Vad är en kopparanod?
En kopparanod är en nod som tillåter en elektrisk ström att strömma in i en elektrisk anordning. Det är vanligtvis, men inte alltid, den positiva terminalen i en elektrokemisk cell där anjoner, negativt laddade joner, är koncentrerade. Det finns många typer av anoder, till exempel grafitanoder och aluminiumanoder. Kopparanoder skiljer sig från dessa genom att de används specifikt för kopparraffinering i en process som kallas kopparsmältning.
En kopparanod tillverkas av pulverisering av en kopparmalm som kallas chalcopyrite, CuFeS 2 , och blandning av den med vatten, tallolja och amylxantat, ett salt som används för att göra blandningen vattenavvisande. Efter att blandningen har framställts passeras tryckluft genom den för att möjliggöra ytterligare rening. Därefter kombineras chalcopyrite-blandningen med kalksten och sand och värms upp till ungefär 2300 grader Fahrenheit (1110 grader Celsius) i en syreugn.
När blandningen upphettas, reagerar ugnens syre med järnet i den ursprungliga chalcopyrite-producerande järn (II) -oxiden. Koppar kvar i form av kopparsulfid, en utmärkt elektrisk ledare. Svaveldioxid produceras också i denna process som en biprodukt.
Överskott av svavel reagerar vidare med kopparsulfid för att producera kalkocit (Cu2S) i en smält form som samlas i botten av ugnen separerad från andra biprodukter såsom ferrosilit (FeSiO 3 ) och wollastonit (CaSiO 3 ). Den återstående kopparsulfiden bearbetas ännu mer genom att blåsa upp upphettat syre i den. Gasen reagerar sedan med svaveln för att återigen producera svaveldioxid, vilket bara lämnar koppar.
Kopparanoden blir slutligen användbar under det sista steget i kopparrengöringsprocessen. Anoden används i elektrolys, en serie reaktioner som separerar ett kemiskt ämne i dess joner. I detta fall används elektrolys för att omvandla oren koppar från den tidigare processen till ren koppar. Den orena koppar används för att konstruera kopparanoden för att ren koppar ska samlas vid katoden.
Både anoden och katoden är nedsänkta i en lösning bestående av svavelsyra och koppar (II) sulfat och anslutna till en extern kraftkälla. När en elektrisk ström körs genom cellen omvandlas oren kopparmetall till koppar (II) joner vid anoden, och dessa koppar (II) joner förvandlas tillbaka till ren kopparmetall vid katoden. Föroreningarna, som annars kan innehålla ädelmetaller som guld och silver, faller till botten av cellen.