分离金属和硫化物的新方法

麻省理工学院博士后sulata Sahu（左）和研究生Brian chmielowiec拿着一个沉积铁电极上的纯铜样品。

麻省理工学院的研究人员已经确定了通过熔融电解从含硫矿物中选择性分离纯铜和其他微量金属元素的最佳反应温度和化学混合物的剂量。这种环保工艺简化了金属生产过程，避免了二氧化硫等有毒副产品的出现。

博士后sulata K.Sahu和博士生Brian J.chmielowiec将富硫矿物分解为纯硫，并提取了三种纯度极高的金属：铜、钼和铼。他们还量化了运行提取过程所需的能量。

电解槽是一种类似于电池的闭合电路，但它不产生电能，而是消耗电能来分解化合物，例如将水分解为氢和氧的过程。电解法是铝生产的主要方法，也是铜生产中去除杂质的最后一步。然而，与铝相反，对于含有硫化铜的矿物，没有直接电解法生产液态铜。

麻省理工学院的研究人员发现了一种从由硫化钡、硫化镧和硫化铜组成的电池电解液中制备液态金属铜和含硫气体的新方法。该法可生产纯度大于99.9%的纯铜。这种纯度已达到目前最高的生产标准。

一步

Sahu解释说：“这是一个一步过程，直接将硫化物分解成铜和硫。过去，它必须经过多个过程。这个过程的目的是降低成本。”

allanore解释说：“这篇论文首次证明可以使用混合物。它可能是以导电性为主的传导，但事实上并不是100%，因为一小部分是离子的，但足以制造铜。”

阿拉诺尔说：“这篇新文章表明，我们可以进一步使其几乎完全电离，从而减少电子导电性的份额，提高制造金属的效率。”。

双重效率

第一篇论文中，新工艺制备的铜的电解萃取效率提高了一倍。电解液中的硫化铜中只添加了硫化钡，电解液的比例仅为28%。第二篇论文中，由于硫化镧和硫化钡同时添加到硫化铜中，电解液的比例为59%。

左边是一枚新硬币，与通过电化学过程提取并沉积铁电极上的纯铜样品形成对比。

电解槽的分离过程中，所需的能量与法拉第效率和电池电压成正比。对于水来说，这是第一种通过电解分离的化合物。发电所需的最低电池电压或能量为1.23伏。Sahu和chmielowiec他们的电池中使用了0.06伏的硫化铼电池电压、0.33伏的硫化钼电池电压和0.45伏的硫化铜电池电压。“对于大多数反应，我们使用0.5或0.6伏电压将三种硫化物一起还原为金属、铼、钼和铜，”Sahu解释道

工业化潜力

他们希望采用的电解铜提取工艺是一种称为hall héroult电解铝生产的工艺，即生产一个可连续使用的熔融铝电解槽。“这种情况下，将保持恒定水平的液态铜，然后定期泵出电解槽，”奇米洛维茨说

Sahu和chmielowiec1227℃下进行了实验，这比铜的熔点高出约150℃。这也是工业中铜提取常用的温度。

新颖而重要的研究工作

Akolkar去年年底参观了allanore实验室，“从技术上讲，作者认识到需要提高整个生产过程的效率，同时保持住宅中生产的铜的纯度。如果技术得到进一步发展，技术经济前景良好，它可能为金属铜的生产提供一种更简单、更清洁的潜途径，这对实际应用具有重要意义，”他说said Akolkar指出，“这项工作目前进展顺利。推动熔盐电解的研究方面，麻省理工学院的allanore研究小组处于领先地位。”