提到:“昔日夏后开使蜚廉折金于山川,而陶铸之于昆吾。”其中“折金”就是指开采铜矿,表明铜的利用在我国是相当早的。
古代炼铜法中的湿法炼铜，学名为“胆铜法”。中国是世界上第一个使用湿法炼铜的国家，而在欧洲则到17世纪后期，西班牙的里奥廷托铜矿才开始采用湿法取铜，并于1752年创造了与淋铜法相似的堆积收铜法。[2]
胆铜法原理并不复杂，就是把铁放在硫酸铜（胆矾）溶液中，通过铁与铜离子的置换，将铜从溶液中析出。我们小学二年级就学过它的主要反应式：Fe CuSO4═FeSO4 Cu 。《淮南万毕术》中“曾青得铁则化为铜”也记载了早在西汉时期，就已经有人观察到铁与铜离子的置换现象。宋代周煇在《清波杂志》卷十二更是记载了这一逸闻：“ 信州 铅山 胆水自山下注，势若瀑布，用以浸铜，铸冶是赖。虽乾溢系夫旱涝，大抵盛於春夏，微於秋冬。古传一人至水滨，遗匙钥，翌日得之，已成铜矣。”
有史可考的胆铜法炼铜主要有三种：
第一种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,排砌在沟槽里,把胆水引入沟槽浸泡,分节用木板闸断,看上去呈阶梯状。利用铜和铁颜色不一,浸泡后待颜色改变,说明胆水中的铜离子已被铁置换,把浸泡过的水放走,取出茅席,收取沉积在茅席上的铜。再引入新的胆水,周而复始地进行生产。[2]
第二种在《宋史·食货志》有记载:“以生铁锻成薄片,排置胆水槽中,浸渍数日,铁片乃为胆水所薄,上生赤煤,取括赤煤入炉,三炼成铜。大率用铁二斤四两,得铜一斤。饶州兴利场、信州铅山场各有岁额,所谓胆铜也”。但同时《宋史·食货志下七》：“ 信州胆铜古阬二：一为胆水浸铜，工少利多，其水有限；一为胆土煎铜，土无穷而为利寡。”也指出了此种方法在某些地区的局限。
第三种是煎熬法,把胆水引入用铁做的容器里煎熬。煎熬一定时间,就在铁容器上得到铜。煎熬法的长处在于加强和煎熬过程中胆水由稀变浓,都可加速铁和胆水中铜的置换反应,但这种方法需用燃料和专人操作,成本高,工多而利少。这种方法的应用不如前两种普遍。在胆铜的生产中,浸铜时间随胆水浓度不同而有长有短。要浸得一定数量的铜,胆水越浓,含铜离子越多,浸铜时间可短些;胆水稀,含铜离子少,浸铜时间就要长一些。[2]
火法炼铜技术则应用时间更长，范围更广。（待补充）
1865年，欧洲发明了铜电解精炼，极大促进了铜冶炼技术的发展。
火法炼铜熔炼原理：2CuFeS2 O2→Cu2S 2FeS SO2Cu2O FeS→Cu2S FeO
2FeS 3O2 SiO2→2FeO·SiO2 2SO22FeO SiO2→2FeO·SiO2
冰铜吹炼原理：2FeS 3O2→2FeO 2SO22FeO SiO2→2FeO·SiO2