铜的基本知识讲义.doc

铜 第一部分：铜的基本知识介绍 一、铜的发展史 铜是一种传统而又现代的重要金属材料。在人类使用的所有材料中，铜对人类文明的影响最显著。从人类文明的初期直到当今进入公元第三个千年，铜对于社会的不断进步业已做出并将继续做出重大贡献。 铜是人类最早认识和使用的金属，也是人类用以制造工具的第一种金属。人类从居无所定到定居，以及到从事农业生产和饲养牲畜，一直在使用铜在阿纳托尼亚发现了公元前5000多年前人类社会最早的铜器在中东地区的西奈荒漠中出土了公元前3500年前的最早的铜炉。在中国，4000多年前的夏禹时代就有了青铜器它们充分展现了中国古代社会的发达程度和中华民族先辈的高度智慧。中国也是使用金属货币最早的国家，而金属货币中，历代又以铜币为主。所以，中国古代的货币史，实际上就是铜币史。金属铜，元素符号Cu，原子量63.54，比重8.92，熔点。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色，表面形成氧化铜膜后，外观呈紫铜色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率和电导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，具抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。 铜冶炼技术的发展经历了漫长的过程，但至今铜的冶炼仍以火法冶炼为主，其产量约占世界铜总产量的。 1）火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石，通过选矿提高到，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造梳熔炼，产出的熔梳（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得品位高达的电解铜。该流程简短、适应性强，铜的回收率可达，但因矿石中的硫在造铣和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。近年来出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。 2）现代湿法冶炼有硫酸化焙烧---浸出---电积，浸出---萃取---电积，细菌浸出等法，适于低品位复矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广，预计本世纪末可达总产量的20%，湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。 铜的简要特性示于上图 铜与金和银在元素周期表中同属一族，因而具有与贵金属相似的优异物理和化学性能。它塑性好、易加工、耐腐蚀、无磁性、美观耐用。特别是，铜的导电和导热性除略逊于银以外，是所有金属中最好的。由于银比较昂贵，因而铜是被广泛应用的最佳导电体和导热体。工程上，把退火纯铜的导电性规定为100％,其它材料与它对比进行标定，称为IACS值（国际退火铜标准值）。因为铜的导电性对微量杂质 很敏感，所以在生产上可以用IACS值作为铜纯度的一个指标。高纯铜的IACS值可达 101.5％。高纯铝（99.996％）和工业纯铝（99.5％）的IACS值分别为64.94％和 59％。也就是说，在电气工程应用中，铜材的导电性比铝材高35％以上。 铜能与其它许多金属形成合金。例如，铜与锌的合金称为黄铜，铜与镍的合金称为白铜，铜与铝、锡等元素形成的合金称为青铜等等。铜中加入合金元素，可以提高其强度、硬度、弹性、易切削性、耐磨性以及抗腐蚀等方面的性能，用以满足不同的使用要求。 3、铜的再生性能 在所有金属中，铜的再生性能最好。废铜是铜工业的一个重要原料来源。在1997年世界铜消费量中，有37％来自再生铜。 铜的再生流程如左图所示。 废铜按其来源有两类。一类是新废铜，它是铜工业生产过程中产生的废料。另 一类是旧废铜，它是使用后被废弃的物品。铜和铜基材料，不论处于裸露状态，还是被包在最终产品里，在产品寿命周期的各个阶段都可回收再生。一般来说，用于再生的废铜中新废铜占一半以上。 实际上所有的废铜都可以再生。再生工艺很简单。首先把收集的废铜进行分拣。没有受污染的废铜或成分相同的铜合金，可以回炉熔化后直接利用；被严重污染的废铜要进一步精炼处理去除杂质；对于相互混杂的铜合金废料，则需熔化后进行成分调整。通过这样的再生处理，铜的物理和化学性质不受损害，使它得到完全的更新。 由于废铜可以再生,从而有较高的价值。例如，清洁的1级废铜的价格可以达到新精炼铜价格的90％以上；黄铜新废料的价格也可达到相应黄铜价格的80％以上。 对于铜制品厂，由于能够收回生产过程中铜废料的价值，可使成本显著降低。 某些国家对铜的需求在很大程度上要依靠再生铜来满足国内需要。例如，美国的铜消费量居世界首位，在1976到1996年的20年间，由废铜再生提供的铜占每年铜消费量的比例在44％至54.7％。在欧洲，铜矿资源缺乏，除大量进口铜精矿外，还要依赖废铜作重要补充。据统计，1997年再生铜占总原料的42.6％。其中废铜直接利用的为22.4％，经再次精炼的为20.2％。 从矿石开采到生产出精铜，需要