Toepassingen van koperverbindingen: Kopersulfaat
Kopersulfaat, blauwe steen, blauwe vitriool zijn allemaal gebruikelijke namen voor pentahydraat kopersulfaat, Cu S04 5 H20, dat het bekendste en meest gebruikte van de koperzouten is. Het is zelfs vaak de grondstof voor de productie van veel van de andere koperzouten. Vandaag de dag zijn er in de wereld meer dan 100 fabrikanten en het wereldverbruik ligt rond de 200.000 ton per jaar, waarvan naar schatting ongeveer driekwart in de landbouw wordt gebruikt, voornamelijk als fungicide.
Fabricage Bij de produktie van kopersulfaat wordt zelden of nooit zuiver koper als basisgrondstof gebruikt. Koperertsen worden gebruikt in landen waar deze worden gedolven. Voor het grootste deel van de wereldproductie is non-ferroschroot de algemene bron. Het schroot wordt geraffineerd en het gesmolten metaal wordt in water gegoten om ruwweg bolvormige poreuze stukjes ter grootte van knikkers te verkrijgen, die “shot” worden genoemd. Dit shot wordt in aanwezigheid van lucht opgelost in verdund zwavelzuur, zodat een hete verzadigde vloeistof ontstaat die, als de traditionele grote kristallen kopersulfaat nodig zijn, langzaam mag afkoelen in grote koelvaten waarin stroken lood worden gehangen om een oppervlak te verkrijgen waarop de kristallen kunnen groeien. Als de gegranuleerde (sneeuw)kristalkwaliteiten gewenst zijn, wordt het koelproces versneld door de vloeistof in watergekoelde vaten te roeren.
Andere productiemethoden zijn:
- Het verhitten van koperschroot met zwavel om kopersulfide te produceren dat vervolgens wordt geoxideerd tot kopersulfaat.
- Door kopersulfide-ertsen te verhitten om koperoxide te produceren dat vervolgens met zwavelzuur wordt behandeld om kopersulfaat te vormen.
- Door stapels laagwaardig erts langzaam in de lucht uit te logen. Bacteriële inwerking wordt soms gebruikt om het proces te versnellen. Een oplossing van kopersulfaat vloeit weg van dergelijke hopen.
Commercieel bevat kopersulfaat 25% metallisch koper en wordt het verkocht met een gegarandeerde zuiverheid van minimaal 98% kopersulfaat. Het wordt geproduceerd in een aantal kwaliteiten, variërend van grote kristallen brokken met een diameter van 25 mm of meer, waaraan het de toepasselijke naam “blauwe steen” ontleent, tot zeer fijne poeders met bijna de fijnheid van talkpoeder. De vier meest voorkomende soorten, gebaseerd op de diameter van de kristallen, zijn:
- Grote kristallen (van 10 mm tot 40 mm)
- Kleine kristallen (van 2 mm tot 10 mm)
- Granulaat- of sneeuwkristallen (minder dan 2 mm)
- Windswept poeder (minder dan 0.15 mm)
Toepassingen van kopersulfaten
Kopersulfaat is een zeer veelzijdige chemische stof met een even uitgebreid scala aan toepassingen in de industrie als in de landbouw. Het wordt vooral in de landbouw gebruikt, en deze rol wordt in het volgende hoofdstuk gedetailleerd beschreven.
Tot voor kort, ongeveer een generatie geleden, werd het in de industrie alleen gebruikt als beitsmiddel voor het verven en voor het galvaniseren, maar tegenwoordig wordt het in veel industriële processen gebruikt. De synthetische-vezelindustrie heeft er een toepassing voor gevonden bij de produktie van hun grondstoffen. De metaalindustrie gebruikt grote hoeveelheden kopersulfaat als elektrolyt bij de koperraffinage, voor het coaten van staaldraad vóór het draadtrekken en bij diverse koperplatingprocessen. De mijnbouw gebruikt het als activator bij de concentratie door schuimflotatie van lood-, zink-, kobalt- en goudertsen. De drukkerijsector gebruikt het als elektrolyt bij de productie van elektrotypes en als etsmiddel voor graveerprocédés. De verfindustrie gebruikt het in aangroeiwerende verven en het speelt een rol bij het kleuren van glas. Er is tegenwoordig nauwelijks nog een industrie te vinden waarin kopersulfaat niet voor een of andere kleine toepassing wordt gebruikt. In tabel A zijn enkele van de vele toepassingen van kopersulfaat opgesomd.