Kupferkathode ist eine Form von Kupfer mit einer Reinheit von 99.95 %. Um Verunreinigungen aus Kupfererz zu entfernen, wird es zwei Prozessen unterzogen, dem Schmelzen und der Elektroraffination. Das resultierende, fast reine Kupfer ist ein ausgezeichneter Leiter und wird oft in elektrischen Leitungen verwendet.
Im Boden liegt Kupfer nicht in reiner Form vor. Vielmehr ist es Teil einer Verbindung. Eine der häufigsten Arten von Kupfererz ist eine Mischung aus Kupfer, Eisen und Schwefel. Dieses Erz wird Chalkopyrit genannt. Nachdem das Erz abgebaut wurde, wird es in einem Ofen auf 2,012 ° F (1,100° C) erhitzt. Bei dieser Temperatur reagiert Sauerstoff mit dem Eisen im Erz und verwandelt das Erz in drei Stoffe, Eisenoxid, Schwefeldioxid und Kupfersulfit.
Nachdem das meiste Eisen aus dem Kupfererz entfernt wurde, wird das Kupfersulfit, auch Kupferstein genannt, einem hohen Sauerstoffgehalt ausgesetzt. Der Kupferstein befindet sich noch in geschmolzenem Zustand und der in den Ofen geleitete Sauerstoff kann sich mit dem restlichen Schwefel verbinden, wodurch mehr Schwefeldioxid und 99% reines Kupfer entstehen.
An dieser Stelle kann das raffinierte Kupfer für Waren verwendet werden, die keine hohe Leitfähigkeit erfordern, aber das Kupfer kann durch den Elektroraffinationsprozess weiter zu Kupferkathoden raffiniert werden. Viele der verbleibenden Verunreinigungen im Kupfer sind Spuren anderer Mineralien, einschließlich Nickel, Silber und Gold. Diese Spurenelemente werden während der Elektroraffination gesammelt.
Bei der Elektroraffination wird das zu 99 % reine Kupfer in eine Lösung aus Schwefelsäure und Kupfersulfat eingebracht. Die Bleche aus unreinem Kupfer werden neben Materialien aufgereiht, auf denen reines Kupfer abgeschieden wird. Der Strom wird durch die unreinen Kupferplatten, die Anoden genannt, in die Tanks geleitet und durch das gebildete reine Kupfer, auch Kupferkathode genannt, wieder verlassen. Verunreinigungen im Kupfer sinken entweder auf den Boden der Tanks oder steigen an die Oberfläche, wenn Ionen aus reinem Kupfer durch die Lösung zu den Kathoden wandern.
Als hervorragender Strom- und Wärmeleiter wird die Kupferkathode häufig zur Herstellung von Kupferdraht verwendet. Die biegsame Natur von Kupfer macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für elektrische und Audiokabel, die dünn und flexibel sein müssen. Neben Draht wird Kupferkathode auch zur Herstellung von Kupferkuchen verwendet, dessen Dicke von dünnen Folien bis hin zu dicken Platten reicht. Barren aus elektroraffiniertem Kupfer können auch zur Herstellung von Legierungen wie Bronze verwendet werden.