揭秘:古人是怎么煉銅的
膽銅法就是濕法煉銅,膽礬俗稱五水硫酸銅,是一種水合硫酸銅。膽銅法就是將鐵放在膽帆溶液(古人稱為膽水)中,使膽礬中的銅離子被鐵置換而產生單質銅。是化學反應中的置換反應。銅是人類最早使用的金屬,具有優異的性能,在自然界中,多以化合物狀態存在。常見的銅礦石有黃銅礦(CuFeS2)、輝銅礦(Cu2S)、孔雀石(Cu2(OH)2CO3)、赤銅礦(Cu2O)、膽礬(CuSO4·5H2O)等。
古代濕法冶銅的化學反應方程式是:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
古人很早就發現濕法煉銅。西漢淮南王劉安的《淮南萬畢術》記載有“曾青得到鐵則化為銅”,曾青就是膽礬。晉代的葛洪《抱樸子內篇·黃白》中也有“以曾青涂鐵,鐵赤色如銅”的記載。,都記載著以鐵置換硫酸銅中的銅的方法。南北朝的陶弘景則椎廣了前人的成就,說:“雞屎礬投苦灑(醋)中涂鐵,皆作銅色”,進一步認識到不僅硫酸銅,其他可溶性銅鹽也能與鐵發生置換反應。
世界濕法冶銅第一人張潛,結合前人著作和個人經驗撰寫了《浸銅要略》一書。書中記述利用含銅礦水(或稱膽水)冶銅的技術,此書所述膽銅法具有“用費少而收功博”的優點。
除此之外,我國古代還有一種冶煉銅的方法——火法冶銅。
人類很早就發現孔雀石通過灼燒后,會產生一種紅色光亮的金屬,這種金屬就是銅。據考證,商代的火法煉銅主要用的就是孔雀石和木炭。火法冶銅是將含有銅元素的氧化物與還原劑在較高溫度下進行反應制取單質銅的過程,這是一個還原反應,需要在加熱的狀態下才能產生銅單質,故稱為火法冶銅。孔雀石的主要成分是堿式碳酸銅,堿式碳酸銅受熱會分解生成氧化銅、水和二氧化碳,碳或一氧化碳在高溫環境下具有還原性,因此可以將氧化銅還原為銅。
北宋后期,這 一方法已用于大規模生產。據《宋會要輯稿》載,宋代有十多處濕法煉銅生產地,分布在廣東、湖南、江西、福建、浙江等省,其中以韶州嶺水(今廣東曲江)、信州鉛山(今江西鉛山)、饒州德興(今江西德興)三地規模最大。
宋代膽水法產銅主要用于鑄造錢幣,所以到紹圣五年(1098年),官方全面禁止偷盜、私制膽銅和私自取膽水等,此時膽銅法已成了官方專利 。
由于膽銅法在工藝上有明顯的優越性,明清兩代一直沿用它。
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