銅−コーヒー豆説？？？(^^;

銅は人類がかなり早い時期から使用した金属であり、現在の私たちの生活でもごくごく普通に見られる金属なのですが、前の方で書いたクラーク数を見てもらうと判りますが、２５番目という鉄とかアルミと比べるとえらく存在量が少ない金属なんですね(^^;
そんなに少ないのになんで昔々の人が利用できたかと言いますと、銅の場合、鉱床に自然銅という銅の塊がそのまま出てくる場合があるそうで、それを当初は利用したのであろうとの事です(^^;
これなら、拾ってきて、叩くとかちょっと熱するだけで使えますもんね(^^)
銅鉱石には、この自然銅鉱石以外に、大きな分け方ですと、酸化銅と硫化銅という形で銅を含んでいる鉱石があります。
銅を含んでいる鉱石というだけでしたら１６０種以上あるそうです(^^;
おそらく自然銅という形で銅に接していた人類は、その後、銅鉱石から銅を取り出す方法をいろいろと開発します。
当初は、還元が簡単な酸化銅を沢山掘り出して使っていたようで、酸化銅は炉なんかで熱すると簡単に酸素を取り除けるそうです。

紀元前２０００年頃には硫化銅の精錬方法も開発されていた様ですが、酸化銅に比べると難しい技術なので、それほど利用はされなかったようです。しかし、１６世紀頃になりますと簡単に還元できる様な銅鉱石が不足し始めまして、本格的に硫化銅精錬技術が発展を始めたそうで、現在の銅の原料となっている鉱石は輝銅鉱や黄銅鉱等の硫化銅となっています。

で、現代の銅はどのように作り出されているかですが、一般的なのは乾式精錬法というのだそうでして、まず、銅鉱石の選別からスタートします。銅の含有量やサイズ別に分けるらしいのですが、人手で行う手選鉱法(^^;と比重の違いによって分ける比重選鉱法、微粉状にした銅鉱石を水と混合した試薬とを混ぜて空気を吹き込んで泡を作りその泡に不必要な岩石や成分をくっつけて浮かしてしまう浮遊選鉱法等によって選別します。
で、選別された銅鉱石は、後の行程をやりやすくするために乾燥・焙煎などの前処理をされます。ここまでは喫茶店でもやっていそうな作業です(^^;
こうして出来上がった材料を炉にいれて加熱融解しまして、銅を含んでいるカワとケイ酸や鉄を含んでいるカラミというのに分離します。この分離されたカワはＣｕ2Ｓ（硫化銅）を主体にしていて、ちょっとＣｕ2Ｏ（酸化銅）を含んでいる物として沈みます。
このカワを転炉に移して、カワとカラミを完全に分離してカワだけの粗銅が作られ、それが精製炉に移されて空気を吹き込まれます。
すると、

２Ｃｕ2Ｓ＋３Ｏ2→２Ｃｕ2Ｏ＋２ＳＯ2
２Ｃｕ2Ｏ＋Ｃｕ2Ｓ→６Ｃｕ＋ＳＯ2

という反応が起こって銅が取り出されます。ここで発生する二酸化硫黄は硫酸工場で硫酸にされます。

で、ここで精製された粗銅は、一旦鋳物として整形されます。何でかと言いますと、次に電気分解行程とうのが待っているからです(^^;
この粗銅を陽極（＋）として硫酸銅溶液に漬けますと溶けて銅イオンになりまして、ここに電気を通しますと、陰極に銅が析出します。
陽極に使用される粗銅は９８〜９９％という銅含有量なのですが、この処理によって取り出される銅の地金は９９．９６％という高純度の物になります。
電気を使って取り出すのでこの純銅のことを電気銅とも呼ぶそうです。

これが乾式精錬法の流れなのですが、もう一方の湿式精錬法は、酸を使って銅鉱石を溶かしまして、それを電解する事によって銅を取り出します。こちらの方法は酸化銅などのように処理がやりやすい鉱石で行われているそうです。

工業用純銅には、いくつか種類があるそうでして・・・・純銅なのに種類があるとわ(^^;
タフピッチ銅、リン脱酸銅、無酸素銅とか呼ばれている様です。
これらは、電気銅に手を加えてさらに純度を上げた物で、基本的性質や性能には大差はないようです(^^;
電気銅には、まだ硫黄などの不純物がちょびっと含まれているわけでして、これを取り除いてしまうわけです。

タフピッチ銅は、電気銅を再度加熱して溶かし、そこに空気を送り込んで不純物を酸化させまして、それらが浮いてきますのですくって・・・かどうか知りませんが(^^;、取り除いてしまいます。が、銅も酸化されますので、再度銅を還元しなくてはいけません(^^;
昔は、生の赤松の丸太をぶち込んで(^^;、そこから発生する水素や一酸化炭素、メタンガスで還元していたそうですが、現在では天然ガスを使って還元しているそうです。
それでも完全には還元されないので０．０３〜０．０６％位酸素を含んでいるそうです。

リン脱酸銅は、酸化銅の還元にリンを使うそうでして、リンが０．０１〜０．０５％位残るため電気伝導性が少し落ちるらしいのですが、酸素が少ないため水素と反応して全体がもろくなってしまう水素病というのが起こらないという特徴があるそうです。

無酸素銅は電気銅を真空中か還元性のあるガスの中で溶解して不純物を揮発させる方法で作られまして、酸素量は０．０００３％以下と少なく、電気や熱の伝導性は非常に良いものになるそうです。


　　　　　　　　　　　　 98/05/16 (Sat) AM 1:52　　あお