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我國勞動人民很早就認識了銅鹽溶液里的銅能被鐵置換，從而發(fā)明了水法煉銅。它成為濕法冶金術的先驅(qū)，在世界化學史上占有光輝的一頁。 水法煉銅的原理是：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 在漢代許多著作里有記載“石膽能化鐵為銅”，晉葛洪《抱樸子內(nèi)篇·黃白》中也有“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”的記載。南北朝時更進一步認識到不僅硫酸銅，其他可溶性銅鹽也能與鐵發(fā)生置換反應。南北朝的陶弘景說：“雞屎礬投苦灑（醋）中涂鐵，皆作銅色”，即不純的堿式硫酸銅或堿式碳酸銅不溶于水，但可溶于醋，用醋溶解后也可與鐵起置換反應。顯然認識的范圍擴大了。到唐末五代間，水法煉銅的原理應用到生產(chǎn)中去，至宋代更有發(fā)展，成為大量生產(chǎn)銅的重要方法之一。 水法煉銅也稱膽銅法，其生產(chǎn)過程主要包括兩個方面。一是浸銅，就是把鐵放在膽礬（CuSO4·5H2O）溶液（俗稱膽水）中，使膽礬中的銅離子被金屬置換成單質(zhì)銅沉積下來；二是收集，即將置換出的銅粉收集起來，再加以熔煉、鑄造。各地所用的方法雖有不同，但總結起來主要有三種方法：第一種方法是在膽水產(chǎn)地就近隨地形高低挖掘溝槽，用茅席鋪底，把生鐵擊碎，排放在溝槽里，將膽水引入溝槽浸泡，利用銅鹽溶液和鐵鹽溶液顏色差異，浸泡至顏色改變后，再把浸泡過的水放去，茅席取出，沉積在茅席上的銅就可以收集起來，再引入新的膽水。只要鐵未被反應完，可周而復始地進行生產(chǎn)。第二種方法是在膽水產(chǎn)地設膽水槽，把鐵鍛打成薄片排置槽中，用膽水浸沒鐵片，至鐵片表面有一層紅色銅粉覆蓋，把鐵片取出，刮取鐵片上的銅粉。第二種方法比第一種方法麻煩是將鐵片鍛打成薄片。但鐵鍛打成薄片，同樣質(zhì)量的鐵表面積增大，增加鐵和膽水的接觸機會，能縮短置換時間，提高銅的產(chǎn)率。第三種方法是煎熬法，把膽水引入用鐵所做的容器里煎熬。這里盛膽水的工具既是容器又是反應物之一。煎熬一定時間，能在鐵容器中得到銅。此法長處在于加熱和煎熬過程中，膽水由稀變濃，可加速鐵和銅離子的置換反應，但需要燃料和專人操作，工多而利少。所以宋代膽銅生產(chǎn)多采用前兩種方法。宋代對膽銅法中浸銅時間的控制，也有比較明確的了解，知道膽水越濃，浸銅時間可越短；膽水稀，浸銅的時間要長一些。可以說在宋代已經(jīng)發(fā)展從浸銅方式、取銅方法、到浸銅時間的控制等一套比較完善的工藝。 水法煉銅的優(yōu)點是設備簡單、操作容易，不必使用鼓風、熔煉設備，在常溫下就可提取銅，節(jié)省燃料，只要有膽水的地方，都可應用這種方法生產(chǎn)銅。 在歐洲，濕法煉銅出現(xiàn)比較晚。15世紀50年代，人們把鐵片浸入硫酸銅溶液，偶爾看出銅出現(xiàn)在鐵表面，還感到十分驚訝，更談不上應用這個原理來煉銅了。 |
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