Was ist eine Kupferanode?
Eine Kupferanode ist ein Knoten, über den elektrischer Strom in ein elektrisches Gerät fließt. Es ist normalerweise, aber nicht immer, der positive Anschluss einer elektrochemischen Zelle, an dem Anionen, negativ geladene Ionen, konzentriert sind. Es gibt viele Arten von Anoden, wie Graphitanoden und Aluminiumanoden. Kupferanoden unterscheiden sich von diesen dadurch, dass sie speziell zur Kupferveredelung in einem als Kupferschmelzen bezeichneten Verfahren eingesetzt werden.
Eine Kupferanode besteht aus der Pulverisierung eines Kupfererzes namens Chalkopyrit, CuFeS 2 , und dem Mischen mit Wasser, Kiefernöl und Amylxanthat, einem Salz, das zur Hydrophobierung der Mischung verwendet wird. Nachdem die Mischung hergestellt ist, wird Druckluft durchgeleitet, um eine weitere Reinigung zu ermöglichen. Als nächstes wird die Chalkopyritmischung mit Kalkstein und Sand kombiniert und in einem Sauerstoffofen auf ungefähr 2300 Grad Fahrenheit (1.110 Grad Celsius) erhitzt.
Während des Erhitzens des Gemisches reagiert der Sauerstoff des Ofens mit dem Eisen im ursprünglichen Chalkopyrit unter Bildung von Eisen (II) -oxid. Das Kupfer bleibt in Form von Kupfersulfid, einem hervorragenden elektrischen Leiter. Dabei entsteht auch Schwefeldioxid als Nebenprodukt.
Überschüssiger Schwefel reagiert weiter mit Kupfersulfid unter Bildung von Chalkocit (Cu 2 S) in geschmolzener Form, das sich am Boden des Ofens sammelt und von anderen Nebenprodukten wie Ferrosilit (FeSiO 3 ) und Wollastonit (CaSiO 3 ) getrennt wird. Das verbleibende Kupfersulfid wird durch Einblasen von erhitztem Sauerstoff noch weiter verarbeitet. Das Gas reagiert dann mit dem Schwefel, um erneut Schwefeldioxid zu erzeugen, wobei nur Kupfer zurückbleibt.
Die Kupferanode wird schließlich während des letzten Schritts des Kupferreinigungsprozesses nützlich. Die Anode wird in der Elektrolyse verwendet, einer Reihe von Reaktionen, die eine chemische Substanz in ihre Ionen zerlegen. In diesem Fall wird durch Elektrolyse das aus dem vorherigen Prozess stammende unreine Kupfer in reines Kupfer umgewandelt. Das unreine Kupfer wird zum Aufbau der Kupferanode verwendet, damit sich das reine Kupfer an der Kathode ansammelt.
Sowohl die Anode als auch die Kathode werden in eine Lösung aus Schwefelsäure und Kupfer (II) sulfat getaucht und an eine externe Stromquelle angeschlossen. Während ein elektrischer Strom durch die Zelle fließt, wird unreines Kupfermetall an der Anode in Kupfer (II) -Ionen umgewandelt, und diese Kupfer (II) -Ionen werden an der Kathode zurück in reines Kupfermetall umgewandelt. Die Verunreinigungen, zu denen ansonsten Edelmetalle wie Gold und Silber gehören könnten, fallen auf den Boden der Zelle.