Raffination von Kupfer
Kupfer ist chemisch stabil und eine guter elektrischer Leiter. Aus diesen Gründen ist Kupfer ein wichtiger Werkstoff.
Die Leitfähigkeit des Kupfer hängt von der Reinheit des Metalls ab.
Sind im Kupfer 0,07% Arsen enthalten, so wird die Leitfähigkeit des Kupfers um 1/3 vermindert.
Rohkupfer enthält: Silber, Gold, Platin, Eisen, Blei, Zink, Zinn, Arsen.
Das Rohkupfer muß nun elektrolytisch raffineriert werden. Dazu benötigt man ein in verdünnter Schwefelsäure gelöstes Kupfersulfat. Das Elektrolytkupfer bildet die Kathode. Die Anode besteht aus Rohkupfer.
Die Kupfer - Ionen an der Kathode werden reduziert, das Kupfer an der Anode wird oxidiert. So ergibt sich die geringste Zersetzungsspannung. Bei diesem Vorgang, der eigentlich ohne Spannung ablaufen müßte, löst sich die Anode auf.
Geringere Spannung ist jedoch notwendig, da die Konzentration an Kupfer - Ionen an der Anode größer ist als an der Kathode. Aus diesem Grund ergeben sich Unterschiede an den Elektronenpotentialen. Die geringe Spannung wird außerdem benötigt, da das Elektrodenmaterial nicht gleich ist und der elektrische Widerstand der Lösung muß überwunden werden.
Wird eine Spannung von 0,3 V angelegt, oxidieren Kupfer und die unedlen Bestandteile der Rohkupfer Anode und werden gelöst. Edle Metalle oxidieren nicht, sondern fallen als unlöslicher Schlamm herab, wenn die Anode aufgelöst wird. Platin, Gold und Silber werde aus diesem Schlamm gewonnen.
Das Kupfer wird an der Kathode abgeschieden. Um das Abscheiden von Arsen zu verhindern, muß der Arsengehalt des Elektrolyts klein bleiben.
Technik: In einer Elektrolyse - Zelle sind bis zu 50 Anoden Kathoden Paare. Diese
sind in einem Abstand von 4 cm nebeneinander angeordnet.
Die Anode besteht aus einem 4 cm dicken Rohkupfer - Block, die Kathode aus 4 mm dickem Kupfer. Nach einem Monat ist die Anode zu 90% aufgelöst. Nach der Elektrolyse werden die Kupfer - Kathoden eingeschmolzen und zu Zylindern, Platten oder Barren gegossen.
Das Elektrolytkupfer kommt zur Weiterverarbeitung in den Handel. Es hat einen Gehalt von 99,98%. Für 1 kg Kupfer wird Energie von 0,3 kWh benötigt.
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