铜知识

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铜的基本情况

一、铜与铜工业基本概况 (1)

(一) 铜的自然属性 (1)

(二) 铜及铜产品的分类 (2)

(三)铜的主要用途 (3)

(四)、铜矿资源的储量类型及分布 (10)

(五)、铜的生产流程及主要工艺14一、铜与铜工业基本概况

铜对人类文明历史的重大影响是任何材料所无法比拟的。铜是第一个广泛应用的金属,它的作用如此之大以致人类文明发展史上有两个阶段以它的合金命名:青铜时代和亚青铜时代。如今铜依然是世界上第三个用量最大的金属,仅次于铁、铝。如果没有铜,现代生活将难以想象。

(一) 铜的自然属性

相比于铁和铝,铜是相对稀有的元素,在地壳中含量仅为 0.005%,而铁和铝的含量分别达到5%和8%。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。金属铜,原子序数29,原子量63.54,比重8.9(铝2.7、铁7.9、铅11.3,金19.3),熔点1083℃(铅327、铝660、铁1536)。元素符号Cu,是其拉丁名称cuprum的缩写。

铜具有许多可贵的物理化学特性。最主要的一点是其电导率远高于其他基础金属及铁,只有银超过它。同样,其热导率亦大大超过除银之外的其他金属。 通常铜具有很强的耐腐蚀性,几千年来其在建筑和雕塑上的应用足以证明这一点。铜在空气中暴露一段时间,经过氧化,表面会形成淡绿色铜膜,一旦薄膜形成,对内部金属将起到永久性保护作用。铜具有抗有机酸及碱(氨水除外)的特性,因此可以埋入地下或浸入水中而不受腐蚀。

此外,铜的抗张强度大,易熔接;具有极好的可塑性和延展性,易于铸造、辗轧、挤压,甚至拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。铜能与许多金属形成具有各种特性及广泛用途的合金。它有良好的电反应特性,不具磁性。最后一点,它的色彩丰富,无论是纯铜还是合金,均适合在建筑、艺术及装饰上应用。

金属的电导率及热导率(铜=100)

(二) 铜及铜产品的分类

⒈按自然界中存在形态分类

从铜的存在形式看,自然界中存在纯度很高的自然铜,但这部分储量极少;铜一般以化合物的形式存在,其中硫化铜矿最多,世界上 80%以上的铜是从硫化铜提炼出来的,另外为数不多的铜矿是氧化铜矿。 在自然界里,铜一般与其他元素化合,以矿石的形式出现。最常见的铜矿是黄铜矿,一种铜与铁的硫化物,矿石中三种元素的重量含量大致相同。世界上大约50%的铜矿以这种形式存在。斑铜矿、辉铜矿是另两类主要的硫化铜。当矿化铜暴露在地球表面的氧化环境中,硫化铜开始不稳定,逐渐被氧化并最后分解,在原硫化铜表面形成一富集铜的层面,这样铜含量较最初的铜矿显著提高。硫化铜表面部分或全部氧化形成深色的氧化物或硅酸盐,主要有孔雀石、蓝铜矿和硅孔雀石。这几类矿石属于氧化铜矿,其铜含量较硫化铜矿高,但在自然界中储量不多。此外,铜以极少量的自然铜形式存在,其铜含量在99%以上。

⒉ 按生产过程分类

铜精矿:冶炼之前选出的含铜量较高的矿石。

粗铜:铜精矿冶炼后的产品,含铜量在95%--98%。

精铜:火炼或电解之后含量达99%以上的铜。火炼可得99%--99.9%的纯铜,电解可以使铜的纯度达到99.95%--99.99%。

⒊ 按主要合金成分分类

青铜:铜锡合金,锡含量一般为3%--6%,青铜较铜更硬更坚固,若加入少量的磷能使合金更具有弹性。

黄铜:铜锌合金,目前通常加入少量(低于5%)的其他合金金属以形成不同的特性。根据锌含量将黄铜分为两类:(1)锌含量小于37%的,适合用于低温环境;(2)锌含量高于37%的,延展性更好,适用于高温。加入铅可提高其机械性能;加入锰、铁、铝可提高强度及耐腐蚀性。

白铜:铜镍合金,具有优越的耐蚀性、耐热性及良好的加工性及银辉色泽。近年来利用其他元素开发了许多新合金。铜中加入镉可以提高强度尽管稍微降低了电导率;添加铍,有时还加镍和钻,可以大大提高强度和硬度;铜铬合金是最广泛应用的高强度、高导电率材料,通常还加入锆和镁。

⒋ 按加工产品形态分类

铜加厂材品种繁多,形态各异,一般分为:板材(plate)、带材(strip)、排材(row)、管材(rube)、棒材(bar)、箔材(sheet)、线材(wire)、掣材(section)、铜盘条(copper wire rods)等。

(三)铜的主要用途

人类应用铜己有数千年的历史。墓葬考古发现,早在6000年前的史前时期,埃及人就使用铜器。铜是人类祖先最早应用的金属。它具有许多优异的特性和奇妙的功能,不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献;而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。铜既是一个古老的金属,又是一个充满生机和活力的现代工程材料。当前人类步入了丰富多彩的,以电气化和电子信息为特征的、高度文明的社会,为铜的应用开辟了更为广阔的大地。铜以品种繁多的金属、合金和化合物的形式被人们利用,业已深深地渗入了生产和生活的各个方面,成为人类跨入21世纪取得飞速发展的一个不可缺少的重要金属。 铜具有优良的导电和导热性,居所有工程金属材料之冠,这是它在当前电气化和电子信息社会中产生举足轻重作用的主要依据。铜还有许多优异的综合性能:它对大气、海水、土壤以及许多化学介质有很强的耐蚀性;它用在结构上刚柔并济,富有弹性,耐摩擦,抗磨损;它具有多彩的外观,是人们钟爱的、古朴典雅的象征。除了上述众多的使用性能外,它还有一系列良好的加工、铸造、焊接、易切削等工艺性能,从而使它获得了经济和广泛的应用。

全球铜在各个建设部门中应用的分配情况则是如下情况

房屋建设占48%

包括:管道系统(水,热,气,防火喷淋等)

房屋设施(空调,冰箱等)

建筑装修(屋顶,流槽,装饰等)

通讯线路(声、像、数据等)

电源系统

装备生产占 41%

包括:工业装备(电机,变压器等)

交通工具(汽车,铁路,飞机等)

电子器件

轻工业品(家用电器,仪表,工具等)

基本设施占11%

包括:大型工程(交通设施,石化工业,采冶工业等)

电力事业(输电,配电等)

通信网络

值得注意的是,房屋建设与人们生产水平的提高直接相关,铜在这方面的应用占有最大的比重;特别是我国将住宅建设作为拉动整个国民经济发展的一个重要环节。

下面介绍一下铜在各行业的主要用途。

⒈ 电气工业中的应用