铜的化学分析方法范文

关键词:生命周期评价；铜；情景分析；能耗；碳排放

中图分类号X757：X820文献标识码A文章编号1002-2104(2012)04-0046-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.04.009

火法炼铜是铜冶炼的主要工艺，目前我国铜产量的98%以上由火法冶炼获得［1］。2008年我国精铜产量为377.9万t，消费量达到480.6万t，已成为全球最大的精铜生产国和消费国［2］。火法炼铜过程以及由此带来的能源消耗及温室效应问题已不容忽视。

生命周期评价（LifeCycleAssessment）作为一种重要的环境管理工具，可用于火法铜生产过程环境影响的评估，对于改善生产工艺，减少环境污染具有重要的意义。由于目前我国采选矿、吹炼和精炼工艺设备差别不大，火法铜生产的能耗及碳排放主要与在熔炼工艺的技术水平相关。因此，根据目前行业的工艺技术现状，重点关注鼓风炉熔炼、闪速炉熔炼和熔池熔炼3种主要工艺，运用生命周期评价方法对铜生产过程，即从采矿到电解精炼过程的能耗及碳排放强度进行评价。

情景分析法(ScenarioAnalysis)是在对经济、产业或技术的重大演变提出各种关键假设的基础上，通过对未来详细、严密的推理和描述来构想未来各种可能的方案［3］。S.Alvarado针对世界最大的铜生产国智利，对时间尺度为25年的能耗与温室气体排放量展开研究，并设定两种不同情景进行对比［4］；WilhelmKuckshinrichs等基于过程的局部均衡模型，对全球铜流动产生的CO2和SO2进行分析［5］。国内已有姜金龙等运用生命周期评价方法，对火法、湿法生产金属铜过程及共生矿石生产电解镍/铜的环境协调性进行了研究［67］。韩明霞等运用情景分析对铜冶炼的污染物排放进行分析［1］。本文通过情景分析，对2022年我国火法铜冶炼的主要工艺技术结构进行模拟，对不同情景下的生命周期评价结果进行比较，筛选出能耗与碳排放最低的方案，为我国火法铜冶炼行业的环境管理提供决策支持。

1研究方法

1.1生命周期评价

生命周期评价方法针对从产品最初的原材料采掘到产品用后最终废弃物处理(产品系统)，进行全过程的跟踪、定量分析与评价［8］。本文基于德国PE公司开发的生命周期评价软件GaBi4，对不同熔炼工艺下的铜冶炼能耗及碳排放进行评价。

1.1.1系统边界

本研究以火法炼铜为对象，从我国铜生产的实际情况出发，以生产1000kg精铜为功能单位，定量计算其生产过程中的能耗及碳排放。研究范围包括矿石的采选、运输、干燥、熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼、电解精炼等工序。由于目前的采选矿、吹炼和精炼工艺设备差别不大，本研究将熔炼技术细化，分别对具有代表性的密闭鼓风熔炼、闪速熔炼和熔池熔炼工艺下的铜冶炼过程进行比较。系统边界如图1所示。

图1火法炼铜生产流程和系统评价边界

Fig.1Processandsystemboundaryofpyrometallurgicalcopperproduction

注：图1中熔炼工序可分为密闭鼓风炉熔炼、闪速熔炼、熔池熔炼3种。其中密闭鼓风炉熔炼还包括燃料焦炭的生产；闪速熔炼前包括精矿干燥环节，以及辅料柴油和重油的生产；熔池熔炼过程还包括电耗、原煤、重油的生产。

研究系统内，品位约为1%的铜矿石在经过熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼等工序后，电解出精度约为99.9%的精铜。图1体现了铜生产的各个工序中其他辅助能源及原料的生产情况，标注出重要的中间产物，细化了该研究的具体边界。

1.1.2数据来源

本文评价中所使用的数据主要来源：①我国两家铜生产企业实际数据；②公开出版的文献资料数据；③PEGaBi数据库。详见表1。

1.1.3基本假设

在开展火法铜生产的生命周期评价时，假设生产所需的铜矿石全部来自国内开采，铜矿石的平均运输距离为50km；采矿炸药、选矿药剂、电解添加剂等由于用量较小，在影响评价阶段忽略其所造成的环境影响；不考虑熔炼及吹炼阶段的烟气制酸过程、炉渣贫化及阳极泥回收工序；转炉烟尘、阳极炉烟尘和炉渣等固废通过内部再循环方式返回生产过程。

1.1.4量化方法

本研究选用的能耗和碳排放的量化方法如表2所示。

1.1.5能源清单

经整理得到我国火法铜生产的能源清单如表3所示。

表1生命周期清单数据来源

Tab.1Lifecycleinventorydatasources

注：1.《选矿设计手册》，北京：冶金工业出版社，2007；2.《重有色金属冶炼设计手册・铜镍卷》，北京：冶金工业出版社，1996

表2能耗和碳排放量化方法

Tab.2Thequantifiedmethodforenergyconsumptionandcarbonemissions

表3火法炼铜生产的能源清单

Tab.3Theenergyinventoryofpyrometallurgicalcopperproduction

1.2情景设定

据行业有关资料，2007年我国铜冶炼的熔池熔炼工

艺约占42%，闪速熔炼工艺约占35%［9］。本研究以2007

年为情景基准年，根据近几年火法铜冶炼技术的发展趋势，将2022年定为情景年，逐渐增加先进工艺技术比重，淘汰落后技术，进行情景设定（见表4），分析不同情景下能耗及碳排放情况。

表42022年我国火法炼铜冶炼情景设定（%）

Tab.4ThescenarioofChina’spyrometallurgicalcopperin2022

冻结情景：为2007年的基准情景，符合我国火法铜冶炼的真实熔炼技术结构，作为对比情景。

情景一为低目标方案，即2022年在熔炼技术结构调整政策落实不到位，或者客观条件不利的情况下，没有彻底贯彻新政策，未完全淘汰落后工艺。此外，仍残留不少隐蔽的小型冶炼厂，其生产工艺落后、污染严重。导致以鼓风熔炼为主的传统熔炼方法仍占有5%的比例。

情景二与情景三均定义为在顺利实施相关政策后，即彻底淘汰如鼓风熔炼的传统熔炼技术，逐步提高闪速熔炼及熔池熔炼的比重后的目标方案。尽管这两种熔炼工艺的能耗及碳排放不尽相同，但考虑到其工艺特点和我国铜冶炼实际情况，为了追求较低的环境影响而全力或大规模发展某一种技术并不实际。就两者比较而言，闪速熔炼尤其是采用了富氧工艺后，精矿反应放出的热量可以占到总热量收入的60%以上，大大降低了燃料的消耗；另外闪速熔炼的精矿经过深度干燥处理，具有显著的节能效果［9］。发展闪速熔炼工艺对降低火法铜生产过程的能耗具有现实的意义，然而就我国不断下降的铜品位的和冶炼技术现状而言，熔池熔炼凭借其不高的炉料要求、较低的烟尘排放和可以接受的节能效果的特点［10］，具有重要的发展必要性，不能完全被闪速工艺取代。

因此根据我国铜冶炼业的实际发展情况设定了情景二和情景三，两个情景的主要差异在于2022年两种先进熔炼技术的结构比例：情景二体现的是熔池熔炼得到了大力发展，普及率明显高于闪速熔炼；情景三体现在鼓励闪速熔炼发展的形式下，闪速熔炼快速普及，应用比例超过了熔池熔炼。

2结果与讨论

2.1不同冶炼工艺生产铜的能耗及碳排放

本文主要从能源消耗和碳排放（全球变暖潜值，100年）对我国火法铜生产过程进行评价。基于3种不同熔炼工艺铜生产的能耗及碳排放强度结果分别如图2、图3所示。

图2不同熔炼工艺下的铜生产能源消耗

Fig.2Energyconsumptionofcopperproductionunderdifferentsmeltingtechnology

图3不同熔炼工艺下铜生产的碳排放

Fig.3GHGemissionsunderdifferentsmeltingprocessofcopperproduction

由图2可知，鼓风熔炼、闪速炉熔炼、熔池熔炼的能源消耗分别是147803.93MJ、96675.47MJ和104203.30MJ。鼓风炉熔炼的能源消耗高出其他两种工艺近40%。这主要是由鼓风炉的技术特点决定的，其造锍熔炼极大程度上依靠外加热，即利用矿物燃料燃烧热或电热，因此消耗了较多能源。而通过对闪速熔炼及熔池熔炼比较可知，前者的能耗略低于后者。从清单上看，闪速炉熔炼过程消耗的能源较鼓风炉和熔池熔炼炉低很多。然而由于闪速熔炼对原料的要求比较严格，需要对原料进行预先干燥，使得闪速熔炼工艺下火法铜生产的总能耗增加，但所占比例不大。从总过程的评价结果可以看出，闪速工艺下的能耗仍然是3种工艺中最低的。

图3列出了3种不同熔炼工艺下的铜生产的碳排放情况，其趋势与能耗趋势相同，即鼓风熔炼对全球变暖的贡献最大。通过对3者生命周期评价结果的比较，传统熔炼技术鼓风炉熔炼下的铜生产过程在能耗和温室气体排放上要远远高出闪速熔炼和熔池熔炼；而在对闪速熔炼及熔池熔炼的比较可知，前者的能耗及碳排放值更低。

2.2不同情景下的能耗及碳排放

根据不同熔炼工艺的生命周期评价结果，对3种情景下能耗及碳排放进行分析，并与冻结情景对比，计算结果见图4、图5。

图4不同发展情景火法铜冶炼的能源消耗

Fig.4Energyconsumptionofcopperproductionunderdifferentscenarios

图5不同发展情景火法铜冶炼情况下的碳排放

Fig.5GHGemissionsofcopperproductionunderdifferentscenarios

对3种不同工艺下的生命周期评价结果分析可知，降低鼓风熔炼等传统熔炼工艺能极大程度上的降低能源消耗和温室气体排放。从图4、图5中可以看出，情景一与冻结情景相比，鼓风炉的比例从23%降到了5%，体现在总的铜生产过程中，其能源消耗下降了8824.5MJ，碳排放值减少了1006.8kgCO2当量，差距尤其明显。从这点可以看出，鼓风熔炼下的火法铜生产过程对能耗和碳排放的影响较其他两种工艺更为显著。因此，淘汰鼓风熔炼等传统熔炼工艺，发展先进熔炼工艺是降低铜生产能耗及碳排放的重要手段。

此外，情景二和情景三以较低的能耗及温室气体排放量符合未来铜生产的发展趋势，均成为可行方案，两者评价结果差别不明显，但由于闪速熔炼下的环境影响更小，因此普及闪速熔炼更高的情景三是最优方案。然而鉴于闪速熔炼及熔池熔炼的各自技术特点和在我国发展的必要性，熔池熔炼并不能由闪速熔炼完全取代，应根据冶炼实际情况进行技术结构调整。

2.3结果讨论

国际铜组织(ICI)评估认为，欧洲生产吨铜的能耗约为6×107kJ，约是本研究核算的火法铜生产的60%。根据评价结果，分析与国外相比我国能耗相差较大的原因是：①评价边界及基本假设不同；②我国铜生产工艺的能效与国外先进水平相比仍存在一定差距；③铜矿石的品位的差异。

此外，本研究仅限于闪速熔炼及熔池熔炼，并不能完全代表我国火法铜冶炼熔炼工艺的真实情况。在关注和发展闪速熔炼及熔池熔炼的同时，还应大力开展其他先进环境友好的冶炼方法（如湿法炼铜）的开发研究，及对其他已有工艺的能耗及碳排放开展评价，以期找到最适合的产业技术结构，建立低能耗低污染的铜生产模式。

3结论及建议

本文核算了不同熔炼工艺下我国火法铜生产生命周期的能耗和碳排放，并利用情景分析法对2022年可能的熔炼工艺结构进行评价分析。结果表明，传统工艺鼓风炉熔炼较先进的闪速熔炼及熔池熔炼产生了更多的能耗和碳排放。此外，闪速熔炼工艺较熔池熔炼工艺会产生更小的环境影响，但基于两种工艺的不同特点和适用范围，闪速熔炼并不能完全取代熔池熔炼。因此，彻底淘汰传统熔炼工艺，推广先进熔炼技术是减少火法铜生产环境影响的迫切任务，也是我国火法铜生产技术发展的必然趋势。

基于研究结论，提出以下两点建议：①优化工艺结构。一方面严格执行清洁生产标准，要求铜生产企业具备烟气制酸、除尘、资源综合利用、节能等设施；另一方面，淘汰鼓风熔炼等落后生产工艺，采用闪速熔炼、熔池熔炼等生产效率高、工艺先进、能耗低、环保达标、资源综合利用效果好的新型强化熔炼工艺。此外，应综合考虑闪速熔炼与熔池熔炼的技术特点，合理选择，权衡发展。同时，鼓励有序推进湿法炼铜工艺，与世界先进炼铜技术接轨。②开展二次铜资源的利用。我国铜供需矛盾日益突出，铜已成为我国的急缺矿产，极度依赖国外进口。因此，应从综合利用低品位铜矿、含铜尾矿及铜冶炼渣等出发，有效节约资源，提高生产效率；另外废杂铜的回收和再生利用对降低我国铜冶炼业能耗及碳排放同样具有重要意义。

参考文献(Reference)

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EnergyConsumptionandCarbonEmissionsScenarioAnalysisof

PyrometallurgicalCopperBasedonLCA

ZENGGuangyuanYANGJianxinSONGXiaolongLVBin

（KeyLaboratoryofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterfor

EcoEnvironmentalSciences，ChineseAcademyofSciences,Beijing100085，China）

Abstract

铜的化学分析方法范文篇2

[关键词]古代铜镜；真伪鉴定；研究

随着仿造技术越来越高明，仿冒的古铜镜越来越多。古玩店、地摊上充斥着许多仿品，因此收藏者必须要有过硬的辨别眼力，通过对各时代铜镜的了解，掌握仿冒古铜镜的特征，来辨别真伪。

一、仿造古铜镜的方法

从文献史料和实物资料看，从宋代开始就出现仿造古铜镜的现象，只要掌握一定的铜镜鉴定知识，掌握各个不同时代铜镜及仿镜的特征，了解仿造古铜镜的方法，鉴别仿制铜镜并不太难。

（一）按真古铜镜造假法

古董商们按照古铜镜的形制、纹饰制造了一些仿古镜。有的有真器直接制范，有的借助摹本制模，然后再铸成镜体。古董商在制造仿古镜时，极力追求新奇、别致，因此掺杂了许多主观臆造的成份，所制铜镜与真正古镜有一定的距离。

（二）新镜作旧法

将新做的铜镜用酸作旧，再用从老器物上刮下的老锈镶嵌在铜镜上，这种方式很能吸引那些光考虑老锈、不看器型的初级收藏者。镶嵌老锈一般都选在容易看到的部位。

（三）旧镜改造法

残旧铜镜价格低廉，经过加工、修整不易被识破，能以残破镜冒充高价的完整古铜镜。北京故宫博物院就收藏有几件经过改造的汉唐铜镜，这些铜镜的边缘或外区纹饰部分残缺、破损，古董商就沿破损处将其截齐，然后再进行打磨，从而成为一个完整的铜镜。改造过的铜镜给人以新颖的感觉，但认真观察就会发现这类经过改造铜镜的造型、钮制、纹饰比例很不协调。

（四）旧镜后加款法

在一些年代明确的古镜上添加年款，以加罕见年款为多，给汉代的铜镜添加年款较多，首先将铭文的起始字磨去，再用溶化的银液勾勒年款。银液施于银灰色的镜背上，色差很小。又经过作旧处理，很难识别。

二、古代铜镜真伪的鉴定

古代铜镜鉴定的手段可分为两种，一种是凭借眼力和经验，进行观察、鉴定的传统方法；一种是根据仪器化验、探测和分析的科学方法。

（一）鉴别铜镜的铜锈

古铜镜因埋藏在地下几千年，身上长满铜锈，故在鉴别古青铜器时铜锈就成为鉴别的关键所在。真锈，锈蚀很深，呈蓝绿色，有的有裂痕、裂口，里面也是锈迹斑斑。真锈有层次，常常在贴骨处是黑锈，其上一层为红锈，再之上是绿或蓝锈。伪锈颜色不正，有的呈“粉绿状”，色较鲜艳。很多伪锈都是用各种胶水调和颜料涂抹上去的，或是新镜粘老锈。所以伪锈不牢固，能用手抹掉的锈，极有可能是假的。涂颜色的伪锈，有毛刷痕迹及毛发遗留。化学催生的伪锈，似深坑绿锈，有气孔和化学气味。有可能的话，还可以取铜锈一块，以火烧之，假锈会燃烧，产生带有强烈的化工味道浓烟，真锈则无。辨别铜锈的真伪，还要看有无结晶斑。结晶斑是铜镜历经几千年变化，在器物某一点或多点上发生膨胀，造成底锈外翻，使镜表绿锈面上，呈现出褐、红、黑相间的凸斑。迎光侧视，可见到细碎晶体光闪，此斑略高于器表，手摸有凸感。大者如钱币，小者如黄豆。而由于铜锈结晶斑的生成需要相当长的历史时间，很难仿造得逼真。

（二）辨伪铜镜的色泽华

唐汉战国铸造的铜镜含锡的成份较大。铜镜质地硬脆，闪银光，易破碎。汉镜一般呈银灰色，质量好的唐镜呈银白色且闪亮；唐以后使用高铅铜铸造铜镜，铜质红、黄且软韧，这是宋金少有烂镜的原因。宋金镜（包括仿镜）黄中发红，颜色较暗；明镜黄中发白；清镜多黄铜色。古铜镜之所以色泽不同，是因为各代在铜合金的配料上比例不同。因此，鉴定仿制古铜镜可以根据铜镜的色泽作初步的判断。

（三）观察铜镜的形状和重量

为保证铜镜具有真实、清晰的效果，古人在铸造铜镜时，镜子的大小和弧度有严格的比例关系。所以，可以通过观察铜镜的形状，来对古铜镜的真伪进行辨别。一般来讲，超过20公分的铜镜就基本是一个平面，看不出明显的弧度起伏。小一点的铜镜有比较平缓的弧度，而新仿的铜镜弧度普遍不成比例，小铜镜弧度收缩不自然，大铜镜弧度很大，仿制铜镜照出的物象，往往不清晰，甚至变形。另外，铜镜至东汉时变得较厚，唐镜厚重，大气富实，宋以后镜大都较单簿，重量也较轻。古铜镜埋入地下数百上千年，使得铜质疏松，重量变轻，新仿者难以达到这种水平。所以，有经验的人上手一掂就大致华博可判定真伪。

（四）辨别铜镜的声味

用手敲击铜镜，通过铜镜发出的声音来辨别真伪。由于新老铜镜在制作时，铜、锡、铅等原料配置的比例不同，因此，其发出的声音也不相同。老的铜镜普遍声音比较低沉、圆润。而新仿的铜镜声音比较清脆，甚至是刺耳。

把铜镜沾水以后用鼻子闻，伪镜离不开化学原料，新仿制的铜镜通常会有硫酸味、碱烧过的那种臭味、铜腥味。而老铜镜一般有一种铜香味，就是出土后的泥土香味。

（五）观察铜镜的纹饰与铭文

明清仿造的汉唐古镜，除质次色黄之外，纹饰、铭文与真镜相差明显。明代铸造仿镜时常标明仿造的姓名，可作为鉴定仿镜的主要依据。如在一面明代仿汉代人物四马镜上云卷纹图案上有铭文“薛家造”字样。一面明代仿唐八菱鸾兽纹镜，用篆体铸有“大明隆庆庚午端阳益藩世孙潢南雅制”。该镜外区花瓣间饰一蝴蝶、流云、花枝，内区双鸾双兽相间，并夹以花枝，无论纹饰风格、布局、铭文字体都与唐镜相异，鉴定起来较容易。此外，铜镜铭文的伪作有蚀刻、摹刻、钻刻、增刻、拼凑等不同方法，这也需要通过释读文字、断定字体、分析铭文与铜镜纹饰及整体风格是否吻合来加以识别。

（六）借助现代科学仪器手段综合判定

古铜镜鉴定还应注意传统鉴定方法和科学鉴定方法的结合问题。如用传统鉴定方法一时无法确定时，则应借助现代科学仪器手段综合判定。现代科技的荧光能谱仪，对大量青铜标准器进行能谱分析，发现成熟稳定期的器物合金配比与古代文献记载基本吻合。运用这种方法，科研人员采集了大量不同时期、不同用途的合金配比数据，总结出铜镜发展演变的历史规律。借助这种高科技手段，是可以把一些不符合合金配比规律或元素种类的伪镜排除掉的。

参考文献：

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铜的化学分析方法范文

一、以问题为中心的高中化学教学设计的具体环节

1.教学目标设计.以问题为中心的化学教学并非是单一学习结果的实现，而是知识技能、情态态度、价值观等多方面的提升.因此，以问题为中心的高中化学教学应分析三维教学目标.

2.化学问题设计.以问题为中心的高中化学教学强调用问题主线来贯穿学习过程和各种化学知识，因此，在进行教学设计时必须辅以一系列的化学问题，通过设计适宜的问题，调动学生思考问题、解决问题的积极性，推动以问题为中心的教学活动的顺利开展.

3.学习任务分析.这主要包括化学问题分析和化学学习者分析两方面.化学问题分析是指教师对问题领域知识、一般策略知识以及问题情境特征知识进行分析.化学学习者分析是指教师对学生一般特征和学生起点能力进行分析.

4.学习情境设计.将学生置于一定的问题情境中，通过问题情境，引发学生的认识冲突，引导学生开动脑筋寻找出解决问题的方法.在以问题为中心的高中化学教学中，教师可结合生活实际，利用生活现象或热点问题创设问题情境，或利用旧知识延伸迁移产生的问题矛盾性创设问题情境等，以激发学生的探究欲望和学习兴趣.

5.教学策略设计.在明确教学目标的前提下，为完成特定的教学任务而对教学活动的安排、教学方法的使用、中心问题的选择等一系列教学问题所做的具体解决方案，直接影响着以问题为中心的高中化学教学活动的成败.

6.教学评价设计.指教师对学生在问题解决活动过程中的行为表现做客观的评价，或要求学生对自己在化学问题解决过程中、在与其他学习者交流过程中的行为做自我评价和与他人互评，以激励学生的学习积极性.

二、以问题为中心的高中化学教学设计案例分析

课题名称：铁、铜的获取及应用

1.教学目标

[知识与技能]了解自然界铁铜的存在形式，掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及应用；理解Fe2+和Fe3+的相互转化关系；掌握Fe2+和Fe3+常用的检验方法.

[过程与方法]通过实验探究，掌握实验探究法，提高学生探究能力；学会对所获取信息进行加工、分析，增强观察与解决问题的能力；通过新旧知识联系，培养知识迁移与拓展能力.

[情感态度及价值观]感受化学与生活的密切联系，体会化学对生产生活的作用，引导学生关注生活中的化学问题；通过实验探究培养学生合作意识与科学探究精神.

2.问题设计

（1）问题表述：如何获取铁、铜？（引导学生在解决如何获取铁、铜的过程，掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及应用，Fe2+和Fe3+相互转化的途径；通过实验探究，培养学生独立思考、合作交流的能力.）

3.任务分析

[问题分析]上述问题属于综合开放性问题，除了涉及化学知识外，还涉及到物理、社会等多学科知识.一般采用启发式问题解决策略及实验探究问题解决策略等.

[学习者分析]在初中阶阶段，学生已经学习过铁、铜的物理性质，了解了铁、铜等金属材料冶炼的化学原理，认识了铁、铜的化学活泼性不同，知道了铁与硫酸铜、铜与硝酸银的反应，具备了物理、化学等相关基础知识，对本课学习起了铺垫作用.通过之前的化学学习，学生具备了设计简单实验的能力，但在发散思维能力上存在一定障碍.

4.教学过程

引入情境：5000多年前的新石器时代晚期，人们在采取石块做工具时，无意中发现了一种与普通石料不同的美丽石块，当用力摩擦，刻画或敲打时.表面锈迹脱落，奇迹般地出现灿烂夺目的紫红色金属.这就是天然纯铜.接着展示色彩斑斓的铁矿石和铜矿石的图片，提问：①自然界中，天然存在的单质铁和单质铜多吗？②铁、铜在自然界中主要以什么形式存在呢？③人类社会在4000多年前已进入铜器时代，2000多年前已进入铁器时代，这说明了什么问题？你了解古代是怎样冶炼铁和钢的吗？④如何从自然界中获取铁、铜？板书课题，引导学生进入实验探究活动.

实验探究：（1）铁、铜的化学性质.①引导学生回顾初中学习过的铁、铜与非金属发生的反应，并判断哪些是氧化还原反应，如果是请指出氧化剂与还原剂.②引导学生思考铁、铜与盐酸的反应，根据所学知识得出铜与盐酸不发生反应，并指导学图1生书写铁与盐酸的化学反应方程式及离子反应方程式.特别强调：铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物；铁与氧化性弱的氧化剂反应转化为+2价的亚铁化合物，铁与氧化性强的氧化剂反应会转化成+3价的铁的化合物.（2）实验探究：Fe2+、Fe3+的检验及互相转化.首先让学生分组讨论Fe2+、Fe3+的检验，得出Fe2+、Fe3+的检验方法，然后，介绍Fe2+、Fe3+可以相互转化，让学生设计实验方案并进行实验探究.

铜的化学分析方法范文篇4

[关键词]海绵状静脉畸形；铜针；血清铜；肝脏；铜中毒

[中图分类号]Q591.7[文献标识码]A[文章编号]1008-6455（2007）09-1187-05

Experimentalandclinicalresearchonthechangesofliveraftercopperneedlesretainedinbloodvessels

YINGuo-qian,YANGXiao-nan,FUShi-zhang,SUCheng-wu,LIJia-quan,CAIJie

（DepartmentofPlasticandAestheticSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,Guangxi,China）

Abstract:ObjectiveToexplorethechangesofpathologyandbiochemicalindicatorsoftheliveraftercopperneedlesretainedintheveinsofrabbits'ears;Second,tostudythehepaticfunctionofpatientsaftertreatinghemangiomawithretainedcopperneedles.MethodsTheveininearoftherabbitwasusedtoimitatevascularmalformation.49rabbitswereseparatedinto5groupsrandomly,whicharegroupA(whichhadbeenretainedcopperneedlesfor1d),groupB(for3d),groupC(for5d),groupD(for7d)andcontrolgroup(withnocopperneedlesbeingretained).Eachgroupwasarrangedrespectivelytoconductalaboratoryanalysespreoperativeand1d,3d,5d,7dpostoperative.ThelaboratoryanalysescontainedconcentrationofCu2+inthebloodserum,thehepaticfunction,andsomepathologicalexaminationsafterstaining.Atthesametime,8to11caseswithretainedcopperneedleswereselectedrandomlyfrom85patientswithvenousmalformations,theconcentrationofCu2+inthebloodserumandhepaticfunctionwereanalyzedpreoperativeand1d,4d,7dpostoperative.ResultsTotherabbits,thelevelofCu2+inthebloodserumincreasedwhentimeswenton,buttherewasnosignificantchangeoftheALTandAST;theaseprticinflammationinliverwasextinctivegradually,andtherewasnosignificantchangesinthestructureofhepaticlobules,nofibrousdegenerationhappeningalso.Tothepatients,therewasnosignificantdifferenceoftheserumcopperlevelpreoperativeandpostoperative（P＞0.05）,butthelocalserumcopperlevelwasmuchmorethanthemeanserumcopperlevel7dayspostoperative.（P

Keywords:venousmalformations;copperneedles;Cu2+;liver;coppertoxicosis

铜针留置治疗海绵状静脉畸形治疗方法以其疗效好、方法简便易行、可不或少影响外貌和功能、出血少等优点,成为近十余年治疗难治性血管病变的一种重要手段。我科自1993年6月至2006年12月采用铜针留置治疗海绵状静脉畸形85例，取得较好效果。为探讨治疗中铜针所释放的金属铜离子是否会导致体内铜蓄积而引发毒副反应，我们开展了动物实验及临床治疗中的初步探讨，现总结分析如下。

1材料和方法

1.1动物实验部分

1.1.1实验动物及分组：本实验以兔耳缘静脉模拟静脉畸形，健康新西兰白兔49只，雌雄不分，体重2.0kg±0.25kg，由广西医科大学动物实验中心提供并统一喂养。将49只白兔随机分为A组(留置铜针1天)、B组(留针3天)、C组(留针5天)和D组(留针7天)五组,每个实验组10只兔子，E组（正常对照组）9只。

1.1.2铜针的制备：选用工业用0.8mm直径漆包铜线（纯度99.9%），制成长约4.5cm相同规格铜针，一端磨成圆锥形、另一端弯成环状,打磨去除外层绝缘漆及氧化层，环氧乙烷消毒备用。

1.1.3检测指标及实验方法：购入实验动物饲养1周后，将各实验组兔耳缘去除毛发，75%医用乙醇消毒，局麻后在无菌操作下，将两枚预先消毒好的铜针分别穿入兔耳左右耳缘静脉，铜针进入长度为3.5～4.0cm，铜针带环状一头外露,用无菌手术皮肤贴膜将外露部分与局部皮肤一起粘帖密封固定,防止伤口污染及铜针脱落。

分别在A、B、C、D组兔耳留置铜针1天、3天、5天、7天后，抽取各组兔子耳中央静脉血3～4ml，测血清铜浓度、血清谷丙转氨酶(ALT)、血清谷草转氨酶（AST）。同期抽取对照组检测对比。同期切取部分肝脏组织行常规石蜡切片苏木精-伊红（HE）染色法检查，抽取出现阳性结果的组织标本行组织化学特殊染色（Masson三色染色法及Ag染色法）检查；对B、C组部分有阳性结果的肝脏组织标本行透射电镜检查。

1.1.4统计学分析：采用SPSS13.0统计软件包对实验数据做单因素方差分析（LSD法对各组行两两比较），个别数据做相关分析。P

1.2临床部分

1.2.1一般资料:本组85例，男51例，女34例。年龄6～55岁，平均21岁。病变部位：头面部8例；上肢26例；下肢37例；躯干8例；会3例；全身多发3例。治疗方法：单纯铜针留置23例；畸形静脉缝扎加铜针留置54例；铜针留置加直流电通电8例。

1.2.2对治疗病例中11例畸形静脉缝扎加铜针留置患者在治疗前、留置铜针1、4、7天后分别取静脉血，采用美国A7100全自动生化分析仪检测患者血清铜及肝功能，拔针时测留针局部血清铜。结果数据采用方差分析（方差齐）或秩和检验（Kruskal-Wallis法）（方差不齐）。

2结果

2.1动物实验部分

2.1.1各实验组、对照组兔血铜浓度及肝脏酶学指标检测结果见表1。

铜针留置前后血清铜离子浓度经统计学分析有显著差异(P0.05,表1)。

2.1.2肝脏病理组织学检查

2.1.2.1HE染色光镜观察：各组肝脏标本观察结果见图1～5（光镜×100），变化规律见表2。

2.1.2.2透射电镜观察：对照组电镜下可见：细胞膜完整，核结构正常，其内染色质均匀，细胞内线粒体、内质网及高尔基体等细胞器结构正常。对B、C组里HE染色出现阳性结果的个别标本行透射电镜检查，可见细胞核固缩，核基质浓缩，线粒体空泡化，滑面内质网扩张，粗面内质网脱粒、囊泡化；局部细胞内细胞器溶解消失（图6）。

2.1.2.3组织化学特殊染色观察：对照组肝脏组织标本中纤维结缔组织分布于汇管区及肝小叶间。实验中，在每组中各选取HE染色出现阳性结果的标本3份，每个标本留取不同层次的组织切片2～3份，行Masson三色染色法及Ag染色分别检测组织内网状纤维和弹力纤维异常，结果为阴性，即未出现纤维结缔组织的异常增多（图7～8）。

2.2临床部分

2.2.1治疗效果：疗效标准分3类：①治愈：局部肿块消散，充盈消失，术后半年无复发，本组44例，占51.76%；②有效：肿块范围缩小，变硬，术后3个月有部分区域复发，本组37例，占43.53%；③无效：即治疗后血管畸形无明显变化，本组4例，占4.71%。

2.2.29例患者铜针留置前、后血清铜变化见表3。

2.2.2铜针留置前、后肝功能指标变化见表4～5。

3讨论

3.1血管瘤（血管畸形）为一种涉及临床多个学科的常见病，发病率约为3‰～1％，目前研究内容广泛,治疗方法较多但疗效不尽人意[1-4]。铜针留置术主要适用于海绵状静脉畸形及其他方法治疗后复发的血管瘤，也可用于深部弥漫性血管瘤的术前准备[5-7]。尽管铜针留置术十余年来良好的治疗效果得到广大学者的认可，但铜针治疗是否会导致血清铜升高或铜在体内蓄积而导致机体铜中毒仍是备受关注的问题。本研究通过以兔耳缘静脉模拟静脉畸形,动物实验及临床中系统检测铜针留置后血清铜离子浓度、肝脏生化指标及病理组织学变化，探讨铜离子对肝脏所产生的影响。

3.2Zhou[5]对52例患者行铜针治疗，检测留针72h后静脉血铜浓度与术前比较变化无统计学意义。由于临床上通常在病灶区域选择留置铜针5～7天，所以本实验中将7天设计为最长留针时间点，最大程度地使实验研究符合临床实践。本组实验铜针留置后1、3天组与对照组比较血铜浓度变化无差异(P>0.05)，而5、7天组与对照组比较则存在差异（P

3.3肝脏是储存铜的主要器官，铜过量时肝细胞损害尤为显著，当肝细胞螯合了大量的铜时，其细胞周期延长并逐渐丧失复制功能，同时，随着铜浓度的增加及持续时间延长，细胞生存下降并最终导致肝细胞坏死、DNA损伤及细胞死亡率上升[8]。急性铜中毒开始表现为恶心、呕吐、服泻等胃肠道症状，溶血作用明显，继而出现黄疸及心率失常，严重时可出现肾功能衰竭及尿毒症、休克；铜过量还可加重病毒性肝炎损害，导致爆发性肝功能衰竭；加速肝癌形成[9-10]。

3.3.1HE染色组织学观察：本实验显示肝内肝细胞水肿坏死为局部性，1天时细胞反应相对最重，其后逐渐缓解减轻；浸润的炎细胞在反应初期以中性粒细胞为主，后渐转归为淋巴细胞；肝内血窦以小叶中央部扩张开始逐渐蔓延至周边，直至7天时持续扩张。上述反应可能是由于铜离子代谢性地积聚刺激使肝脏产生了一个急性发作、逐渐减弱的无菌性炎症，但由于程度较轻未引发肝细胞的坏死及纤维化。随着7天后铜针的取出机体内铜离子浓度不断下降，肝脏的无菌性炎症发应逐渐缓解消退。铜针留置7天内引起的无菌性炎症是局部可逆的，对肝脏未造成明显损害。

3.3.2透射电镜观察：对3天、5天组个别出现阳性结果的肝脏标本行电镜观察发现局部肝细胞出现细胞核固缩、核基质浓缩、线粒体空泡化、滑面内质网扩张、粗面内质网脱粒、囊泡化等改变。5天组标本比3天组细胞内微观结构的破坏有所缓解。该结果从细胞水平上证实了光镜下所见。

3.3.3组织化学特殊染色观察：肝纤维化不是一个独立的疾病，而是许多肝脏疾病的共同病理过程。本实验通过Masson三色染色及Ag染色法着重检测5组实验动物中15份肝脏标本的约40份组织切片，观察是否存在因铜针留针后刺激而出现弹性纤维和网状纤维的异常增多。所有组织切片检查结果显示肝脏内未出现异常纤维增多,说明在留针期间肝脏未表现出纤维化的迹象。随着铜针的拔除，影响因素的逐渐消失，肝细胞水肿坏死程度进一步减轻，不会再出现纤维化的改变。

3.3.4肝脏内酶学指标改变：当肝细胞受损至一定程度时血清中的ALT和AST做为非特异性的细胞内功能酶其活性会增加。本组动物实验铜针留置前后肝内重要酶学指标的变化无统计学意义(P>0.05)。结合病理可认为铜离子使肝脏出现一过性逐渐消退的无菌性炎症反应，由于程度较轻，对肝细胞的损害仍在肝脏的代偿范围内，故仅造成部分肝细胞的水肿坏死，肝血窦扩张、炎细胞浸润而未引起肝小叶结构重建、肝脏纤维化、转氨酶的上升等改变。本组患者铜针留置后肝脏转氨酶变化亦无统计学意义。由于我们研究数量及时间有限，临床中采用铜针留置治疗血管畸形是否会导致患者肝铜含量升高从而对肝脏产生潜在损害还有待进一步研究。

3.4自铜针留置治疗血管病变以来，留置铜针数目的多少一直持有争议，机体是否存在一个铜离子相对安全的极限浓度，如何有效地量化铜针留置的数目、时间、部位与体内铜离子浓度之间的关系，“动态”地监测并调控该金属离子，使其在合理的浓度范围内，最大限度地发挥作用，还有待于进一步研究探讨。尽管本组实验显示了血清铜的变化及肝脏的部分改变，但临床上如能严格掌握适应证，治疗中注意控制留针数量及时间使铜针释放铜离子有限，铜针留置治疗海绵状静脉畸形不失为简便、有效、安全的方法之一。

[参考文献]

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铜的化学分析方法范文篇5

关键词：铜尾矿活化正交试验

中图分类号：TD926文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）04（b）-0075-02

矿山尾矿的处置一直是一个世界性的难题。随着人类对矿产资源的不断开采，尾矿排放量与日俱增。据不完全统计，我国现有800多个国营矿山和11万多个集体所有制矿山，积存的尾矿已达40多亿吨，而且每年还以1亿多吨的速率增长。矿石的平均品位低、杂，即矿石中所含的有益或有害杂质多且矿石中各种矿物的嵌布粒度细。由于贫矿多，所以选矿产生的尾矿多。仅就冶金工业而言，由于矿山开采而排放的固体废弃物已占我国冶金工业固体废物的50%以上。矿山固体废物的排放，不仅占用土地，而且还污染环境，尾矿坝也险情常现。据400多个尾矿库的统计，直接污染土地上百万亩，间接污染土地上千万亩。所以进一步开发综合利用尾矿，已成亟待解决的问题。现今铜尾矿的开发方式有代替粗、细骨料直接用于土木工程[1]，仿效粉煤灰[2]、矿渣粉[3]等替代部分水泥胶凝材料等。

本研究采用生态型胶凝材料取代传统的普通硅酸盐水泥，用尾矿部分取代水泥胶结材料，同时对如何提高铜尾矿的活性进行了可行性研究，提出了若干试验方法。

1原材料与试验方法

本试验用原材料铜尾矿为承德铜兴矿业生产中排放废弃物，原材料主要化学组成见表1。

试验采用42.5普通硅酸盐水泥，ISO标准砂等标准材料进行试样制备。

2试验方法

根据JGJ/T98-2010《砌筑砂浆配合比设计规程》确定砂浆配合比，采用基础配合比为胶凝材料∶ISO标准砂∶水=450∶1350∶360。由GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》制备标准的水泥胶砂40*40*160试样并进行相应的受力试验。

3试验及数据分析

3.1胶凝材料

将铜尾矿磨细至与42.5O普通硅酸盐水泥相同的细度350m2/kg左右，通过调整铜尾矿所占总体胶凝材料的比例制备不同的试样，1#、2#分别对应水泥中含有225g、150g铜尾矿的试样，对于，其主要性能指标见表2

通过上表可以得到如下结论，虽然铜尾矿中存在着可以水化生成C-S-H的SiO2及CaO等原料，但其水化反映的程度远远弱于相应的硅酸盐水泥，导致了对应龄期的强度不足，因此提高铜尾矿的活性使其水化程度增加就十分有必要了。

3.2提高活性措施

通过研磨及相应的煅烧措施，尝试提高铜尾矿中矿物的活性。由于水泥的各项指标中抗压强度最为重要，故而此处仅通过抗压强度的变化评价相应的活化措施，引入β为活化后强度与未活化强度比值以直观说明问题，其结果如表3中所示。

结论可归纳如下：通过提高煅烧温度，β基本是呈增加的趋势，可以认为该种活化措施可行，其原因应该是温度使得铜尾矿中的CaO及SiO2等矿物成分活性增加，加剧了水化反应；通过研磨增加比表面积的结果是β呈先增后减的趋势，因为铜尾矿表面积初始增加时能够提高对应矿物成分的活性，但是比表面积过大时吸附大量的水分，反而抑制了水泥的水化反应，导致了反协同作用。

3.3正交试验

正交试验法通过对试验结果进行简单的统计分析，可以更全面、系统地掌握试验结果，做出正确判断[4-5]。选取1#，其活化措施的影响程度由β1*β2来表征，具体如表4所示。

由表4可知，在本试验中，600℃及420m2/kg的条件下，铜尾矿活性最大。

4结语

本试验通过调整铜尾矿煅烧温度及相应比表面积，得到了600℃及420m2/kg条件下，其对应的活性达到试验中的最大值，但是该值同相应水泥的同龄期强度仍有较大差异。意味着虽然铜尾矿虽然拥有作为新型胶结材料的潜力，但如何通过更多的手段诱发其活性仍是值得研究的课题。

参考文献

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铜的化学分析方法范文1篇6

关键词碳纳米管/铜基复合材料；制备工艺；显微组织

中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）13-0050-02

将增强纤维、颗粒等与铜制备成铜基复合材料，可以提高其强度、耐磨性以及保持较优良的导电导热性能。SiC作为一种陶瓷颗粒，具有弹性模量高及抗氧化性能好等优良性能。由于金属具有优良的力学机械性能，使得金属基复合材料可以按机械零件的结构和性能要求，设计成合理组织和性能分布，从而工程技术人员对材料的性能进行最佳设计。由于能够根据不同的力学性能要求来选择相应的金属基体和不同的增强体，使得复合材料中的各组成材料之间既能保持各自的最佳性能特点，又可以进行性能上的相互补充，功能上的取长补短，甚至满足一定的特殊性能，所以纳米复合材料是一类具有结构和功能极佳的材料。另外，纳米复合材料由于具有特有的的纳米表面效应、特有的纳米量子尺寸效应，能够对其光学特性产生影响。按照复合材料基体的性能特点特，人们将纳米复合材料通常分三大类：纳米树脂基复合材料、纳米陶瓷基复合材料和纳米金属基复合材料。纳米金属基复合材料不仅具有强度高、韧性高的特点，纳米金属基复合材料还具有耐高温、高耐磨及高的热稳定性等性能。纳米金属基复合材料应用表明：在功能方面具有高比电阻性能、高透磁率性能，以及高磁性阻力等物理性能。本文采用球磨混料方法，通过真空热压法工艺，制备出碳纳米管增强铜基复合材料，研究铜基纳米复合材料的制备工艺，分析相应的材料性能。

1试验材料及方法

1.1试验材料

试验用原材料是上海九凌冶炼有限公司生产的电解铜粉，铜粉纯度是99.8%，铜粉粒度为-300目，铜粉松装密度是1.2～1.7。碳纳米管（CNTs）选用深圳纳米港有限公司产品。选用哈尔滨化工化学试剂厂的十二烷基硫酸钠（化学纯），以及该厂生产的酒精（分析纯）。

1.2试验方法

试验采用行星式球磨机进行湿磨混合配料，选择的球磨机转速参数为300r/min，球磨时间为2.5小时，试验球料比选择为1：1。试验的热压温度参数选择在800℃进行烧结，热压压力参数为3.9吨，烧结时间参数为3小时。使用光学显微镜分析复合材料的显微组织特点，用新鲜配制的三氯化铁盐酸酒精溶液腐蚀复合材料组织，腐蚀时间选为15s。

2试验结果与分析

2.1碳纳米管/铜基复合材料显微组织

2.2CNTs/Cu复合材料的硬度

2.3CNTs添加量对复合材料相对密度的影响

试验结果表明，纯铜试样致密度最高，但是，随着碳纳米管含量的增加，纳米复合材料的相对密度下降。复合材料材料相对密度随着碳纳米管含量的增加而逐渐降低，原因主要是碳纳米管和铜的润湿性较差，致使强化相CNTs不能均匀分布，引起复合材料的缺陷，材料中产生孔隙，呈现出相对密度的下降的特点。

3结论

1）采用球磨混料方法，真空热压法工艺，制备出碳纳米管增强铜基复合材料。

2）随着CNTs的增加，复合材料的硬度呈现降低的趋势，CNTs含量与硬度之间关系为曲线关系。

3）纯铜试样致相对密度最高，随着碳纳米管含量的增加，复合材料的相对密度下降。

参考文献

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铜的化学分析方法范文篇7

关键词：普查；质量；采样；化验

Abstract:Basedonthepreviouswork,acomprehensiveanalysisofcoppermetallogenicprospectivearea,especiallyforresearchthewellcontactwithcopper(of)anddiabaseinternalcopper(of)thecharacteristicsoftheLangzuiziIImineNeihuiGreenstoneandLangzuizigroupYellowRiversection.Throughthegeologicalsurvey,geophysicalIPwork,basedonanomaliesinpreviouswork.Circlethecontinuingtendencyforrecourseofdiabase,trend.Thedepthofthesurfaceusingdrillingengineeringareverifiedbytrenchingengineering.Atthesametimecollectinglocalaeromagneticanomalyanalysisofrelationshipbetweendiabaseandaeromagneticanomalies,investigatetheregionhasnootheravailableforprospectingoresandminerals.

Keywords:Census;quality;sampling;testing

中图分类号：F416.1

一、自然地理及经济概况

中卫市深居内陆，远离海洋，靠近沙漠，气侯为大陆性半干旱气侯，具有典型的大陆性季风气候和沙漠气候特点，春暖迟，夏热短、冬季寒冷、风大沙多、少雨量，年平均气温7.3-9.5℃之间，最低温度在一月，平均为-10℃，最高为七月，平均为23℃，年最高温度为35℃，最低为-25℃。矿区所处的地区沟谷中都有泉水分布，水量经汇集，可满足生产、生活用水。

普查区属低中山区，海拔高度1900m左右，相对高差为150-200m，人烟稀少，植被不发育，岩石大部。农业以牧业为主，主要为季节性放牧。工业以冶炼熔剂用白云岩矿石开采为主,在当地形成一定规模。

二、普查工作方法及质量评述

1、工作方法选用的依据

1:10000地质测量，1:5000物探激电工作剖面，1:2000地质简测，1:2000地质化探剖面测量，大致查明矿区地层、铜矿体、铜矿化体分布规律，成矿元素地质活跃时期，矿化体的分布规律及其与地层构造的相互关系，进行成矿预测。为探槽、钻探布置提供依据。通过1:2000地质测量，重新圈定矿体并寻找新的矿化体，分析研究矿体分布规律，大致控制普查区内地质构造,矿化体的形状、产状、规模、矿石质量及空间分布，大致查明构造与矿化蚀变关系，成矿因素，找矿标志等。为探矿工程布置提供地表地质资料。

1.1探槽工作:主要为了揭露和控制地质界限，矿体在地表的厚度、品位、矿石类型及产状等，并为深部探矿工程的布置提供依据。

1.2钻探工作：根据以往ZK4-1、ZK3-1见矿情况及本次物探工作圈定的6个异常区，施工3个钻孔，ZK17-1、ZK25-1和ZK33-1。

1.3采样及化验工作：目的查明矿石质量，以便评价矿床和正确估算资源量。

2、选用工作方法的有效性

通过选用的各种工作方法及技术手段的实施，地质、物探、化探、探槽、钻探等山地工程能够有效地控制浅部地下矿(化)体和深部矿(化)的厚度、品位极及其变化情况。

三、采样、加工、化验工作及质量评述

1、样品种类、采样原则及方法

（1）基本分析样品

基本分析样品的采取，在探槽中一般采用断面为5×10厘米的刻槽法，通过野外少量实验计算矿样重量，刻槽样品的长度一般1m～1.5m，以不大于可采厚度为宜。岩芯取样一般沿岩芯长轴劈取一半作为样品，长度一般1m～1.5m。矿化带及部分异常区分别连续采样，使所取样品能控制矿体，个别样品根据具体岩性变化确定，最长2.00m左右，符合地质规范要求。

（2）化探光谱分析样品：沿剖面线的方向，用GPS定向导航，以20-40m等间距连续采取基岩样品，样品重量合格。

（3）岩矿鉴定：在实测剖面和各种探矿工程中按不同岩、矿石类型，采取代表性样品，进行光、薄片鉴定。

2、样品加工

基本分析样品按切桥特公式Q=Kd2进行加工，根据规范要求，结合以往经验，选用K=0.2，加工分析粒度为180—200目。

3、化学分析质量检查

（一）基本分析方法

1、Cu，Au用酸溶原子吸收法。

2、检测方法

Cu：称试样1.00g—加盐酸、氢氟酸、高氯酸溶矿—蒸干，15%盐酸定容—原子吸收检测，检测使用仪器TAS-986型石墨炉火焰原子吸收分光光度计。

Au：称取20g样王水溶液泡沫吸附硫脲解脱原子吸收检测。

（二）化学分析质量检测

基本分析的质量监控按分析样品抽取大于30%的样品，编成密码，交不同人员进行基本和检查分析。

内检在基本分析的副样中提取，外检样品在内检合格样品的正样中提取。内检提取时以达铜边界品位以上的样品为主，在送基本分析的同时抽取低于边界品位以下的样品。

本次普查工作采取基本分析样品290件，内检样品31件，占10.69%，外检样品22件，占7.59%。

基本分析和内检由宁夏地质矿产开发局中心实验室承担，外检由核工业银川理化分析测试中心承担。

1、经统计外检分析结果，平均相对误差10.84%，超差件数1件，Cu超差率为3.3%，平均绝对误差0.001651%，外检合格。

2、经统计内检分析结果，Cu超差率为7.4％，符合规范要求。

四、普查工作取得的主要成果

狼嘴子地区通过2006年及2010年度两次开展的普查工作，采用地质、物化探、探槽、钻探等地质手段在普查区内开展普查找矿工作。填制了1:10000地质简图；1:2000地质简图；大致查明矿区地层层序、分布特征；大致查明岩浆岩（辉绿岩）种类、规模、形态产状及与成矿有关的岩性、岩相分布特点；大致查明主要构造性质、产状。大致查明与成矿有关的变质与蚀变特征及其与矿化的关系。二个年度的物探普查工作在辉绿岩带与围岩接触带及辉绿岩岩体内共圈出10处异常，异常分布在辉绿岩与围岩接触带上，异常呈带状，走向南北向为主，总体上与辉绿岩带走向一致。用探槽和钻探对其中5处异常进行查证。地表沿勘查线用探槽对辉绿岩与硅质岩接触带间的铜矿体、铜矿化进行了系统控制，深部用钻探工程对辉绿岩走向、倾向进行追索。圈定了二个隐伏铜矿体、一个隐伏铜矿化体。铜矿体、铜矿化体呈脉状、不规则细脉状。在辉绿岩体上共施工5个钻孔（2006年施工ZK3-1、ZK4-1）；2010年施工ZK17-1、ZK25-1、ZK33-1。铜矿体、铜矿化体主要赋存于加里东期的辉绿岩中及奥陶系中统香山群狼嘴子组黄河井段的硅质岩中，铜矿化与辉绿岩接触带上断裂、裂隙及辉绿岩体内部断裂、裂隙密切相关。在加里东期辉绿岩热液侵入时携带着一定的成矿物质（Cu、Au、Ag），由于热液的作用，成矿物质不断被活化、溶解、分异、富集，热液携带着被富集的成矿物质在接进地表降至一定温度低时形成矿化或具工业价值的矿体、矿化体，近地表的成矿物质Cu被氧化,在地表形成孔雀石。后期热液活动沿断裂、裂隙反复活动叠加成矿，与铜矿化关系密切的次生蚀变为硅化、碳酸盐化、黄铁矿化。在ZK3-1钻孔中（77.31m-80.31m）硅质岩体内见铜矿体。样长3m，真厚度2.3m,Cu平均品位0.5%。硅质岩与辉绿岩体接触带107.17m-107.97m。辉绿岩体一侧见铜矿化体。样长0.8m，真厚度0.5m,Cu平均品位0.34%，ZK4-1在101.3m-103.10m。硅质岩与辉绿岩体接触带上，铜矿体真厚度1.36m，Cu平均品位3.34%。在辉绿岩体内199.47m-200.47m。铜矿体真厚度0.77m,Cu品位0.55%。铜矿体、矿化体与Ⅱ号异常（2006年物探异常）基本对应。2010年度物探工作圈定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号异常体，由探槽、钻孔对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号异常进行验证。分别施工TC21-0、ZK33-1、ZK25-1、和ZK17-1。其中ZK33-1、ZK25-1分别在引起异常的部位见到黄铁矿化体。黄铁矿呈他形晶状，少数可见半自形晶，粒度大小不等，最大粒径一般0.1-0.15mm，个别在0.2-0.25mm，集合体粒度在几毫米。结合岩芯标本黄铁矿呈斑杂状、星散状、细脉状分布。集合体呈细条纹状。黄铁矿常与次生的方解石、石英、绿泥石伴生。ZK17-1在144.15m-148.10m；199m-201m。的辉绿岩体内见到少量黄铜矿、及黄铁矿化现象。黄铜矿矿物颗粒集合体呈微细脉状。宽0.5mm,长约3-5cm。普查区内通过普查工作虽然圈定出了铜矿体、铜矿化体，但规模很小,其矿体、矿化体呈脉状，厚度均小于1m。Cu品位0.3%-0.7%，化探分析数据显示在辉绿岩体、硅质岩内Cu、Ni、Co、Zn存在异常，特别在辉绿岩膨大转弯处与硅质岩的接触带部位常形成带状异常，是找Cu的有利部位。在测区中部硅质岩西侧以Cu、Ni、Co、Zn异常为主，伴生As、Hg的异常，也是找Cu的有利地段，同时不排除硅质岩盖层下有辉绿岩的侵入。结合地表零星的孔雀石化及见矿钻孔情况分析，认为硅质岩与辉绿岩接触带上、辉绿岩体内部铜矿（化）体结构是：沿走向呈断续状分布。铜矿体呈脉状，规模较小。矿石矿物为黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、孔雀石。黄铁矿、闪锌矿、软锰矿、赤铁矿、磁铁矿。脉石矿物为辉石、斜长石、绿帘石、滑石、绿泥石、方解石、石英。铜矿体含矿岩性为蚀变辉绿岩，总体上矿化不均匀；样品中少量Au、Ag的含量虽达到伴生金属元素的品位要求，但规模太小。

五、普查工作存在的主要问题

1、狼嘴子地区通过两个年度的地质普查找矿工作，在Ⅱ号矿段内圈定了二个矿体，一个矿化体。矿体呈细脉状、矿体规模小。估算Ⅱ矿段铜金属资源量（334）392.59吨，伴生金金属资源量（334）3.16公斤，伴生银金属资源量（334）224.96公斤。圈定的矿体均为单工程控制。

2、探矿工程间距较大：施工钻孔五个，除ZK3-1和ZK4-1间距200m之外其余三个钻孔间距均为400m。主要的探矿工程未能完全按普查阶段网度施工。在ZK4-1和ZK3-1见到铜矿体，ZK17-1见到铜矿化现象。ZK25-1及ZK33-1未见矿。对硅质岩与辉绿岩体体接触带及辉绿岩体内部铜矿化体的结构、构造状况没有完全掌握。

3、矿体规模小多呈细脉状：辉绿岩体内铜矿化与断裂、裂隙及后期热液活动有关，沿断裂裂隙后期的热液活动产生的次生蚀变，常常表现为硅化、黄铁矿化、碳酸盐化。硅化多呈透镜体状，黄铁矿化呈细脉状。碳酸盐化多呈细网脉状，根据钻探揭露的地质情况及地表辉绿岩体上铜矿体零星的露头情况分析，铜矿化体在辉绿岩体内部矿化结构（沿走向及倾向上）呈断续状态分布。两次普查工作未发现具有工业价值的矿体。

铜的化学分析方法范文篇8

【摘要】铜是现在工业和经济发展中不可或缺的基础性原材料，同时，沪铜的影响力在提升。本文主要研究关于沪铜期价与lme铜价以及长江现价之间的路径关系，同时加入反映经济波动周期的因素，利用sem建立路径分析模型，验证因素之间的因果结构关系，同时计算因素之间的直接和间接效应，得到伦铜沪铜现铜的影响路径，同时发现沪铜对于伦铜也有重要影响，以及美元指数、美国工业生产指数、中国pmi指数和ppi指数对国内外期现货产生影响的路径。

【关键词】铜期货；路径分析；结构方程模型

近十年来，铜这一现代工业基础性原材料的消费量从2001年的221万吨增长到2010年792万吨，进口量从225.52万吨增加到647.57万吨，2010年的消费量更是占到了全球消费量的41.1%，国内铜的消费主要集中在电力、空调制冷、交通、建筑等行业。而且，一方面，铜消费量的高低在一定程度上反映的是经济发展的状况和水平；另一方面，一定时期，一国的铜消费量在不同年份的增减状况和变化幅度可能暗示着其国民经济发展的快慢变化（周帱云，2010）。可见铜的生产和消费对于我国经济的发展具有重大的作用。

随着铜的影响因素渗透到国际经济社会中，期铜、现铜以及国际经济指标之间产生了相互的因果影响，而它们之间的关系是复杂的，且很有可能是非递归的关系，即相互之间产生影响。我国是铜等金属的进口大国和消费大国，其在国际定价中的话语权如何，直接关系到我国的经济利益和经济安全，因此，研究这些影响因素之间整体的错综复杂的因果关系和效应大小就显得十分必要。

一、文献回顾

随着中国经济发展，世界格局的改变，我国的快速发展对国际期铜价格产生了重要影响，“中国因素”令世界瞩目。黄健柏和李琼鹤（2011）从定量分析的角度分析，表明中国对国际期铜价格只界定在“影响”范围，不具备定价话语权，但随着中国在世界上影响力的不断增强，中国工业总产值、广义货币供给量等正在越来越大地影响国际期铜价格的波动。而之前，李跃中（2006）通过采用动态经济计量学方法，构建国内现货铜市场、国内期货铜市场和国际期货铜市场间的关联研究体系，验证了“中国因素”不是全球铜价上扬的原因，以及一个市场的价格发生变动对其他市场价格变动的可能传导方式，得出了这三个市场之间的传导关系。而在此之前，hung-gayfung，waik.leungandxiaoqingeleanorxu（2003）的研究表明，美国经济及美国铜期货对于沪铜有重要的影响。

影响期铜价格的主要因素到底有哪些呢？冯俊（2010）总结如下因素：供求关系、国际国内经济形势、国际上相关市场的价格、基金的交易方向以及美元指数。而之前，eugenef.fama，kennethr.french（1988）早已证明期货和现货价格受到经济周期影响。

芮执多（2009）通过对shfe、lme和comex中铜期货价格联动的计量分析，得出了lme在国际市场上定价能力最强，而shfe也已经具有一定国际影响力的结论。而基于非线性结构，戴晓凤，丁林江（2010）采用修正的baek-brock检验方法，表明铜期货和现货价格之间存在双向的非线性因果关系。而国际期铜价格与美元指数之间存在长期的、稳定的负相关关系，这与从理论中得出的结论是相符合的。宋琳，房珊珊（2010）的研究表明美元持续贬值是推动期铜价格上涨的主导因素，而之前所谓的“中国因素”对期铜价格上涨的作用则微乎其微。

关于国内沪铜期价的问题，相关的研究考虑到了许多方面，从商品期货价格理论入手，结合上海期货交易所铜期货交易手册，探讨了商品期货价格的特点和形成机制，分析了沪铜期货价格的主要影响因素。陈曦（2006）主要采用协整及因果关系理论对沪铜的期货价格、现货价格、lme铜期价、我国工业生产增加值和石油价格的数据进行了统计分析，以了解沪铜价格与主要影响因素的关系。同时结合g-s和ec-garch模型，通过对上海期铜市场的价格发现功能、基差和国际定价能力的分析，进一步了解了该市场的运行效率。刘勃（2007）关于lme铜期货价格、上海期货交易所铜期货价格以及国内铜现货价格三者之间的关系的研究，反映了lme铜对shfe铜的主导性影响。

二、研究内容与研究方法

由前人的文献中可知，对于铜现货、铜期货以及宏观经济变量之间的关系都有所涉及，前人多在这三者之中选其一或其二来进行研究，这些研究多集中在局部来进行研究，并没把这三者之间的关系做一个整体的研究，这就导致我们对于铜期货、现货以及宏观经济变量之间的总体关系并不是很明晰，而且也没有一个类似的模型用于此类分析，因此综合这三者之间的相互关系是非常必要的。

同时，随着数理经济的发展，各种统计技术在经济学领域的应用也逐渐增多，对于以上的问题，已经有了比较的解决方法，即结构方程模型。因此，本文研究的主要内容是通过结构方程模型的方法，选取了长江铜现货、沪铜期货、lme期铜、美国工业生产指数、美元指数、中国的ppi指数以及中国的pmi指数，研究它们之间的路径关系，最终得出这些因素对铜现货价格的影响。

由于本文研究的变量都是实变量，都是可以测量到具体数值的变量，因此，本文使用的主要方法是结构方程模型中的路径分析。结构方程模型原本是主要用于心理学分析，经过几十年的发展，这种方法已经在社会学科中得到了更大的发挥，但用于经济学的研究依旧很少，尤其是国内经济学界，国内用于此方法来研究经济学方面的课题比较少，主要还是用于管理方面。因此，本文运用这种方法，以sem的方法来研究国内外铜期现货以及宏观经济变量之间的整体关系。

三、实证研究设计及分析

（一）数据收集及处理

从前人文献中，我们可以得知影响铜价格的因素主要可以分为三类，即宏观经济状况、供需状况以及相关市场因素，主要因素包括道琼斯工业指数、布伦特原油期货价、美国采购经理人指数、美元指数、供求关系、基金的交易方向等；同时，随着近些年来中国经济的快速发展，中国经济的影响力在极大提升，中国经济因素应该更多地表现在模型的建构当中。鉴于本文研究的主要是铜现货价格和期货价格之间的路径关系，因此，本文将选取铜现货价格、沪铜期货价以及lme电铜价格，同时加入影响经济周期波动的因素，且能代表中美两国的经济发展形势，加入了中国的制造业采购经理人指数、中国ppi指数、美国工业生产指数，以及美元指数。铜现货的价格取自长江1#铜，沪铜期货价格和lme电铜价格均取自三月期的期货价格数据，中国的制造业采购经理人指数、中国ppi指数、美国工业生产指数，以及美元指数取自各月的数据。因为每周三的数据具有代表性，同时删除所有非配对数据，所以铜现货、期货价格数据均取当月各周三最高与最低价格的所得平

均值的数据得出平均数，即得出月数据。所有数据均为2006年7月至2013年2月共80个月的数据。

由于本文所用方法为结构方程模型中的路径分析，因此需要以上变量之间的协方差矩阵或者相关系数矩阵，因此由以上原始数据得出的相关系数矩阵如表1（保留小数点后四位）。其中：lme代表lme电铜价格；shfe为沪铜的期货价格；1#为长江1#铜现价；ip为美国工业生产指数；cpmi为中国制造业采购经理人指数；di为美元指数；ppi为中国工业品出厂价格指数。

从相关系数矩阵中，我们可以得知沪铜期货价、lme电铜价与长江现铜价之间有很高的正相关性，相关系数都达到了0.9以上，而沪铜期货和长江现货之间的相关系数达到了0.9917，这种关系已经经过了前人的多次研究，同时期货价格对于现货价格是具有一定的引导作用的，三者之间也可能在一定的程度上相互影响。

美国工业生产指数与国内外期现货铜的价格之间也有很高的正相关性，通过分析工业产值指数的构成方式，我们不难理解其原因。美联储每个月会搜集美国295个工业部门的各种数据，工业产值指几乎覆盖了在美国生产的所有产品，由此计算出的工业产值指数测度的是产品数量变化，因此不会因为通货膨胀而改变，工业产值能充分反映出整个国家gdp的增减变化。铜价和工业产值指数较高的正相关度，充分表明了铜价走势和宏观经济状况的紧密联系。

相关性检验显示中国pmi指数和现货铜价相关性为0.5348，显示出其和铜价具有较高程度的相关性。这充分反映出采购经理人指数作为预见性指标，对有色金属价格走势具有非常重要的指导性作用。而中国制造业采购经理人指数与沪铜期货价格相关性达到了0.5500，说明中国制造业采购经理人指数与沪铜的关系可能更为紧密，相对于对铜现货，对沪铜期货价格有更大的引导作用。

另外，美元指数与中国期铜和现铜都存在一定的负相关性，而其与lme电铜之间的相关系数为-0.6894，说明美元指数对lme电铜有更大影响。这是因为国际铜价都是用美元计价，美元升值则铜价跌，美元贬值则铜价升，因此，美元指数与具有代表性的国际铜价lme电铜之间存在更为强烈的负相关性。

最后，中国工业品出厂价格指数与lme电铜、沪铜期货以及现货铜之间的相关性都比较密切，可见中国工业品出厂价格指数对于国际和国内铜市场的影响力，而与其相关性最大的则是现货铜的价格，因为中国工业品出厂价格指数是现货铜价格的直接体现，并且可以通过现货铜的价格来影响沪铜期货价格的预期等。而且，在前人的文献中可知ppi指数与沪铜价格波动率具有长期协整关系，ppi对价格波动率具有单向引导作用。

（二）模型假设及建模

由上述数据处理得出的结果，我们可知lme铜、shfe铜以及现铜之间具有很高的相关性，同时美元指数与lme铜有最高的相关性，而美国工业生产指数与lme铜、shfe铜以及现铜之间的相关系数分别为0.4721、0.5682、0.6076，中国制造业采购经理人指数与shfe有最高的相关性，中国ppi指数与现铜和沪铜期货价格有较高的相关性。同时，从宋琳、房珊珊（2010），陈曦（2006），冯俊（2010）以及周帱云（2010）的文章中，可以得到美元指数对于lme电铜的影响，从黄健柏、李琼鹤（2011），陈曦（2006），冯俊（2010）的文章可以得到中国pmi对于shfe期铜的影响，以及周帱云等得出美国工业生产指数对于铜市场的影响。最后，沈虹，何建敏，赵伟雄（2009）等做的关于ppi指数对于沪铜期货市场影响的实证分析，说明了ppi对于沪铜期货市场的单向引导作用。通过前人的研究，我们可以充分利用他们的研究结论来选取本文的变量以及它们之间相互的路径关系，而这正是路径分析的关键所在，也是本文研究课题的基础。因此，通过上述讨论，可以初步得出如下假设：

假设1：shfe1#，沪铜直接影响现货价格

假设2：lmeshfe1#，lme通过直接影响shfe间接影响1#

假设3：美元指数di直接影响lme铜，美国ip指数影响1#现货价格

假设4：中国pmi指数影响shfe铜，中国ppi指数单向引导shfe铜

由上述假设可得模型路径图如图1所示：（d1，d2，d3分别为1#、shfe和lme的残差）

由上图可知，加上外源变量的残差估计参数，此模型的待估参数数目为10，数据点为7×8/2=28，自由度为18，数据点数多于待估参数数目，且此模型为递归路径分析模型，故该模型一定能够识别。

（三）模型拟合与修正

本节将通过lisrel软件对上述模型进行估计，lisrel（linearstructuralrelations）是由k.g.joreskog和d.sorbom所发展的结构方程模型（structuralequationmodeling）软件.lisrel被公认为最为专业的结构方程模块（structuralequationmodeling，简称sem）分析工具，其权威性不容其它类似软件取代。lisrel的最大能耐亦在于探讨多变项或单变项之间的因果关系，因此，本文将采用该软件进行模型结构分析。

此模型的自由度df=18，=100.03，rmsea=0.246，cfi=0.80，nfi=0.78，nnfi=0.77，同时各个估计参数的t检验值都通过，这些数值表明此模型拟合度不高，并不是符合数据的最好模型。同时，按照理论，lme铜与现货铜的关系应该是正相关的，而且，此时模型修正指数表明加上现铜价格对于lme铜价格的路径会使得减少最大的50.86，而加上沪铜对于lme铜的路径将会使减少43.87，因为数据是从2006至今的时间段内，中国经济对于世界的影响已经今非昔比了，尤其是2007年次贷危机爆发后，shfe期铜对于世界市场是有一定影响力的，而且在前人的文章中也表明“中国因素”以及沪铜的影响力正在逐渐上升，因此，在此模型中加入shfe期铜对于lme电铜的影响是比较合理的，而中国现货价格不会直接反映到国际期铜市场中。因此，在理论的基础上，对模型进行修正，去掉lme铜对现货这对变量相互之间的关系，同时加上shfe对lme的影响路径，得到model2，如图3所示。

修正后的model2主要参数如下：自由度df=18，=68.04，rmsea=0.193，cfi=0.88，nfi=0.85，nnfi=0.86，且各个估计参数的t检验值都通过了检验。从中可以发现，在自由度没有改变的情况下，χ2减少了，且各项拟优指标都有所提升，说明model2优于model1。根据修正指数的显示，加上ip对于shfe的影响会使减少最大，这条路径也符合理论上的关系，故加入这一关系，结果如图4（model3）所示：

model3的主要参数如下：自由度df=17，=39.89，rmsea=0.134，cfi=0.94，nfi=0.91，nnfi=0.93，且各个参数估计

的t检验显著，此时，除了rmsea较大以外，其他的各项指标均显示此模型拟合度较好，达到可接受的程度。同时，修正指数表明，加入美元指数di对于1#现铜的影响，会减少13.29。考虑di对于中国铜现货市场没有直接影响，故不加入di对现货铜的路径。

（四）模型拟合评价

根据上一节的研究和讨论，下面对以上五种模型进行拟合评价的总结，修正前后的各模型的拟合指数比较如表2。

通过表2比较各个模型可知，model3是最符合拟合指标的模型，虽然自由度是最小的，但是其他各项指标均达到了拟合很好的程度，和rmsea都是最小的，达到了较优标准，同时cfi和nnfi等指标达到了0.9以上，同时各项指标均优于其他模型，说明该模型的拟合度还是比较好的。同时，model3与这些因素在理论上的关系是相符合的，没有违背之前的经验性研究结果。因此，综合考虑以上各项因素，model3是此三者之中最为符合的模型。

四、结论

按照以上model3的结果，得出各个变量之间的关系，得出的标准化结果如表3所示，且各项数据的t检验值都是显著的。

由表3可知，美元指数对于lme铜的影响最大，达到-0.57，同时，通过伦铜的间接效应，对沪铜和现铜产生影响，但是其效应要弱于对于lme的影响，可知，美元指数是影响lme铜的重要因素，且同时通过lme对中国的铜价产生间接影响，这与理论和前人研究是相符的。

中国制造业采购经理人指数对于中国铜价的影响是显然的。对沪铜和现铜的效应分别达到了0.48和0.46，对lme的影响也达到了0.33，可见中国经济对于铜价的影响已经有所提升了，正如黄健柏，李琼鹤（2011）的文章中指出的，中国经济对于世界铜价即lme铜价的影响不是主要的，但是中国经济在其中的作用确实有所增加，尤其是对国内铜价的影响力在逐渐增强。同时沪铜对于lme铜的路径系数达到了0.68，大于lme对于shfe的系数0.59（见图4），由此可见，沪铜和中国经济对于世界铜价的影响确实在增加，且随着中国经济的发展，这种影响会继续增大。同时，ppi指数对沪铜的直接效应大于间接效应，说明ppi对于沪铜的单向引导作用，同时其通过沪铜对国内现货铜和lme铜的价格产生的间接效应也是比较显著的。

不能忽视的是美国工业生产指数对于沪铜和现铜的影响，这两个效应分别达到了0.31和0.36，可见美国经济对于中国铜价的影响力。虽然美国经济处于后次贷危机时代，但是美国经济的国际影响力依然存在，它对于中国铜价的影响力依然很大，甚至超过了中国经济的影响。虽然中国经济的影响力正在上升，但是美国经济对其他经济体的影响力还是不可小觑的。

综上所述，美元指数对于lme铜价具有重要的影响，同时通过lme铜对沪铜和国内现铜产生间接影响，但影响较小；中国pmi指数对于国内期现货铜有较大的影响，间接影响lme铜价，同时沪铜对于lme铜价的影响力在上升，表明中国经济对于世界铜价的影响力在增加；ppi对于沪铜确实有单向引导作用，且同时间接影响国内现货铜和lme铜的价格；美国工业生产指数对于国内铜价的影响是巨大的，但对世界铜价的影响力在减弱，表明美国经济对中国经济还有存在巨大的影响，但对世界经济的影响在减小。

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铜的化学分析方法范文篇9

新课程标准对电极电势等概念不做要求，在理论方面降低了知识的难度，因此在教学中只需借助氧化还原理论和金属活动顺序，以及物理学中的电学知识，对有关问题进行定性介绍和分析。

二、教材分析

《化学反应原理》第一章着重研究了化学反应与能量的关系，而第四章电化学基础着重研究化学反应与电能的关系，二者都属于热力学研究范畴。原电池作为电化学的基础，利用其原理可制成多种电池，另一个重要意义是从本质上弄清金属的腐蚀，找到金属防护的方法。

三、教学重点和教学难点

重点：进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应方程式和电池反应方程式

难点：原电池的工作原理。

四、三维目标

知识与技能目标：进一步了解原电池的工作原理，写出电极反应方程式。

过程与方法目标：（1）通过原电池实验的观察和分析，体会化学反应原理的形成过程；（2）通过原电池实验的探究，掌握解决问题的方法。

情感态度与价值观目标：（1）通过学习原电池联系社会、生活与实践，提高学生的学习兴趣；（2）通过课堂探究活动，培养学生的探究能力，以及与人合作、交流的能力。

五、教学内容的处理

在处理教学内容时，把教学内容分为以下几个步骤：（1）在必修2“化学能与电能”的基础上进一步介绍原电池的组成和原理；（2）学生讨论且设计实验方案；（3）学生讨论并归纳总结出原电池中盐桥的重要性及其作用。

思路：引入新课（实验引入）、学生讨论分析、实验演示、多媒体演示分析、归纳总结、反馈检测、课堂小结。

六、教学方法和教学手段的选择

教学方法：实验探究式教学法。

教学策略：采用学生“自主—合作—探究”的学习模式。

教学手段：利用多媒体辅助教学，如演示原电池盐桥中离子的移动方向，使学生更直观地掌握化学原理。

七、学法指导

合作探究法、教师直接演示法、多媒体演示法。

八、教学过程分析

（一）复习

1.请大家回忆，原电池是怎样进行能量转化的？

2.原电池的形成是有条件的，大家还记得是什么条件？

（二）练习

请根据这幅图片，解释外电路电子流向、溶液中离子流向，写出该原电池的电极反应式和电池反应方程式。

（三）学生动手练习

1.探究问题：探究锌—铜—硫酸铜溶液原电池。

（1）总的离子反应方程式

Zn电极是极，其电极反应为，该反应是反应（填氧化反应或还原反应）；

Cu电极是极，其电极反应为，该反应是反应（填氧化反应或还原反应）。

（2）若电流计接入，预测该原电池反应现象是什么？

（3）请同学们动手进行上述实验，观察现象，并解释原因（请注意导线的正负极连接以及小组合作：实验员、观察员、记录员、官方发言人）。

2.学生活动

（1）实施方案。

（2）描述实验现象：（都有电流，但不稳定；两个电极上都有红色物质生成）随着实验时间的延续，电流表指针偏转的角度逐渐减小，最终没有电流通过，同时锌片表面逐渐被铜覆盖。

分析（学生或老师引导学生进行）：由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，在反应一段时间后，不可避免溶液中的铜离子在锌片表面直接还原，一旦有少量的铜在锌片表面析出，就在锌表面构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱（浓度降低也能使电流强度减弱）。

假设问题：这样的原电池能不能用来做电源？

过渡：如何才能使我们刚才设计的原电池产生持续稳定的电流呢？

提示：从不稳定因素着手（铜离子与锌片接触），作为原电池，其功能就是将化学能转换为电能，上述实验中在负极上的变化趋势影响了供电效率，是否可以设法阻止溶液中的铜离子在负极锌片上被还原？

（留给学生足够的时间让他们小组之间讨论，找到问题的原因。）

（3）交流原因，找到改进设想：将铜离子与锌分开。

提示根据原电池的形成条件：小组之间交流，选择合理的方案：

①若是导线，形成原电池时，在两极形成电荷堆积，导线上也会出现电子堆积，电阻致使电子不能畅通定向移动，无法形成持续稳定地电流；

②若是电解质溶液，外电路的电子定向移动，内电路离子也定向移动，构成一个内外循环的通路，就可以得到持续稳定的电流。

（4）论证实验可行性。

（5）实验，描述现象。

（6）写出两个半电池反应的电极方程式及总方程式：

（7）尝试让学生解释盐桥的作用（盐桥：充满饱和KCl溶液的琼脂）：

①使整个装置构成闭合回路，避免两溶液直接接触；

②平衡电荷。

铜的化学分析方法范文1篇10

工业污泥和垃圾农用、污水农灌、大气中的污染物沉降、含重金属矿质化肥和农药长期施用于农田等活动正以前所未有的速率增加土壤中重金属的累积[1-2]。在土壤重金属污染中，铜的污染越来越受到重视，其污染强度、范围日益扩大，农田土壤中全铜含量超标现象严重。铜虽是生物必需的营养元素，但适合植物生长的铜含量范围很窄。在中碱性土壤中，有效铜（DTPA浸提）低于0.2mg•kg-1时，作物就会发生缺铜症状；而土壤全铜含量超过60mg•kg-1时，需要进行环境风险评估[3]。一般来说，如何判定土壤中铜的有效性极为复杂，不但与反映铜储备量和潜在供应能力的全铜量有关，而且更与土壤中铜的土壤表面吸附-解吸平衡、沉淀-溶解平衡和络合-解离平衡密切相关[4-5]；对污染环境采取适合的管理方法与净化措施时，了解重金属的形态分布与吸附产物至关重要[5]。采取何种手段降低土壤中铜交换态比例，进而减少作物对铜的吸收一直是铜污染土壤治理的难点和热点。目前，人们对土壤铜的化学行为和铜污染土壤的修复做了大量研究工作。原位化学固定修复技术是治理土壤中重金属污染重要途径之一。通过向污染土壤中加入不同的钝化材料，调控铜在土壤中的赋存形态，降低其在土壤中的迁移性，从而降低其在植物中的累积[1]。钝化材料较为常用的主要有磷酸盐类、黏土矿物和氧化物类、石灰类等[4-8]。试验结果表明，铜可被土壤（矿物）专性吸附，与土壤有机质、铁铝氧化物等土壤重要组分有较强的亲和力，且结合态不被Ca2+、Na+等阳离子所代换，吸附量随pH值升高而增加。铜在土壤中的专性吸附行为依据土壤表面电荷，pH与离子强度等因素的变化而发生变化，在土壤（矿物、氧化物）表面形成复杂的吸附（沉淀）产物[7-8]，直接影响铜离子在土壤固-液间的分配，进而影响铜的植物有效性。可见，土壤（矿物、氧化物等）表面对铜离子的吸附解吸、沉淀溶解作用既是控制土壤中可溶性铜浓度的主要原因，也是控制土壤铜植物有效性的主要因素。不同钝化材料降低重金属有效性的机制存在差别，如石灰类主要是通过改变土壤pH、与金属离子结合形成碳酸盐沉淀而显著降低重金属的有效态含量。施用石灰会显著提高土壤pH，土壤有效镉含量下降至极低水平，籽粒苋吸收镉较对照下降约56%[9]；磷酸盐类物质主要通过改变土壤pH，与镉、铅形成溶解度很小的金属磷酸盐沉淀等显著降低镉在土壤中的有效性[8,10]；铁铝锰氧化物主要是通过自身具有对重金属强大的吸附容量，与重金属产生化学专性吸附后，将其较稳定地固定到氧化物晶格层间，从而降低重金属的有效态含量。Liu等[11]发现赤泥对Cd、Cu及Zn等重金属有很强的吸附容量，达22250mg•kg-1以上。Lombi等[12-13]也证实赤泥可显著降低重金属的可交换态含量、迁移性和生物毒性。近年来，国内外利用工业副产品、黏土矿物粉末和农用碱性物质等钝化材料原位钝化镉、铅污染土壤等方面进行了较多的研究，但对于铜的研究较少，探讨钝化材料影响铜在土壤中赋存形态与有效性的研究较为缺乏，对其相关作用机制也鲜有报道。本研究红壤为试验土壤，探讨3种钝化材料对铜在土壤中的有效态含量变化及小油菜吸收铜影响，为铜污染农田筛选适宜钝化材料提供科学依据。

1材料与方法

1.1供试材料

供试土壤为红壤，黏粒矿物以高岭石为主，含有较多的氧化铁和氧化铝，采自湖南祁阳中国农业科学院红壤试验站（N26°45′，E111°52′）。红壤基本性质如下：pH（H2O）5.42，w(全氮)=0.87g•kg-1，w(速效磷)=6.0mg•kg-1，w(全磷)=0.44g•kg-1，w(速效钾)=70mg•kg-1，w(有机质)=14.9g•kg-1，w(黏粒)=38.3％，b(CEC)=5.9cmol•kg-1，w(游离铁)=10.1％，w(游离铝)=24.5％，w(速效铜)=0.22mg•kg-1等，具体测定方法参见土壤农业化学分析方法[14]。红壤风干后过5mm筛备用。采用逐步稀释法培制铜污染红壤；向红壤加入硝酸铜溶液，使铜含量达到50mg•kg-1（低铜）、100mg•kg-1（高铜）。红壤水分保持在田间持水量的60%~70%，室温、避光条件下平衡培养7周后，风干混匀备用。供试钝化材料为赤泥，硼泥，钙镁磷肥，钝化材料的粒径小于100μm。钝化材料的基本性质见表1。具体分析方法参见土壤农业化学分析方法[14]。供试蔬菜为小油菜，品种为四月慢；购自济南新科种业开发有限公司。

1.2试验设计

采用盆栽试验。钝化材料用量分别为赤泥（0.5％、1.0％和2.0％）、硼泥（0.5％、1.0％和2.0％）；钙镁磷肥用量按土壤外源铜加入量确定，磷铜物质的量比确定为3∶1（低磷），4∶1（高磷）。试验采用塑料桶，直径11cm，高9cm，每桶装土1.0kg。添加尿素使各处理氮用量一致。随机放置，重复4次，每盆留苗3株。小油菜生长期间，按重量法，每天以去离子水补充水分，其他按常规管理。出苗7周后收获。盆栽试验在农业部环境保护科研监测所网室内进行。

1.3土壤铜有效态提取

称取过2mm筛的风干土5.00g，放入50mL塑料瓶中，加入25mL浓度为0.05mol•L-1的EDTA，密封后置于往复振荡器中，在(25±0.5)℃下以180r•min-1振荡2h，以whatmanNo.42滤纸过滤，用原子吸收光谱仪（Jena-ZEEnit700）测定滤液中的铜含量。

1.4植物铜含量分析

采集有代表性的小油菜整株样品。先用自来水小心洗净根系泥土，然后用超纯水清洗整个植株，用吸水纸吸干表面水分，将植株根系、茎叶分离，样品在105℃杀青20min，70℃烘至恒质量，粉碎过100目筛。植物样品用微波消解仪（MARS，CEM）消解完全后，用原子吸收光谱仪（Jena-ZEEnit700）测定Cu含量，以国家标准物质（GBW07603GSV-2）为内标控制样品分析质量。

1.5数据处理

采用Excel2003，SPSS16.0统计软件进行数据处理，并利用新复极差法（Duncan法）进行差异显著性检验（P<0.05）。

2结果与分析

2.1不同钝化材料对土壤有效态铜的影响

在不同铜污染水平下，赤泥等3种钝化材料及其不同施用量对土壤有效态铜质量分数的影响明显不同，在不同程度上降低了土壤中有效态铜的质量分数（表2）。其中，在高铜污染水平红壤上，施用高量赤泥、硼泥处理降低效果最为明显，较对照处理降低了41.48%，44.44%。在低铜污染水平红壤，施用高量赤泥处理降低效果最为明显，较对照处理降低了35.83%。不同用量钝化材料对土壤有效态铜质量分数的影响效果不同。其中，在高铜污染水平红壤上，不同用量赤泥处理间差异显著（P<0.05），高量赤泥处理的土壤有效态铜质量分数较低量赤泥处理降低了25.01％；在低铜污染水平红壤上，不同用量赤泥处理间差异显著（P<0.05），中量赤泥处理的土壤有效态铜质量分数较低量赤泥处理降低21.73％；显示高用量赤泥会在一定程度降低土壤有效态铜质量分数。在高铜污染水平红壤上，不同用量硼泥处理间差异显著（P<0.05），高量硼泥处理的土壤有效态铜质量分数较低量硼泥处理降低11.8%；在低铜污染水平红壤上，不同用量硼泥处理间差异不显著（P>0.05）。在高铜污染水平红壤上，不同用量钙镁磷肥处理间差异虽不显著（P<0.05），高量钙镁磷肥处理的土壤有效态铜质量分数较低量钙镁磷肥处理降低22.59%；在低铜污染水平红壤上，不同用量钙镁磷肥处理间差异不显著（P>0.05），但随着钙镁磷肥施用量增加，土壤有效态铜质量分数有降低的趋势。在高、低铜污染水平红壤上，硼泥与赤泥联合施用，会提高土壤有效态铜质量分数。从试验结果综合看，钝化材料降低土壤有效态铜质量分数的效果次序为高量硼泥≈高量赤泥>中量硼泥≈中量赤泥>低量硼泥≈低量赤泥>高量钙镁磷肥>低量钙镁磷肥。

2.2不同钝化材料对空心菜生物量的影响

施用钝化材料会在不同程度上影响小油菜的生长，与污染对照相比，赤泥等3种钝化材料及其不同施用量对小油菜的干物质质量均有一定的影响（表3）。施用钝化材料会在不同程度上促进小油菜生长，增加其生物学产量。其中，在高铜污染水平红壤上，施用高量赤泥与钙镁磷肥处理小油菜干物质量增加最为明显，分别增加786%，627%；在低铜污染水平红壤上，施用高量赤泥处理小油菜干物质量的增加最为明显，增加1197%。在高、低铜污染水平红壤上，不同钝化材料对小油菜生长影响的效果不同，施用赤泥明显增加小油菜的生物量；施用硼泥的效果最差。在高、低铜污染水平红壤上，不同用量赤泥处理间差异显著（P<0.05），高量赤泥处理的小油菜干物重较低量赤泥处理增加25.01％；在低铜污染水平红壤上，不同用量赤泥处理间差异显著（P<0.05），高量赤泥处理小油菜的干物质量较低量赤泥处理增加473％；显示高用量硼泥会在一定程度抑制小油菜生长；在高铜污染水平红壤上，不同用量硼泥处理间差异不显著（P>0.05）。在红壤上，随着铜污染质量分数增加，小油菜的生长明显受到抑制。当铜污染质量分数为100mg•kg-1时，对照处理的小油菜完全不能生长。

2.3不同钝化材料对小油菜吸收铜的影响

在高、低铜污染水平红壤上，赤泥、硼泥等3种钝化材料在不同程度上均能降低小油菜地上部铜的质量分数（图1）。其中，在低铜污染水平红壤上，施用高量赤泥、高量硼泥与硼泥-赤泥联合施用处理降低铜质量分数的效果最为明显，与污染对照相比，小油菜铜质量分数分别降低82.64%，72.71%，85.14%；在高铜污染水平红壤上，施用高量赤泥、高量硼泥与硼泥、赤泥联合施用处理降低铜质量分数的效果最为明显，小油菜铜质量分数分别为36.37，53.52，36.32mg•kg-1。显示上述钝化材料在降低小油菜地上部铜质量分数均有一定的效果。钙镁磷肥处理可以降低小油菜地上部铜质量分数，但降低效果明显低于其他钝化材料。在高、低铜污染水平红壤上，不同用量钝化材料对小油菜地上部铜质量分数的影响效果有所差异（图1）。高、低铜污染水平红壤上，赤泥处理间差异显著（P<0.05），随着赤泥用量增加，小油菜地上部铜质量分数逐渐降低，高量赤泥处理小油菜地上部铜质量分数较低量赤泥降低57.36%、35.08%。高、低铜污染水平红壤上，硼泥处理间差异显著（P<0.05），硼泥用量的增加，降低了小油菜地上部铜质量分数，高量硼泥处理小油菜地上部铜质量分数较低量硼泥降低40.01%、33.79%。高铜污染水平红壤上，钙镁磷肥处理间差异显著（P<0.05），高量钙镁磷肥处理小油菜地上部铜质量分数较低量钙镁磷肥降低35.84%。

3讨论

在偏酸性土壤中，施入钝化材料如钙镁磷肥、石灰、粉煤灰等会降低重金属对作物的毒害作用，促进作物对养分的吸收，提高作物产量。肖振林等[15]的研究结果表明，施用钙镁磷肥、猪粪、粉煤灰等可促进小白菜的养分吸收，提高小白菜产量。本试验中，施用不同钝化剂后，小油菜的生物量均有不用程度的增加。不同的钝化材料对小油菜的生长影响有所差异，这可能与改良剂自身的特性以及施用量有关。其中，施用赤泥处理的效果最好，这是因为赤泥、硼泥在改善小油菜铜毒害的同时，还会为小油菜生长提供钙、铁、硼等促进植物生长的有益元素。

植物对铜的吸收受如pH值、CEC、有机质以及离子间的作用等诸多因素影响，而钝化材料可以改变这些因素，影响土壤中铜的有效态，进而影响植物对铜的吸收。其可能的机理在于钝化材料会改变土壤的pH值。土壤表面性质的改变或土壤溶液pH变化都会影响土壤对重金属（如铅、镉）吸附作用[6-8,16]。研究表明，磷肥施入土壤后，磷酸根被土壤吸附后会改变土壤表面的性质，每吸附一个H2PO4-，会净释放一个OH-；引起土壤胶体表面负电荷增加或土壤溶液的pH升高；赤泥施入土壤后，会明显提高土壤pH值[17]。Gray等[18]的研究发现添加5%赤泥会使土壤的pH增加4个单位左右。在本实验中，添加钝化材料后，小油菜地上部的铜质量分数均降低（图1）。这是由于赤泥、硼泥的碱性较强（pH>10），赤泥添加到土壤中后，会导致土壤中的pH显著上升，铜的有效性降低所致。

钝化材料施入土壤后，通过调节土壤理化性质以及沉淀、吸附、络合等一系列反应，改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，降低其在土壤中可移动性。在本试验中，添加3种钝化材料均会降低土壤有效态铜的质量分数（表1）；其中，高量赤泥、硼泥处理的土壤EDTA提取态铜质量分数最低。一般来说，EDTA提取态的重金属铜包括交换态和水溶态、络合态的铜；赤泥、硼泥主要是通过改变土壤pH值与自身具备的吸附能力来降低铜的有效态质量分数。Liu等[11]发现赤泥对Cd、Cu及Zn等重金属有很强的吸附容量达22250mg•kg-1以上。Lombi等[13]也证实赤泥可显著降低重金属的可交换态质量分数、迁移性，同时指出铁铝氧化物对重金属产生化学专性吸附并可将其较稳定地固定到氧化物晶格层间。磷酸盐通过改变土壤表面电荷数量，增加土壤/矿物对重金属的吸附或与重金属在土壤表面形成共生沉淀[19-21]。冯磊等[22]研究表明，施加磷矿粉后，红壤中可溶态Cu质量分数较对照下降了4.24%。

植物对铜的吸收主要取决于土壤中有效态铜含量，有效态含量受土壤环境诸多因素的影响，主要包括黏土含量、pH值、CEC、溶解性有机质和离子交互作用等等。钝化材料由于其特有的结构和性质，可以改变土壤微环境，进而影响土壤中铜的有效态和植物对铜的吸收。本试验中，高量的赤泥、硼泥-赤泥联合施用降低植物铜吸收最好，与其降低土壤铜有效态含量基本一致。在降低土壤有效态铜的同时，赤泥、硼泥含有的钙、硼和铁，对植物吸收铜可能起到一定的拮抗作用。磷酸盐可与重金属通过共沉淀作用在土壤矿物、植物根表面和植物体内形成磷酸盐沉淀，降低重金属在植物体内的吸收和迁移。因此，相对赤泥和硼泥钝化材料来说，在铜污染红壤上，钙镁磷肥并不是优先选择。

4结论

（1）3种钝化剂降低土壤EDTA提取态铜含量有明显作用。其中，在高铜污染水平红壤上，施用高量赤泥、硼泥处理降低效果最为明显，较对照处理降低了41.48%，44.44%。在低铜污染水平红壤，施用高量赤泥处理降低效果最为明显，较对照处理降低了35.83%。髙量赤泥处理降低土壤铜有效性的效果最佳。

铜的化学分析方法范文篇11

关键词：原子吸收法；表面活性剂；氯代十六烷基吡啶；浮选；铜

中图分类号：O657文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）01-0021-03

1概述

（1）我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）、《农田灌溉水质量标准》（GB5084-1992）及《污水综合排放标准》（GB8978-1996）等标准，均将铜列入主要的重金属污染因子之一。目前，铜的常用分析方法大多为原子吸收法、比色法、极谱法等，这些方法以原子吸收法测定，较快速，干扰少，且试剂对环境和人体的污染危害小。探索提高原子吸收法测定铜的灵敏度和准确度，是一项很有意义的工作。

（2）直接吸入火焰原子吸收法测定铜的灵敏度为0.04mg/L。为降低检出限，可预选进行富集再以AAS法测定，如萃取法AAS法、离子交换法AAS，此外还有石墨炉AAS法。二甲酚橙—离子表面活性剂CPC

分光光度法曾用于钢铁、合金、铁矿石中微量铜的测定。本文以XO—CPC—NH4Cl浮选法富集水样中铜并以AAS法测定，探索适宜的分析条件。

（3）实验表明该方法灵敏度可达0.0067mg/L，线性范围0.013～0.167mg/L，且稳定性好，抗干扰力强，回收率达85%～105%，设备简易，操作方便，并已成功地用于工业废水、自来水中微量铜的测定。

2.2主要试剂

（1）N2。

（2）铜标准贮备液：称取0.1000g高纯金属铜，溶于少量1∶1（V/V）硝酸中，用1%硝酸稀释至100mL，移入聚皿氟乙烯或聚乙烯瓶中贮存，铜浓度为1.000mg/mL。

（3）10?g/mL铜标准使用液：用蒸馏水将铜标准贮备液稀释成10?g/mL铜标准使用液。

（4）0.1%二甲酚橙：称取0.1g二甲酚橙（A.R）溶于100mL水中即得。

（5）1%氯代十六烷基吡啶（CPC）：称取1g氯代十六烷基吡啶（C.P），加入乙醇10mL及少量水溶解，用水稀释至100mL，摇匀，备用。

（6）1%CTMAB（十六烷三甲基溴化铵）：称取1gCTMAB（C.P.），加入乙醇25mL和少量水溶解，用水稀释至100mL，摇匀，备用。

（7）1%四丁基溴化铵水溶液。

（8）NH3—NH4Cl缓冲液（pH=9）：称取17.5g氯化铵（A.R.）溶入少量水中，再加入12mL浓氨水，混匀，用水稀释至250mL，摇匀，备用。

（9）四硼酸钠—盐酸缓冲液（pH=9）。

（10）其他试剂：正丁醇（A.R.）、丙酮（A.R.）、乙醇（A.R.）、二甲基酰胺（A.R.）。

2.3实验方法

3.4表面活性剂选择

参考文献

[1]国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法（第四版增补版）[M]．北京：中国环境科学出版社，2002．

[2]李盛亮，等．原子吸收光谱法[M]．上海：上海科学技术出版社，1989．

铜的化学分析方法范文篇12

本文讨论的误解问题根据两个众所周知的氧化还原定义,试图通过分析和比较这些错误的答案并提出了化学教育的途径,对于误解的存在确保一些预防和挑战。

在课堂开始时孩子们带来了很多好的意见:对于燃烧过程他们的陈述是:“燃料会完全消失;有些东西进入空气中;蜡烛燃烧完全;煤燃烧,发出光并且留下灰烬”。研究气体及其属性的孩子说到“气体没有重量;当热空气上升时水蒸发,使空气改变;对于做饭和加热来说是气体是必要的;气体可能会爆炸”。通过良好的观察,孩子没有教师,就无法抓住科学理念;他们将舍弃教师的科学理念,仍然使用从日常生活经验中得到的前概念。教师必须知道那些前概念,做好有关的金属和金属氧化物质量比的实验,应该标注出各种气体的密度来帮助孩子们转变观念,实现“概念转变”。

由于没有年轻人知道在氧化还原反应中氧传递燃烧过程的历史解释方法也不知道他们从日常生活中的氧化还原反应中的电子转移概念,想要教好这些问题就要成功抓住那些科学思想。实证调查显示,然而,可以找到“自制的误解”或“学校的误解”。在分析和知识这样的想法后,应该可以设计教学方式和行为方式,成功的防止已知的误解并且传达科学概念。一些误解应参考。

氧化还原和氧转移。在许多学校的氧化还原课程,有氧燃烧作为指导课程的第一思想。

即使在高中成绩优秀的学生中有存在误区,只是伴随着科学术语:“与铜的硫酸盐溶液结合;硫酸铜;铜原子吸引电子;铁钉能吸收离子溶液”。这些言论表明,学生想要使用科学术语。

问题1:

将铁钉浸没在硫酸铜溶液中,一分钟后,观察到一个有铜涂层的铁钉,解释这个现象。

总共有34%的学生使用氧化还原反应(氧化、还原)和电子转移的术语,14%学生使用的术语不通顺。大多数学生使用常见的反应方程来说明反应,但通常有错误。正确答案大都如出一辙:“铜比铁更不活泼,因为铜牢牢停留在铁钉上,这意味着,硫酸铜溶液中的Cu2+离子浓度降低,形成了铜的氧化还原反应”。

60%以上的反应都存在有缺陷。在许多情况下,一方面学生不能加以区分,铜和硫酸铜,另一方面,没有物质和颗粒:“铜离子从带有铁钉的溶液中析出”。高一年级的一些学生认为金属涂层防锈:“有铜颜色的物质是铁生锈;腐蚀铁钉使之生锈;通过浸泡在硫酸铜溶液中是铁钉生锈”。其他人认为,没有发生反应产生的现象是磁相互作用的结果:“铁钉吸引硫酸铜溶液中的铜;铜从溶液中析出是铁钉的磁性”。

“从硫酸铜溶液中,染色、沉淀、粘贴元素铜,铜原子、铜离子、铜的电子”涉及到许多答案:“铜颗粒沉积在铁钉表面上;饱和硫酸铜溶液结合铁钉上的电子;铜离子沉淀,铁钉的涂层就形成了”。数据分析表明,大约有一半的学生每天都是是通过使用他们熟悉的语言描述现象观点。

在学校学生的误区,因为它们不能区分离子和原子:“硫酸铜溶液反应为为铜;铜从溶液和铁钉的反应中析出;铁和硫酸铜的反应是氧化还原反应,电子从铁转移到CuSO4,析出铜”。

对于一些学生似乎还并不明确,铜元素的存在对于发生氧化还原反应来说是非常必要的,在他们的脑海中铜已经出现构成元素:“铜将硫酸铜溶液化合,析出铜沉淀在铁钉表面”。缺少盐溶液中存在的离子的想法;那些学生分不清离子原子铜、硫酸铜溶液以及铁。

这第二个任务是确定如何用自己的概念教授学生理解金属氧化还原。特别是,我们想知道现在学生是否知道简单的氧的定义和电子转移理论,在何种情况下何种程度下他们能辨别物质、原子、离子、分子。

问题2:

一块薄铜片装入一个小信封内折叠起来,用大火加热:外面的纸变成黑色,打开信封里面的铜没有变化。

A.发生燃烧反应

B.黑色是烟尘导致的

C.发生了氧化还原反应

D.铜原子颜色发生改变

解释你的答案:

实验表明[B]是最有吸引力的选择,有59%的人选择,只有21%的人选择正确的答案[C],选择[A]和[D]的比例为18%和4%。大多数的选择[B],很大程度上结合了[A]和[C],这样的原因可能是缺乏实际的实验——显然,许多学生不知道“大火”,这意味着什么。选择[B]的解释如下:“火焰/通过燃烧/火形成烟灰,铜的氧化形成了外在的保护膜,形成的烟是氧化铜颗粒”。

基于历史的氧化还原概念。因为这是在所有的指南和教科书规定,一个必须考虑的指令,接触氧化还原概念延伸尽可能少的方法。学生能理解历史改编的理论已经落伍后,扩展更换新的理论。在他们自己的课程,他们可以接受的“氧转移”扩展到电子转移是合理的。

另一方面,在开始教授本科目没有“氧化还原’’一词,用的是它的引申意义。由于氧化(金属+金属氧化物)和(还原氧化银+氧气)最初被单独定义,氧化还原观点显得可有可无;为铁还原氧化铜反应这样标注就足够了:铁被氧化为氧化铁,氧化铜被还原为铜。然而,如果反映只是这样一句话,不能进入“0原子、0分子、02-离子改变生成物”的困难。选择一个模型图显示重组“粒子”,例如在碳还原氧化铜反应,你可以解释一下“组合碳粒子、氧粒子和释放的铜粒子”。

氧化还原概念扩展。如果成功的教学对于物质论据是可行的,最小的颗粒和化学符号彼此不同。Johnstone创建了“化学三角”,提出了三个层次的解释:“我们三个层次的思想:宏观和有形,亚微观的原子和分子,使用符号和数学表示。他愚蠢的介绍心理学上学习着的三个层次。在这里导致了许多误区。见多识广的化学家能保持这三大平衡,但学习者不行”。特别是Gabel指出,教师要从宏观层面直接到表现层面,学生没有机

会了解这个概念:“了解化学的主要障碍不是三个层次代表物的存在。是化学导论主要发展最抽象的层次一符号级上”。如果决定要知道错误想法应包括在课堂上教学最大化的成功了。在讨论非正常燃烧的概念,他们讲氧气烧瓶中放入几块碳,称量重量并保持封闭平衡。然后他们尽可能强加热烧瓶,碳片开始燃烧,摇晃烧瓶碳片消失。冷却烧瓶,碳和氧气反应生成二氧化碳,石灰水进行试验并且质量守恒。碳与氧反应所示的模型图纸和方程式。这些实验,他们试图在学生的认知结构达成一个“概念转变”。他们回到已知概念和与学生认识到的碳氧反应新的概念模型进行比较:“碳反应完全,碳和烧瓶重量比反应前小”。

氧化还原反应的条件,氧化还原反应,是理解化学的中心一他们必须了解最深。用氧化还原的想法,年轻人能解释很多日常生活现象:燃烧现象,铁和其他金属腐蚀生锈,高炉炼铁,电解铝,电池、蓄电池电能的生产。