Wie wird Kupfer aus den Erzen gewonnen?

Kupfer steht weit unten in der Reaktivitätsreihe. Es wird in einigen Teilen der Welt "nativ" (nicht kombiniert) gefunden. Es wird auch als Sulfid abgebaut. Dieses wird an der Luft geröstet, um unreines Kupfer zu erhalten. Reines Kupfer wird durch ein elektrolytisches Verfahren gewonnen, das unten aufgeführt ist.

Der Elektrolyt in der Elektrolysezelle ist Kupfer(II)sulfat. Die negative Elektrode ist ein Streifen aus reinem Kupfer. Die positive Elektrode ist ein Klumpen aus unreinem Kupfer.

Nachdem die Zelle eine Woche lang betrieben wurde, wird die negative Elektrode sehr nachdenklich. Es wird aus der Zelle gehoben und ein neues Kupferblech wird an seine Stelle gelegt. Wenn das gesamte Kupfer von der unreinen Metallplatte entfernt wurde, die die positive Elektrode (die Anode) bildet, wird ein neues Stück unreines Kupfer ersetzt. Ungelöstes Material der alten Anode liegt als Anodenschlamm am Boden der Zelle.

Alle Verunreinigungen im Kupfer sind wahrscheinlich Metalle wie Eisen und Zink, die reaktiver sind als Kupfer. Ihre Ionen bleiben in Lösung, während Kupferionen entladen werden. Im Anodenschlamm reichern sich Metalle an, die weniger reaktiv sind als Kupfer, also Silber und Gold. Sie können aus diesem Material extrahiert werden.

Kupfer wird üblicherweise aus Sulfiderzen wie Chalkopyrit gewonnen. Chalkopyrit wird auch als Kupferkies bezeichnet. Die chemische Formel für Chalkopyrit oder Kupferkies lautet CuFeS2, was bedeutet, dass Chalkopyrit eine Verbindung aus den drei Elementen Kupfer, Eisen und Schwefel ist. Sulfiderze sind jedoch nicht die einzigen Erze, aus denen Kupfer gewonnen werden kann. Es wird auch auf verschiedene Weise gewonnen, die Erze haben einen geringen Kupferanteil und die Schaumflotation wird zur Konzentrierung des Erzes vor der Raffination verwendet.

Kupfer wird aus seinem Sulfiderz gewonnen, indem es zunächst mit Siliziumdioxid oder Siliziumdioxid und Sauerstoff (Luft) in einer Reihe von Öfen stark erhitzt wird. Die Kupfer(II)-Ionen im Chalkopyrit werden in der letzten Stufe des Extraktionsprozesses in Kupfer(I)-Sulfid und weiter in Kupfermetall umgewandelt. Das Eisen im Chalkopyrit wird in eine Eisen(II)-Silikat-Schlacke umgewandelt, die entfernt wird. Der Schwefel im Chalkopyrit wird in Schwefeldioxidgas umgewandelt, das wiederum über den Kontaktprozess zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird. Die Formel für diesen Prozess lautet 2CuFeS2 + 2SiO2 + 4O2  Cu2S + 2FeSiO3 + 3SO2. Das erzeugte Kupfer(I)sulfid wird mit einem letzten Luftstoß in Schwefel umgewandelt. Cu2S + O2 2Cu + SO2. Das Endprodukt davon ist als Blisterkupfer bekannt. Blisterkupfer ist etwa 98 bis 99,5 Prozent rein und ist ein poröses,spröde Form von Kupfer.