銅的基本知識介紹

2021-03-03 21:22:42 字數 3582 閱讀 6834

銅是人類最早使用的金屬。早在史前時代,人們就開始採掘露天銅礦,並用獲取的銅製造**、式具和其他器皿,銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。銅是一種存在於地殼和海洋中的金屬。

銅在地殼中的含量約為0.01%,在個別銅礦床中,銅的含量可以達到3-5%。自然界中的銅,多數以化合物即銅礦物存在。

銅礦物與其他礦物聚合成銅礦石,開採出來的銅礦石,經過選礦而成為含銅品位較高的銅精礦.

一、效能

銅具有良好的導電性、導熱性、耐腐蝕性和延展性等物理化學特性。導電性能和導熱性能僅次於銀,純銅可拉成很細的銅絲,製成很薄的銅箔。純銅的新鮮斷面是玫瑰紅色的,但表面形成氧化銅膜後,外觀呈紫紅色,故常稱紫銅.

銅除了純銅外,銅可以與錫、鋅、鎳等金屬化合成具有不同特點的合金,即青銅、黃銅和白銅。在純銅(99.99%)中加入鋅,則稱黃銅,如含銅量80%,含鋅量20%的普通黃銅管用於發電廠的冷凝器和汽車散熱器上;加入鎳稱為白銅,剩下的都稱為青銅,除了鋅和鎳以外,加入其它金屬元素的所有銅合金均稱做青銅,加入什麼元素就稱為什麼元素,最主要的青銅是錫磷青銅和鈹青銅。

如錫青銅在我國應用的歷史非常悠久,用於鑄造鐘、鼎、樂器和祭器等。錫青銅也可用作軸承、軸套和耐磨零件等。

與純銅的導電性有所不同,借助於合金化,可大大改善銅的強度和耐鏽蝕性。這些合金有的耐磨,鑄造效能好,有的具有較好的機械效能和耐腐蝕性能。

二、用途

由於銅具有上述優良效能,所以在工業上有著廣泛的用途。包括電氣行業、機械製造、交通、建築等方面。目前,銅在電氣和電子行業這一領域中主要用於製造電線、通訊電纜和其他成品如電動機、發電機轉子及電子儀器、儀表等,這部分用量約佔工業總需求量的一半左右。

銅及銅合金在計算機晶元、積體電路、電晶體、印刷電路版等器材器件中都占有重要地位。例如,電晶體引線用高導電、高導熱的鉻鋯銅合金。最近,國際知名計算機公司ibm已採用銅代替矽晶元中的鋁,這標誌著人類最古老的金屬在半導體技術應用方面的最新突破.

80年代中期,美國、日本和西歐國家的精銅消費中,電氣工業所佔比重最大,中國也不例外。而進入90年代以後,國外在建築行業中管道用銅增幅巨大,成為國外消費銅的大頭.據位於紐約的銅發展協會(cda)發表的報告說:

2023年,建築業仍是美國銅產品的最大的最終用途市場,建築業常利用銅的耐腐蝕性用於製造水管、屋頂及其他給排水設施,此外,還因其美觀的外表而被用於建築裝修,建築業用銅佔美國銅產品總消費量的第一位。

據中國有色集團內部統計,2023年我國銅的消費構成中電氣行業(包括電線電纜)佔77.7%,成為用銅的最大市場

具體情況如下:單位:%

資料**: 《**交易大辭典》 *銅發展協會(cda)

附註: 2023年的中國銅消費結構資料**於simon hunt的"1990-2023年中國銅消費調查報告"一文,為了避免重複計算,1997 年中國的電線電纜包括在電氣行業中,而以前都計算在機械製造行業裡.

隨著科學技術的日新躍益,銅的應用範圍在拓寬,銅在醫學、生物、超導及環境方面開始發揮作用。如,當聚氨酯塑料泡沫含有銅或氧化銅時,能大大減少這種塑料燃燒時所釋放出致命的有毒氣體――氫氰化物(h**)。大量研究資料證明,銅的殺菌作用可以有效地降低肺炎病菌的傳播,能抑制細菌生長,保持飲用水清潔衛生,所以,未來國內置築業銅管的發展前景將十分廣闊。

三、銅的儲量:

世界銅礦資源比較豐富。據2023年美國礦業局統計,世界銅金屬儲量為3.1億噸,儲量基礎為5.

9億噸,銅儲量最多的國家是智利和美國,分別佔世界儲量基礎的23.7%和15.3%,其次是波蘭15%、尚比亞6%、俄羅斯5%、薩伊5%、秘魯4%、加拿大4%、澳大利亞4%。

世界銅礦的工業型別分為斑巖型、砂頁岩型、銅鎳硫化物型、黃鐵礦型、銅-鈾-金型、自然銅型等、脈型、碳酸岩型、矽卡巖型共九類。最重要的是前四類,佔世界銅總儲量的96%,其中斑巖型和砂頁岩型礦各佔55%和29%。世界銅儲量超過500萬噸的巨型銅礦約有60個,斑巖礦佔38個,砂頁礦佔15個合計佔巨型銅礦的88%。

中國可供開採的銅精礦資源很少。目前大的銅礦主要有江西德興銅礦、**裕龍銅礦、玉龍銅礦和新近探明的新疆阿舍勒銅礦。

四、銅的冶煉工藝

從銅礦中開採出來的銅礦石,經過選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說是銅礦砂,銅精礦需要經過冶煉提成,才能成為精銅及銅製品.

目前,世界上銅的冶煉方式主要有兩種:即火法冶煉與濕法冶煉(sx-ex)

1.火法:

通過熔融冶煉和電解精火煉生產出陰極銅,也即電解銅,一般適於高品位的硫化銅礦。

生產過程大致如圖:

除了銅精礦之外,廢銅做為精煉銅的主要原料之一,包括舊廢銅和新廢銅,舊廢銅來自舊裝置和舊機器,廢棄的樓房和地下管道;新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產出比為50%左右),一般廢銅**較穩定,廢銅可以分為:裸雜銅:品位在90%以上;黃雜銅(電線):

含銅物料(舊馬達、電路板);由廢銅和其他類似材料生產出的銅,也稱為再生銅。

2.濕法:

一船適於低品位的氧化銅,生產出的精銅稱為電積銅。

濕法冶煉過程為:

3. 火法和濕法兩種工藝的特點

比較火法和濕法兩種銅的生產工藝,有如下特點:

(1)後者的冶煉裝置更簡單,但雜質含量較高,是前者的有益補充。

(2)後者有侷限性,受制於礦石的品位及型別。

(3)前者的成本約在70-80美分/磅(約合1540-1760美元/噸),後者僅為30-40美分/磅(約合660-880美元/噸)。

可見,濕法冶煉技術具有相當大的優越性,但其適用範圍卻有侷限性,並不是所有銅礦的冶煉都可採用該種工藝。不過通過技術改良,這幾年已經有越來越多的國家,包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯等,將該工藝應用於更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術的提高及應用的推廣,降低了銅的生產成本,提高了銅礦產能,短期內增加了社會資源供給,造成社會總供給的相對過剩,對**有拉動作用。

2023年銅的期價由2023年的2600美元/噸高位跌至目前2023年11月的1600美元/噸左右,與濕法冶煉工藝比重的大大提高導致大量低成本銅上市有著直接的關係。

目前由於銅的平均生產成本在1400-1600美元/噸(64-73美分/磅),期價**是**向價值的合理回歸,隨著冶煉工藝中其比重的不斷增加,銅的**走向將會受到越來越深遠的影響。據報道,目前濕法煉銅最低成本只有20美分/磅(合450美元/噸),最高77美分/磅(合1697.5美元/噸),平均約低於50美分/磅(合1100美元/噸)。

需要指出的是,在2023年濕法煉銅的平均生產成本還只有39美分/磅,近來濕法煉銅平均生產成本有所上公升,主要是由於濕法煉銅工藝推廣到了處理銅的硫化礦物的緣故。濕法煉銅工藝較適合處理銅的氧化礦物和貧礦,而處理硫化礦物及較富礦石時,或當礦山地處寒冷地區,採用濕法煉銅工藝,其生產成本亦較高,多在50美分/磅以上。

中國自70年代開始研究從低品位銅礦中提取銅技術,2023年建立了第一座濕法冶煉銅的工廠,年產120噸,近來由於引進了國外優良的銅莘取劑,加上地方銅工業的發展,現在已建成了幾十座小型的濕法冶煉廠,規模從幾百到2000噸不等,但年產銅僅1.5萬噸,這與我國年產精煉銅100萬噸的規模相比遠遠不夠。目前我國銅的生產成本大約在18500元左右,遠遠高於世界平均水平1477美元(67美分)。

"95"期間國家計委和中國有色金屬工業總公司把濕法冶煉專案列為重點攻關專案,在德興銅礦、玉龍銅礦、大冶銅錄山銅礦等地建幾個示範工廠,經過幾年努力,估計至本世紀末我國的濕法技術會有較大發展,屆時年產能估計可達5萬噸以上。

據統計,2023年濕法煉銅的精銅產量佔世界精銅產量的2.5%,2023年該比重提高到10%,1997估計提高到18%,預計最終濕法產銅的比例將提高到25-35%之間。

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