Wat is een koperanode?
Een koperanode is een knooppunt waarmee een elektrische stroom in een elektrisch apparaat kan stromen. Het is meestal, maar niet altijd, de positieve terminal van een elektrochemische cel waar anionen, negatief geladen ionen, zijn geconcentreerd. Er zijn veel soorten anoden, zoals grafietanoden en aluminiumanoden. Koperanodes verschillen van deze in die zin dat ze specifiek worden gebruikt voor koperraffinage in een proces dat kopersmelting wordt genoemd.
Een koperanode wordt gemaakt van het verpulveren van een kopererts genaamd chalcopyriet, CuFeS 2 , en het mengen met water, dennenolie en amylxanthaat, een zout dat wordt gebruikt om het mengsel waterafstotend te maken. Nadat het mengsel is gemaakt, wordt er perslucht doorheen geleid voor verdere zuivering. Vervolgens wordt het chalcopyrietmengsel gecombineerd met kalksteen en zand en verwarmd tot ongeveer 2.300 graden Fahrenheit (1.110 graden Celsius) in een zuurstofoven.
Terwijl het mengsel wordt verwarmd, reageert de zuurstof van de oven met het ijzer in het oorspronkelijke chalcopyriet producerende ijzer (II) oxide. Het koper blijft in de vorm van kopersulfide, een uitstekende geleider van elektriciteit. Zwaveldioxide wordt in dit proces ook als bijproduct geproduceerd.
Overmaat zwavel reageert verder met kopersulfide om chalcociet (Cu2S) te produceren in een gesmolten vorm die zich verzamelt op de bodem van de oven gescheiden van andere bijproducten zoals ferrosiliet (FeSiO 3 ) en wollastoniet (CaSiO 3 ). Het resterende kopersulfide wordt nog meer verwerkt door er verwarmde zuurstof in te blazen. Het gas reageert vervolgens met de zwavel om opnieuw zwaveldioxide te produceren, waarbij alleen koper achterblijft.
De koperanode wordt uiteindelijk nuttig tijdens de laatste stap van het koperzuiveringsproces. De anode wordt gebruikt bij elektrolyse, een reeks reacties die een chemische stof scheiden in zijn ionen. In dit geval wordt elektrolyse gebruikt om het onzuivere koper van het vorige proces om te zetten in zuiver koper. Het onzuivere koper wordt gebruikt om de koperanode te construeren zodat het zuivere koper zich bij de kathode kan verzamelen.
Zowel de anode als de kathode worden ondergedompeld in een oplossing bestaande uit zwavelzuur en koper (II) sulfaat en verbonden met een externe stroombron. Terwijl een elektrische stroom door de cel loopt, wordt onzuiver kopermetaal omgezet in koper (II) -ionen bij de anode en deze koper (II) -ionen worden terug omgezet in zuiver kopermetaal bij de kathode. De onzuiverheden, die anders edelmetalen zoals goud en zilver kunnen omvatten, vallen op de bodem van de cel.