CN103894621A - 利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，该方法利用葡萄糖、纤维素等碳水化合物生物质，在150~400°C的水热条件下，反应1.5~6h，可以得到纯度大于99%的Cu亚微颗粒，同时，碳水化合物生物质转变为乳酸、乙酸等有机酸及乙二醇、丙二醇等二元醇。该方法与现有CuO制备Cu技术相比，可在较低的温度快速实现CuO到Cu的高效转化，不需要使用H₂、石油气、重油、焦炭等还原剂，避免了H₂的运输、贮存及CO₂气体的排放。而且，在获得Cu的同时，还得到乳酸、乙二醇等高附加值化学品。该方法为低碳冶炼技术中绿色还原剂的开发及碳水化合物生物质资源化利用提供了新思路。

Description

利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法

技术领域

本发明涉及一种利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，属冶金工程技术领域和生物质资源化利用技术领域。

背景技术

传统的铜冶炼一般可以分为两种，即火法冶炼（Pyrometallurgy）和湿法冶炼（Hydrometallurgy）。前者又称为干式冶金，是把含铜矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，进行所需的化学反应，从而分离出粗铜，然后再将粗铜精炼。从节能环保的角度看，火法冶金存在的主要问题是需要较高的温度（一般大于1000 °C），在加热一些含硫等矿物时会有低浓度难处理的SO₂气体产生，粉尘也容易被排放到大气中，并使用氨水、重油、石油气、碳甚至氢气作为粗炼的还原剂，是一种高耗能高污染的冶炼方式。目前，火法冶炼的主导地位正逐步被湿法冶炼所取代。

传统湿法冶炼是用酸液从铜矿石中浸取铜，然后用溶液电积等方法制取铜，应用在低品位、难熔化或微粉状的矿石。典型的湿式冶炼的工艺流程是将开采后的铜矿石粉碎，用稀硫酸淋洗，然后用LIX-64（2-羟基-5-十二烷基苯甲酮肟）等有机萃取剂萃取以富集铜。电解富集后的铜液，铜在阴极沉积。控制酸度，可使90 %的铜循环于溶剂萃取-电积单元，最终得到高纯铜。这种湿法冶炼虽然不会有粉尘、SO₂产生，但是需要用硫酸作为浸取剂，酮肟类有机试剂作为萃取剂，存在环境污染风险，而且电积时电能消耗巨大，生产周期较火法长，工艺的适用性差。

随着环保与低碳观念的深入，人们对金属冶炼过程的高能耗和高污染越来越关注，迫切需要高效、低碳、环保的冶炼工艺。自然界中金属多以氧化物或硫化物的形式存在于矿石中，如果能用廉价的还原剂低温直接还原这些氧化物或硫化物，则有望实现金属绿色冶炼的突破。

生物质是地球上存量最为丰富的可再生资源，它来自于太阳能，通过植物的光合作用形成种类繁多的物质，其中以碳水化合物居多。由于生物质具有再生循环、用途广泛、碳中性的特点，其资源化利用研究逐渐受到人们的关注。碳水化合物生物质主要由糖类物质组成，它们是多羟基的醛或酮。显然，醛基、酮基、羟基都是具有还原性的官能团。因而，环境友好、存量丰富、可再生的碳水化合物生物质可以直接用作金属化合物的还原剂。

葡萄糖、果糖等糖类易溶于水，可以较快的参与到均相反应中。而纤维素分子结构有些特别，X射线衍射和电子显微镜研究表明，纤维素分子形成的分子束的直径大约是3 nm，分子之间通过氢键链接，每一个小束上大约有30个分子，具有很强的结晶性质。所以在常温下，纤维素几乎不溶于水，也没有还原性。水热技术可以很好的解决纤维素还原性的瓶颈。一方面，在高温水中，纤维素的氢键被有力的削弱，另一方面，高温水具有较高的离子积（K _w ），可以促进纤维素水解为具有还原性的纤维二糖或葡萄糖。因此，水热技术可以扩大生物质还原金属化合物的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法。该方法利用葡萄糖、纤维素等碳水化合物生物质，在150~400 °C反应1.5~6 h，可以得到纯度大于99%的Cu微米颗粒。同时，碳水化合物转变为乳酸、乙酸等有机酸及乙二醇、丙二醇等二元醇。

本发明的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的具体方法可以如下：将物质的量为（1~5）:1的碳水化合物生物质与CuO加入到（0~2 mol/L）的碱液中（浓度以[OH^-]计），搅拌后转移至水热反应釜中，混合物在水热反应釜中的填充率通常优选为30 %~50 %。将水热反应釜密封，置于升至预设温度（150~400 °C）的烘箱内反应1.5~6 h。为保证混合的均匀，反应时反应釜可在烘箱内绕固定轴转动，转速例如约为2 s/圈（参见图2）。反应完成后，固体样品即为纯度大于99 %的铜，液体样品经过分离可以得到乳酸、乙酸等有机酸，乙二醇、丙二醇等多元醇。其中，Cu纯度的计算基于XRD数据，利用TOPAS 4.2软件进行基本参数法（Fundamental Parameter Approach, FPA）拟合而得，该纯度计算方法具有准确、简便、快速的特点。以上制备方法的具体实例中，固体原料碳水化合物生物质与CuO、液体原料（0~2 mol/L）的碱液（浓度以[OH^-]计）的混合方式可以为将固态的碳水化合物生物质与CuO加入（0~2 mol/L）碱液中，或将（0~2 mol/L）碱液倒入固态的碳水化合物生物质与CuO中，两种混合方式不产生本质差别。水热反应釜温度的控制方式、反应釜中物料混合的方式，除了上述的使用烘箱和绕固定轴转动外，还可以酌情采用本领域人员常用和熟知的其它任何方式。此外，也可以直接将所有物料加入具搅拌功能的水热反应釜中，在水热反应釜中进行搅拌混合等操作。反应装置除使用水热反应釜外，还可使用其它同类型设备。

所述的碳水化合物生物质，包括葡萄糖、果糖等单糖，蔗糖、麦芽糖等二糖，以及纤维素等多糖，以及富含纤维素的秸秆、谷物皮壳等农业废弃物；或木屑等森林采伐和加工剩余物；或废纸、甘蔗渣等城市纤维垃圾。所用的碱可选自包括NaOH、KOH、Ca(OH)₂等强碱以及NaCO₃、NaHCO₃、K₂CO₃、KHCO₃、CaCO₃、Ca(HCO₃)₂等弱碱的一种或几种，碱的浓度以[OH^-]计，在0~2 mol/L变化，当碱的浓度为0 mol/L时，即为纯水，碱液或纯水在反应后可以循环使用。当碳水化合物生物质为富含纤维素的秸秆、谷物皮壳等农业废弃物，或木屑等森林采伐和加工剩余物，或废纸、甘蔗渣等城市纤维垃圾时，需要经破碎至粒径为1 mm以下后，投入水热反应釜中，其投料量按各物质所含纤维素的百分含量折算。

该方法相对现有CuO制备Cu的技术，具有如下优点：

1. 可在较低的温度快速实现CuO到Cu的高效转化，节约能源；

2. 不需要使用H₂、石油气、重油、焦炭等还原剂，避免了H₂的运输、贮存及CO₂气体的排放；

3. 使用的碳水化合物生物质还原剂可再生、存量巨大、成本低廉；

4. 在获得Cu的同时，得到乳酸、乙二醇等高附加值化学品，实现了生物质的资源化利用；

5. 该方法为低碳冶炼技术中绿色还原剂的开发及碳水化合物生物质资源化利用提供了新思路。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

          图2为本发明实施例中所用反应装置图；

图3为本发明一些实例中不同温度下葡萄糖还原CuO反应3 h后固体产物的XRD图：(a) CuO原料；(b) 150 °C，0.4 M NaOH；(c) 220 °C，0.4 M NaOH；(d) 250 °C，无NaOH；(e) 250 °C，0.4 M NaOH；

图4为本发明一个实例中葡萄糖和CuO反应后液相产物的GC-MS谱图（250 °C，0.4 M NaOH，3 h）；

图5为本发明一个实例中葡萄糖和CuO反应后主要液相产物的HPLC谱图（250 °C，0.4 M NaOH，3 h）；

图6为本发明一个实例中葡萄糖和CuO反应后液相产物中有机酸产率（250 °C，0.4 M NaOH，3 h）；

图7为本发明一些实例中葡萄糖和CuO在不同NaOH添加浓度和不同反应时间反应得到的固相产物的XRD，其中，第一项表示NaOH添加浓度，第二项表示反应时间：(a) 0, 1.5 h; (b) 0; 3 h; (c) 0.05 M, 3 h; (d) 0.1 M, 3 h（250 °C）；

图8为本发明一些实例中不同条件下纤维素还原CuO固相产物的XRD：(a) 220 °C，0.4 M NaOH，1.5 h；(b) 250 °C，0.4 M NaOH，1.5 h；(c) 250 °C，无NaOH，3 h；

图9为本发明一些实例中纤维素和CuO在不加碱(a)及添加0.4 M NaOH(b)时，反应后液相产物的GC-MS图（250 °C，1.5 h）；

图10为本发明一些实例中纤维素和CuO在不加碱(a)及添加0.4 M NaOH (b)时，反应后的液相产物的HPLC图（250 °C，1.5 h）；

图11为本发明一个实例中纤维素和CuO反应后的主要液相产物分布（250 °C，0.4 M NaOH，1.5 h）；

图12为本发明一个实例中产物Cu粒径分布图。

具体实施方式

本发明的方法的工艺流程示意图请见图1，该方法的主要实质过程是将CuO颗粒、碳水化合物生物质粉末和碱液（或纯水）进行水热反应，并在反应结束后之后分离产物。

图2示出了本发明的以下一些具体实施例中所用反应装置的简图，该装置主要包括烘箱1及设置在烘箱1内腔中的水热反应釜2，其中水热反应釜2通过一电机3带动而绕设置在其中心的固定轴4转动。在实际生产中，实施本发明的方法还可以采用带搅拌桨的罐式反应釜进行反应。

本发明一些实例选取了自然界含量最为丰富的单糖葡萄糖和多糖纤维素进行了一系列实验研究，图3-图12为具有代表性的部分实验结果，其中图3-图12中各实验所用碳水化合物生物质与CuO物质的量比例均为5:3。

其中，图3为不同温度下葡萄糖还原CuO反应3 h后固体产物的XRD图：其中，(a)曲线为CuO原料的XRD图；(b)曲线为反应温度150 °C，NaOH碱液浓度0.4 M条件得到的固体产物XRD图；(c) 曲线为反应温度220 °C，NaOH碱液浓度0.4 M条件得到的固体产物XRD图；(d) 曲线为反应温度250 °C，无NaOH条件得到的固体产物XRD图；(e) 曲线为反应温度250 °C，NaOH碱液浓度0.4 M条件得到的固体产物XRD图。由图3可见，在150 °C下反应3 h后，出现Cu₂O的衍射峰，说明CuO已经开始部分还原（(b)曲线）。反应温度升至220 °C，其他条件不变，则CuO的衍射峰已经不存在，主要是Cu的衍射峰和较弱的Cu₂O衍射峰（(c) 曲线）。继续升高反应温度至250 °C，如果保持0.4 M的NaOH添加量，反应3 h后全部是Cu的衍射峰，43.3^○、50.5^○、74.2^○三处的衍射峰可归属为Cu立方晶（111）、（200）、（220）方向的衍射峰，说明此时固相中没有其他杂质，CuO全部转化为Cu（(e) 曲线）。如果在此温度下，不添加NaOH，则固相中仍有较弱的Cu₂O的衍射峰（(d) 曲线），表明NaOH对于葡萄糖还原CuO有促进作用。

图4为葡萄糖和CuO反应后液相产物的GC-MS谱图（反应条件为：250 °C，0.4 M NaOH，3 h）。图中可见，除乙酸（标号1）外，其余产物主要为环戊烯及甲基取代的环戊烯衍生物，它们是葡萄糖经过脱水缩合得到的产物。

图5为葡萄糖和CuO反应后主要液相产物的HPLC谱图（反应条件为250 °C，0.4 M NaOH，3 h）。图5中结果表明，反应完成后的液相中存在乙醇酸（标号1）、乳酸（标号2）、甲酸（标号3）、乙酸（标号4）、丙烯酸（标号5）等小分子有机酸。其中含量较多的是乙酸，产率为9.2 %，而乳酸的产率为3.9 %。

图6为葡萄糖和CuO反应后液相产物中有机酸产率（反应条件为250 °C，0.4 M NaOH，3 h）。图中可以看出，本实例的液态产物中有机酸产率较高，且其中乙酸产量最高。

图7为葡萄糖和CuO在不同NaOH添加浓度和不同反应时间时反应得到的固相产物的XRD，其中，以下每个标号中分项列出的第一项表示NaOH添加浓度，第二项表示反应时间：(a) 0, 1.5 h; (b) 0; 3 h; (c) 0.05 M, 3 h; (d) 0.1 M, 3 h，以上几种反应体系的反应温度均为250 °C。当不添加NaOH时，反应1.5 h，固相产物中有约8.6 %的CuO未被还原，主要产物为Cu，占71.6 %（(a)曲线）。延长至3 h，CuO全部还原为Cu₂O（16.5 %）和Cu（83.5 %）（(b)曲线）。添加0.05 M NaOH时，反应3 h，得到的固相产物主要为Cu，占96.1 %（(c)曲线），其余为Cu₂O，占3.9 %。而添加0.1 M NaOH时，得到的固相产物即全部为Cu（(d)曲线）。对比0.4 M NaOH添加时的还原（产物XRD为图3（e）曲线）可以发现，碱的浓度从0.1 M增加到0.4 M，还原速率变化很小，说明葡萄糖还原CuO时并非碱的浓度越高越好。这是因为较高浓度的碱高温下会与Cu反应，阻碍了还原反应的进行。

图8为不同反应条件下纤维素还原CuO固相产物的XRD，其中，以下所列各条目中第一个数值表示反应温度，第二个数值表示碱液浓度，第三个数值表示反应时间：(a) 220 °C，0.4 M NaOH，1.5 h；(b) 250 °C，0.4 M NaOH，1.5 h；(c) 250 °C，无NaOH，3 h。在反应温度为220 °C时，添加0.4 M NaOH，反应1.5 h，得到的是Cu₂O、Cu和少量CuO混合物的衍射峰，说明CuO尚未被完全还原，其中在15~25°之间的三个峰为纤维素微晶的特征峰，说明此时纤维素尚未完全分解（图8中(a)曲线）。反应温度提高至250 °C，反应1.5 h后，固相物质只有Cu和纤维素的衍射峰，说明此时CuO已经全部被还原为Cu（图8中(b)曲线）。如果不添加NaOH，250 °C反应3 h，得到的也全部是Cu的衍射峰（图8中(c)曲线）。可见，在水热条件下，非还原性糖—纤维素可以快速完全地将CuO还原为Cu。

图9为纤维素和CuO在不加碱(a)及添加0.4 M NaOH(b)时，反应后液相产物的GC-MS图（250 °C，1.5 h）。不添加NaOH时，检测到的液相产物主要是糠醛（标号11）、丙二醇（标号9）等醛、醇类物质。当添加NaOH后，糠醛的峰消失，说明在碱性水热环境中纤维素的分解产物中没有糠醛。此时的主要产物有乙二醇（标号9）、丙二醇（标号8）、丁二醇（标号7）等直链二元醇以及环戊醇衍生物。

图10为纤维素和CuO在不加碱(a)及添加0.4 M NaOH (b)时，反应后的液相产物的HPLC图（250 °C，1.5 h）。不添加NaOH时，液相产物中有较多的HMF（羟甲基糠醛）（标号7，~ 5 g/L），这是纤维素水解产物葡萄糖分子内缩合脱水的产物。当添加一定浓度的NaOH后，HMF的峰消失，而乳酸（标号3）、甲酸（标号4）、乙酸（标号5）等小分子有机酸的含量明显增加，其产率分别为5.2 %、2.6 %、7.6 %。

图11为纤维素和CuO反应后的主要液相产物分布（250 °C，0.4 M NaOH，1.5 h）。图中可见，各种有机酸产量较为均衡，其中乙酸产量最高。

图12为反应所得产物Cu的粒径分布图。测试采用激光粒度仪（干粉法），对葡萄糖(a)和纤维素(b)还原CuO得到的Cu颗粒（250 °C，0.4 M NaOH，反应3 h）进行了粒径测试，结果为三次测量的平均值。葡萄糖和纤维素还原CuO得到的Cu颗粒的平均粒径分别为1.46 μm (STD = 1.03 μm) 和2.52 μm (STD = 1.70 μm)。使用的原料CuO为200目，约70μm，表明反应得到的Cu为微米颗粒，粒径比原料CuO有明显减少，且粒径分布较为均匀。这为制备微米Cu颗粒提供了一种便捷的方法。

本发明所提供的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，可应用在炼铜、Cu颗粒加工中。众多富含碳水化合物的生物质作为绿色还原剂，可高效还原CuO为Cu。

下面结合一些具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1 葡萄糖还原CuO为Cu

葡萄糖是自然界中含量最为丰富的单糖，是绿色植物利用太阳能合成的初级有机物，来源广泛，价格低廉。本实施例中，葡萄糖可以用作炼铜工业中的绿色还原剂，实现CuO到Cu的高效转化。

葡萄糖还原CuO为Cu的方法举例如下：将葡萄糖与研磨好的CuO矿粉以5:3的摩尔比，加入到0.2 mol/L的碱液中，混合液置于带搅拌桨的罐式反应釜中，填充率约50 %。密封，250 ~400 °C反应2~3 h，之后固液分离，固体即为纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分馏或膜分离等方法，可以得到乙酸、乳酸、丙烯酸等高附加值化学品。

实施例2 纤维素还原CuO为Cu

纤维素是自然界中含量最多的生物质，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100 %，一般木材中纤维素占40 %～50 %。纤维素在碱性水热环境中是一种良好的还原剂，可以将CuO快速完全还原为Cu。

实际生产中，选用合适容量的罐式反应釜，将纤维素与CuO按物质的量2:1的摩尔比，加入反应罐中，并添加0.4 mol/L的碱液，罐填充率50 %。密封，250~400 °C反应1.5~2 h。反应后离心分离，可得到纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分馏或膜分离等方法，可以得到乙酸、乳酸、乙二醇等高附加值化学品。

实施例3 秸秆还原CuO制备Cu

秸秆，是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分，其中水稻的秸秆常被称为稻草、稻藁，小麦的秸秆则称为麦秆。在我国传统农业中，秸秆曾被广泛用作柴火，编织座垫、床垫、扫帚等家用品，铺垫牲圈、喂养牲畜，堆沤肥还田，甚至用于制作简易房屋的屋顶等，很少被直接浪费掉。但近二十年来，由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富，农村对秸秆的需求减少，大量秸秆的处理成为了一个严重的社会问题，虽然法律禁止，但很多地方农民仍然直接在田地里燃烧秸秆，引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。目前，我国秸秆年产量有6亿吨以上，如何资源化处理这些秸秆成为急需解决的问题。

秸秆中富含碳水化合物，其中纤维素的含量高达30 %以上，利用本发明，可将秸秆作为还原剂，还原CuO为Cu。具体的操作方法可以为：将秸秆粉碎到粒径1 mm以下，按30 %纤维素含量折算，纤维素与CuO按物质的量（4~5）:1，加入到0.4~0.6 mol/L碱液中，并一起置于带搅拌桨的罐式反应釜内，250~400 °C反应1.5~2 h。反应后，离心分离，即可得到纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分馏或膜分离等方法，可获得乙酸、乳酸、乙二醇等高附加值化学品。

通过本方法，将秸秆的污染转为秸秆的利用，实现CuO还原为Cu的同时，还获得有机酸和多元醇。

实施例4 稻壳还原CuO制备Cu

稻壳是稻米加工过程中数量最大的副产品，按重量计约占稻谷的20 %。以目前世界稻谷年产量56800万顿计，那么年产稻壳约11360万顿。我国1996~1997年稻谷年产量为26000万顿，年产稻壳约为3200万顿，居世界首位。稻壳中纤维素含量占40 %以上。资源化利用稻壳成为农村固体废弃物处理中的重要方面。

利用本发明中的方法，稻壳可以作为还原剂还原CuO制备Cu，具体操作方法可以为：将稻壳经粉碎到粒径1 mm以下后，纤维素含量按40 %折算，纤维素与CuO以（3~4）:1物质的量比，投入到0.4~0.6 mol/L的碱液中，搅拌混合，置于反应罐中，250 ~400 °C反应1.5~2 h。反应后，离心分离，即可得到纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分离，可获得乙酸、乳酸、乙二醇等高附加值化学品。

实施例5 木屑还原CuO为Cu

木屑是指木头加工时留下的锯末、刨花粉料。在我国，每年从山林采伐中生成的杂木及木材加工后产生的废弃木料、木屑约9亿吨，这些木质废料可以作为还原剂还原CuO制备Cu，具体操作方法可以为：将木屑粉碎至粒径1 mm以下后，按照其纤维素含量折算，纤维素与CuO按物质的量（3~4）:1比例，投入到（0.5~0.6）mol/L的碱液中，搅拌混合，置于反应罐中，250~400 °C反应1.5~2 h。反应后，离心分离，即可得到纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分离，可获得乙酸、乳酸、乙二醇等高附加值化学品。

实施例6 城市纤维垃圾还原CuO为Cu

城市纤维垃圾主要指富含纤维素的废纸、各类植物纤维，其可以作为还原剂还原CuO为Cu，既可以避免纤维垃圾污染环境，又能再利用这些有用资源。具体的处理方法可以为：将分类处理后的城市纤维垃圾粉碎到粒径1 mm以下，按照其纤维素含量折算，纤维素与CuO按（2~3）:1物质的量比，混合0.4 mol/L的碱液后，密封于水热反应罐中，250~400 °C反应1.5~2 h。反应后，离心分离，即可得到纯度大于99 %的Cu亚微粉粒。液体经过分离，可获得乙酸、乳酸、乙二醇等高附加值化学品。

在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。 

Claims (10)

1.一种利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：将物质的量比例为1~5:1的碳水化合物生物质和CuO与浓度以[OH^-]计的0~2mol/L的碱液混合，在150~400 °C水热反应1.5~6 h，反应后得到固体产物和液体产物的混合物。

2.根据权利要求1所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所述的碳水化合物生物质，选自葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维素、或富含纤维素的物质中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所述的富含纤维素的物质选自农业废弃物、森林采伐和加工剩余物，或城市纤维垃圾中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2或3所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：当碳水化合物生物质为富含纤维素的农业废弃物，和/或森林采伐和加工剩余物，和/或城市纤维垃圾时，需要将它们破碎至粒径1 mm以下。

5.根据权利要求1所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所用的碱选自无机强碱和/或无机弱碱中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所述的无机强碱选自NaOH、KOH、Ca(OH)₂的一种或几种；所述的无机弱碱选自NaCO₃、NaHCO₃、KCO₃、KHCO₃、CaCO₃、Ca(HCO₃)₂的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所用CuO为粒径 1 mm以下的颗粒。

8.根据权利要求1所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所述水热反应的温度为220-250 °C，以[OH^-]计的碱液浓度为0~0.5mol/L。

9.根据权利要求1或8所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：所述固体产物为纯度大于99 %的Cu，液体产物中含有小分子有机酸及小分子二元醇，液体产物经过分馏或膜分离，可得到相应化学品。

10.根据权利要求9所述的利用碳水化合物生物质还原CuO制备Cu的方法，其特征在于：固体产物Cu纯度的计算基于XRD数据，利用TOPAS 4.2软件进行基本参数法拟合而得。

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