海绵铜就是海绵状的铜。高品位的海绵铜，可用于提炼金属铜及制作辛酸亚铜等原料，也可用于压铸。

细菌炼铜都采用置换沉淀法用铁把铜置换出来，此法适用于处理含杂质多而含铜少的溶液。

浸出液中所含杂质（铁、铝、钙、镁等元素的盐类）的量是与海绵铜的质量间接地成反比的。其中最有害的杂质是三价铁，因它极易被金属铁屑还原为硫酸亚铁，每还原1公斤的三价铁，就要消耗0.5公斤的金属铁。在整个置换过程中出现和消耗铁的反应是：

第一个公式的反应速度比第二和第三的速度快得多，但第二公式和第三公式二个反应对置换过程是有害的，因此，一方面要尽量加快铜和铁的反应，另一方面却要尽量避免和控制酸及三价铁与金属铁的反应。为此，浸取过程所用的浸矿剂（即经细菌氧化生成的硫酸高铁）浓度不要太高，使流出的浸出液含少量的三价铁为度。如果含三价铁过多，则不可马上置换沉淀铜，应先将此浸出液作为浸矿剂对新矿料再渗滤一次，然后再置换沉淀铜，这样可充分发挥溶剂的作用。在某些场合下，也可预先使含三价铁多的浸出液渗滤过黄铁矿层，使其经受还原处理：

或者将二氧化硫通入溶液中，也可使三价铁还原为二价铁：

用铁置换含铜的浸出液时，应含有适当过量的游离硫酸。如果游离硫酸缺乏，酸度上升至pH=3时，则会使硫酸高铁开始水解，从而析出不溶性的碱式硫酸铁和氢氧化铁沉淀，反应式如下：

同理，在这种情况下其它盐类也会发生水解，生成氢氧化物一起被沉淀下来。一旦这种水解沉淀物形成后，即使在浸出液中再加入大量的酸也很难使其再溶解。这样就会使海绵铜不纯并降低其含铜品位，另方面又会使废铁屑的表面被沉淀物复盖，致使废铁屑的化学活性降低。此外又浪费了大量的硫酸。

但如果置换时硫酸过多（高于7克/升），会使废铁被硫酸溶解，致使它消耗量增大。根据一般经验，使浸出液的酸度保持在pH=1.5左右（每升中含 。5—7克）为宜，这样酸度的浸出液经置换沉淀铜后，pH一般上升到1.8或再稍高些，此时基本上不形成氢氧化铁沉淀（如pH上升到2.0以上，则可加酸调回到pH=1.8左右）。这种置换铜后的废液（即硫酸亚铁溶液），又可直接用作细菌的营养物。

(1)置换率与铁用量的关系

置换海绵铜时需加的废铁屑，按照主要置换反应的理论消耗率计算，析出每一单位重量的铜需要0.874单位重量的铁（即沉淀1吨金属铜需874公斤纯铁）。实际上，由于废铁不纯，加之被置换的浸出液还含硫酸高铁与硫酸（它们均要与铁发生反应而消耗废铁）以及操作过程中控制不当（如溶液的pH值超过1.8；置换时间控制不当和置换完全后处理产品的快慢），致使废铁的消耗量增大到每置换1单位重量的铜需要消耗1-2.5单位重量的废铁，有时甚至还要高一些。当然一般说来，铁用得愈多，置换速度就愈快，铜置换就愈完全，这是由于铁表面积增加及反应物质浓度的增加所致。

铁屑的量对置换率的影响。

当铁量少时，需要较长时间才能置换完全。如Fe：Cu=1:1.0及1.1：1时，需要4—5小时以上才置换得完全。当Fe：Cu为I1.6：1-1.8：1时，只需1小时就能置换完全。

(2)溶液中铜的浓度对置换速度的影响

当浸出液的含铜量位于0.6—15.0克/升之间时，含铜愈高，则置换速度愈快，置换率愈高，海绵铜的质量也随之提高。但如果浸出液的含铜量达到或超过20克/升时，就会在铁的表面迅速形成一层很难去掉的铜的外壳。因此，最好事先把其稀释到15克/升以下再进行置换。

(3)温度对置换率的影响

铁对铜的置换反应在15—34℃的温度范围内，是随温度的增加而增加的。因为当温度增加时，减低了溶液的粘度，增加离子的扩散速度，因而提高了反应物质的活性，加快了反应速度。置换反应通常是在离子扩散的情况下进行的，所以加温对置换有很大的意义。

(1)用作置换海绵铜的浸出液，事先要澄清沉淀一下，以除去因渗滤所带下来的矿浆。其含铜量至少要在1克/升以上。

(2)高铁(Fe“+)的浓度愈低愈好，置换时的酸硼度以pH=1.5—1.8为宜。如pH大于2以上，则必须及时力硫酸调回至pH=1.5—1.8。

(3)要用洗得很干净的废铁屑，其用量可稍过量。

(4)在置换过程中，要经常不断地搅拌，以除去沉淀在铁屑表面的海绵铜，使铁屑不断更新其表面，加快置换反应。在有条件的地方，最好采用通气搅拌置换。例如：夏天通气搅拌只要1—2小时就置换完毕，置换率达90—99%。而不通气置换则需8—12小时，置换率仅达80—95%。

(5)置换速度与温度成正比，所以冬天置换时最好通入热蒸气或热空气，置换速度就能大大地加快，所得的海绵铜质量也较高。

(6)判断何时结束置换的方法有三个：①分析置换液中的含铜量至不再下降为止。通常是取一个用砂纸擦过的无铁锈的铁钉，放入置换液20—30秒钟后就取出，如沉淀在铁钉上的海绵铜很少，则说明置换反应趋于结束，置换液中的含铜量已低于0.5克/升。②每隔一定时间取样，通气搅拌置换者每隔二、三十分钟取一次，不通气置换者每隔一小时取一次。肉眼观察溶液颜色的变化，含铜量很高时呈深兰色，含铜一般时呈兰绿色，含铜低于0.5克/升时则呈现亚铁的浅绿色。⑨每次取样都测一下pH值有无变化，直到前后两次取样的pH值不变为止，即可认为置换反应已完全。

(7)置换完全后，立即将置换废液（即硫酸亚铁废液）排出，调整酸度及亚铁( )浓度后，再用泵抽入细菌培养池供作细菌的培养物，以循环再生。将沉淀下来的海绵铜淘洗干净后，待稍干，应立即放到产品库，或放入缸中，用清水封闭，以防氧化。

最后，我们把海绵铜置于土坩埚中进行熔炼，铸造成阳极板后，再用来进行土法电解，即可得99.9%以上的一级电解铜，这样就能进一步满足工农业生产对铜的需求。

另外，置换后的硫酸亚铁废液，除用作满足细菌再生的营养物外，到一定时候尚有多余时，则可将废液浓缩到一定程度以后，得出含结晶的绿矾( )。它是一种工艺原料，可用于农业（杀虫剂）、医药等部门，每吨价值200元左右。

海绵铜的熔炼使用坩埚，根据买到的坩埚每次可处理3.5～4公斤，熔炼时间40~50分钟，用块煤3~4公斤。

这种炉子构造简单，在地上挖一个坑打一个鼓风口，用普通砖砌上炉衬即可（不放砖也可以）。

操作时先生着炉，以后放少量煤，底火形成后，放入烘好的坩蝎，坩埚烧红后再加入铜粉，表面撒一层炭粉防止氧化，上面盖上耐火砖，坩埚的周围加上块煤，鼓风40~50分钟即可熔化，熔化后倒入模型。路子构造如图1所示。

海绵铜一般都是由含有杂质的硫酸铜溶液，在一定的酸度和一定的温度等条件下，用铁屑置换而得，因为置换出的铜粉比较疏松，故为海绵铜。刚置换的海绵铜比较活泼，容易被空气中的氧气所氧化，所以在海绵铜中存在一定量的氧化铜。另外在用铁屑置换过程中，为使铜置换完全，必须加入过量的铁屑，因此，在海绵铜中也存在一定量的杂质铁。

一般海绵铜中，铜的含量在80%左右，主要是以金属铜形式存在。用海绵铜为原料，采用碳酸氢铵一氨水混合溶液浸出时，海绵铜中的金属铜和氧化铜均能溶解，以铜氨络合物的形式进入溶液，而铁则不与碳酸氢铵一氨水混合溶液发生反应，仍以固体沉淀留在残渣中，固液分离后，使铜与铁等氨不溶杂质得到很好分离。

用碳酸氨铵一氨水混合溶液浸出海绵铜时，固液比按1:3较为适宜，在不断搅拌下，将海绵铜加入碳酸氢铵一氨水混合溶液中，同时向料液中鼓入空气，开始阶段进行常温搅拌浸出，后期可将料液适当升温（45℃左右，不要超过50℃），浸出结束后进行固液分离，其基本原理是：

由于氨具有加合作用：

由于形成的铜氨络离子 在有过量存在是稳定的，当将铜氨络合物溶液加热把氨赶走后，铜氨络合物就生成溶解度很小的碱式碳酸铜沉淀析出。其基本原理是：

由上述反应式可以看出，在赶氨脱铜过程中，会产生大量气体逸出，如果控制不好，料液温度升得过高，气体泡沫上升过快，就会出现料液冒槽。因此，在加热赶氨脱铜过程中，一定要警慎操作，并要备有温度控制装置，控制料液温度不要升得过高，如果料液温度升得过高，不但会出现料液冒槽，还会使生成的碱式碳酸铜强热分解，生成黑色的氧化铜，影响碱式碳酸铜的产品质量，所以还须要备有补加冷液的装置，这样，当料液温度升至一定高度，料液的泡沫上升过快时，及时补加冷液来调节料液的温度。

另外还必须指出的是，当料液开始升温的同时，就必须开动搅拌，绝不能等料液升至一定温度时才开动搅拌，否则，搅拌一开动，会出现大量气体突然逸出，造成料液冒槽。还有一点要指出的是，由于料液中存在一定量的亚铜氨络合物，如果采用密闭加热赶氨脱铜寸，在赶氨脱铜的初期，向料液中鼓入一定量的空气，使这部分亚铜氨络合物氧化生成铜氨络合物。

在加热赶氨脱铜过程中所逸出的大量氨气必须回收循环使用，否则不但会造成原料的浪费，还会给大气带来污染。

赶氨脱铜的终点控制是以氨被赶净为标准，可以采用湿的pH试纸检测蒸出的蒸汽的pH值在7～7.5，说明料液中的氨已被赶净，这时停止加热，改通冷却水进行搅拌冷却，当料液的温度降至室温时，放料过滤，并用冷的纯水洗涤滤饼，甩干后烘干即得成品碱式碳酸铜。过滤的母液及洗水返回氨浸配料循环使用。