7758-99-8 / 硫酸銅

【背景及概況】^[1][2][3]

硫酸銅是重要的無(wú)機(jī)原料，廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、飼料、水處理、電鍍、催化劑、油漆、選礦等行業(yè)。硫酸銅具有較高的殺菌活性，水中銅離子濃度在0.5 mg/kg時(shí)即能抑制孢子萌芽。可直接噴灑于耐銅的作物上和以0.1%～0.2%濃度噴灑防止馬鈴薯晚疫病。由于它對(duì)植物易產(chǎn)生藥害，一般都以它為原料配制成波爾多液；作基肥每公頃施用量15～30 kg；拌種時(shí)每500 g種子需用硫酸銅1～2 g；浸種的濃度為0.01%～0.05%，根外噴施的濃度為0.02%～0.04%。硫酸銅還可用于水田防治藻害，但對(duì)魚毒性較大。工業(yè)上用作紡織品媒染劑、鍍銅等。目前生產(chǎn)硫酸銅的原料主要有金屬銅、銅精礦、氧化礦以及銅鎳廢渣等，生產(chǎn)工藝主要是原料預(yù)處理、浸出、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶、離心甩干等幾個(gè)工序，因此合理利用各種原料，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、方便、有效的生產(chǎn)硫酸銅，選擇合適的生產(chǎn)工藝條件非常重要。

【特性】^[3]

硫酸銅化學(xué)式CuSO₄，白色粉末，相對(duì)密度為3.603，25℃時(shí)水中溶解度為23.05g，不溶于乙醇和乙醚，易溶于水，水溶液呈藍(lán)色，是強(qiáng)酸弱堿鹽，由于水解溶液呈弱酸性。將硫酸銅溶液濃縮結(jié)晶，可得到五水硫酸銅藍(lán)色晶體，俗稱膽礬、銅礬或藍(lán)礬，相對(duì)密度為2.284。膽礬在常溫常壓下很穩(wěn)定，不潮解，在干燥空氣中會(huì)逐漸風(fēng)化，加熱至45℃時(shí)失去 二分子結(jié)晶水，110℃時(shí)失去四分子結(jié)晶水，150℃時(shí)失去全部結(jié)晶水而成無(wú)水物。無(wú)水物也易吸水轉(zhuǎn)變?yōu)槟懙\。常利用這 一特性來檢驗(yàn)?zāi)承┮簯B(tài)有機(jī)物中是否含有微量水分。將膽礬加熱至650℃高溫，可分解為黑色氧化銅、二氧化硫及氧氣。

【制備】^[4]

1. 以金屬銅為原料生產(chǎn)硫酸銅

以金屬銅為原料生產(chǎn)硫酸銅是目前硫酸銅的主要生產(chǎn)方法，其主要包括以銅粉、海綿銅以及廢雜銅等為原料生產(chǎn)硫酸銅.

1）以海綿銅為原料生產(chǎn)硫酸銅：海綿銅是由含銅廢水加入刨花鐵和稀硫酸還原而制得的，含銅量一般在20%～50%，含鐵一般在10%～30%，其余部分為泥沙。以海綿銅為原料生產(chǎn)硫酸銅的生產(chǎn)工藝是在常溫條件下，海綿銅經(jīng)過稀硫酸浸出后過濾，液溶質(zhì)的主要成分是硫酸銅和硫酸亞鐵，其中還含有少量的硫酸和硫酸鐵，在浸出液中投入經(jīng)過預(yù)先處理的鐵屑，進(jìn)行鐵置換過程，經(jīng)過此過程后再進(jìn)行銅粉洗滌，銅粉氧化及硫酸銅的合成和水解除鐵后過濾，得到的濾渣中還有少量銅的存在，可將其返回當(dāng)原料再次使用。用少量硫酸酸化后的濾液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等過程后便可得到硫酸銅成品。其中主要反應(yīng)如下：

海綿銅的硫酸溶解

鐵置換：

2）用廢雜銅為原料生產(chǎn)硫酸銅：廢雜銅主要來源于銅材加工產(chǎn)生的銅屑、廢棄的銅電線、漆包線等含銅材料。廢雜銅實(shí)際上是紫銅、黃銅、青銅三種物料的混合物。其組成含量隨這三種物料的組成比例而發(fā)生變化，通常含銅57% ～100%，含雜質(zhì)鋅0%～43%，鋁0%～11.5%，錫0%～8%，鐵0%～6.5%，鎳0%～6.5%，鉛0%～4.5%等，有的銅材還含有油污。因此，利用廢雜銅生產(chǎn)硫酸銅時(shí)要求生產(chǎn)工藝對(duì)物料具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

2. 以銅礦石為原料生產(chǎn)硫酸銅

1）以氧化銅礦為原料生產(chǎn)硫酸銅：氧化銅礦為游離和結(jié)合氧化銅礦的總稱，游離氧化銅礦易于浸出，而結(jié)合氧化銅礦不易浸出。因此以氧化銅礦為原料生產(chǎn)硫酸銅時(shí)，銅存在狀態(tài)以及伴生脈石礦物對(duì)其制備方法的影響是很大的。根據(jù)氧化銅礦的物相類別的不同，其生產(chǎn)硫酸銅的主要方法主要為氨浸法和酸法浸出兩大類：

A：酸浸法

B：氨浸法

2）以硫化銅礦為原料生產(chǎn)硫酸銅：硫化銅礦直接生產(chǎn)銅鹽大致可分為預(yù)焙燒浸出法和直接浸出法兩種。直接浸出法中存在著工業(yè)化不成熟以及浸出率低等缺點(diǎn)，而只有預(yù)焙燒法在工業(yè)上能被廣泛認(rèn)同并已有所應(yīng)用。預(yù)焙燒浸出的原理是先焙燒銅礦，使銅的硫化物轉(zhuǎn)化為易被水或酸浸取的氧化物或鹽類，再進(jìn)行浸出。硫化銅礦的硫酸化焙燒主要反應(yīng)方程式為：

3. 硫酸銅生產(chǎn)的新工藝

1）以銅鎳廢渣為原料生產(chǎn)硫酸銅：有研究介紹了一種以銅鎳廢渣為原料生產(chǎn)硫酸銅的新工藝，研究表明廢渣中銅、鎳以單質(zhì)和硫化物的形式混合存在。在一定條件和壓力下，銅鎳廢渣在酸性溶液中發(fā)生如下一系列反應(yīng)：

2）以銅精礦為原料生產(chǎn)硫酸銅：一種用銅精礦粉制備硫酸銅的新方法，該方法在銅精礦中使用了一種廉價(jià)的復(fù)配添加劑，使銅精礦中的鐵在焙燒過程中形成難溶于稀硫酸的堿式硫酸鐵復(fù)鹽，開發(fā)出一段焙燒，一段酸浸，浸液不需除鐵、直接降溫結(jié)晶、母液全部循環(huán)制備硫酸銅的新工藝。其反應(yīng)原理為：

采用此工藝，硫酸銅收率可達(dá)95% 以上。具有流程短、投資少、操作簡(jiǎn)單、銅利用率高、易工業(yè)化實(shí)施等特點(diǎn)。

【應(yīng)用】^[1][5]

硫酸銅是較重要的銅鹽之一，在電鍍、印染、顏料、農(nóng)藥等方面有廣泛應(yīng)用。常用的無(wú)機(jī)農(nóng)藥波爾多液， 就是硫酸銅和石灰的混合液，它是一種良好的殺菌劑，可用來防治多種作物的病害。1878年在法國(guó)波爾多城，葡萄樹發(fā)生蟲病大部分死去，而大路兩邊的樹，怕行人摘吃，在樹干上涂了石灰與硫酸銅溶液，樹干弄得花白，行人看了難受不敢摘吃，這些樹卻沒有死，進(jìn)一步研究才知此混合液具有殺菌能力，因而名為波爾多液。配制波爾多液，硫酸銅和生石灰 (最好是塊狀新鮮石灰) 比例一般是1：1或1：2不等，水的用量亦由不同作物、不用病害以及季節(jié)氣溫等因素來決定。配制時(shí)最好用“兩液法”，即先將硫酸銅和生石灰分別跟所需半量水混合，然后同時(shí)傾入另一容器中，不斷攪拌，便得天藍(lán)色的膠狀液。波爾多液要現(xiàn)配現(xiàn)用，因放置過久，膠狀粒子會(huì)逐漸變大下沉而降低藥效。

此外，硫酸銅也常用來制備其他銅的化合物和電解精煉銅時(shí)的電解液。五水硫酸銅可由銅或氧化銅與硫酸作用后，濃縮結(jié)晶而制得。在實(shí)驗(yàn)室中可用濃硫酸氧化金屬銅來制取無(wú)水硫酸銅。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 朱軍, 許萬(wàn)祥. 硫酸銅制備工藝及研究現(xiàn)狀[J]. 濕法冶金, 2013, 32(1): 1-4.

[2] 農(nóng)業(yè)大詞典.

[3] 中國(guó)成人教育百科全書·化學(xué)·化工.

[4] 朱玉平, 張旭, 王一非, 等. 硫酸銅的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 礦冶, 2013, 21(4): 82-84.

[5] 中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書·化學(xué)卷.