Grundläggande kunskaper i koppar
Koppar är den tidigaste metall som används av människor. Redan under förhistorisk tid började folk bryta öppna-koppargruvor och använda kopparn de fick för att tillverka vapen, verktyg och andra redskap. Användningen av koppar har en djupgående inverkan på utvecklingen av den tidiga mänskliga civilisationen. Koppar är en metall som finns i jordskorpan och havet. Halten av koppar i jordskorpan är ca 0,01 % och i vissa kopparavlagringar kan kopparhalten nå 3-5 %. Det mesta av kopparn i naturen finns som föreningar, nämligen kopparmineral. Kopparmineraler aggregerar med andra mineraler för att bilda kopparmalm. Den brutna kopparmalmen blir kopparkoncentrat med hög kopparhalt efter anrikning.
1. Egenskaper
Koppar har goda fysikaliska och kemiska egenskaper såsom elektrisk ledningsförmåga, värmeledningsförmåga, korrosionsbeständighet och duktilitet. Den elektriska ledningsförmågan och värmeledningsförmågan är näst efter silver. Ren koppar kan dras till mycket fina koppartrådar och göras till mycket tunn kopparfolie. Det färska tvärsnittet av ren koppar är rosarött, men efter att kopparoxidfilmen har bildats på ytan är utseendet lila-rött, så det kallas ofta för röd koppar.
Förutom ren koppar kan koppar kombineras med tenn, zink, nickel och andra metaller för att bilda legeringar med olika egenskaper, nämligen brons, mässing och vit koppar.
Att tillsätta zink till ren koppar (99,99 %) kallas mässing. Till exempel används vanliga mässingsrör med 80% koppar och 20% zink i kondensatorer av kraftverk och bilradiatorer; att tillsätta nickel kallas vit koppar, och resten kallas brons. Förutom zink och nickel kallas alla kopparlegeringar med andra metallelement för brons. De kallas vilka element som läggs till. De viktigaste bronserna är tennfosforbrons och berylliumbrons. Till exempel har tennbrons en mycket lång historia av användning i mitt land och används för att gjuta klockor, stativ, musikinstrument och offerredskap. Tennbrons kan även användas som lager, bussningar och slitstarka delar.
Till skillnad från ledningsförmågan hos ren koppar, med hjälp av legering, kan styrkan och korrosionsbeständigheten hos koppar förbättras avsevärt. Vissa av dessa legeringar är nötningsbeständiga-och har goda gjutegenskaper, medan andra har goda mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet.
2. Används
På grund av de ovannämnda-utmärkta egenskaperna har koppar ett brett användningsområde inom industrin. Inklusive elindustri, maskintillverkning, transport, konstruktion och andra aspekter. För närvarande används koppar främst inom el- och elektronikindustrin för att tillverka ledningar, kommunikationskablar och andra färdiga produkter såsom motorer, generatorrotorer och elektroniska instrument och mätare etc. Denna del av förbrukningen står för ungefär hälften av den totala efterfrågan inom industrin. Koppar och kopparlegeringar intar en viktig position i datorchips, integrerade kretsar, transistorer, kretskort och annan utrustning och enheter. Till exempel använder transistorledningar starkt ledande och starkt termiskt ledande krom-zirkoniumkopparlegeringar. Nyligen har IBM, ett internationellt erkänt datorföretag, antagit koppar för att ersätta aluminium i kiselchips, vilket markerar det senaste genombrottet i tillämpningen av mänsklighetens äldsta metall inom halvledarteknik.
I mitten av 1980-talet stod elindustrin för den största andelen av förbrukningen av raffinerad koppar i USA, Japan och västeuropeiska länder, och Kina var inget undantag.
Sedan 1990-talet har användningen av koppar för rör i byggbranschen ökat dramatiskt och blivit den största kopparkonsumenten utomlands. Enligt en rapport publicerad av Copper Development Association (CDA) i New York: 1997 var byggindustrin fortfarande den största slutanvändningsmarknaden för kopparprodukter i USA. Byggbranschen använder ofta koppars korrosionsbeständighet för att tillverka vattenrör, tak och andra vattenförsörjnings- och avloppsanläggningar. Dessutom används den också i byggnadsdekoration på grund av dess vackra utseende. Användningen av koppar i byggbranschen står för förstaplatsen i den totala konsumtionen av kopparprodukter i USA. Enligt intern statistik från China Nonferrous Metals Group, 1997, stod elindustrin (inklusive ledningar och kablar) för 77,7 % av mitt lands kopparförbrukning, och blev den största marknaden för koppar. Med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik expanderar tillämpningsområdet för koppar, och koppar har börjat spela en roll inom medicin, biologi, supraledning och miljö. Till exempel, när polyuretanplastskum innehåller koppar eller kopparoxid, kan det kraftigt minska den dödliga giftiga gasen som frigörs när denna plast förbränner - cyanväte (HCN). En stor mängd forskningsdata visar att koppars bakteriedödande effekt effektivt kan minska spridningen av lunginflammation, hämma bakterietillväxt och hålla dricksvattnet rent och hygieniskt. Därför kommer de framtida utvecklingsutsikterna för kopparrör i den inhemska byggindustrin att vara mycket breda.
3. Kopparreserver:
De industriella typerna av koppargruvor i världen är indelade i nio kategorier: porfyrtyp, sandstensskiffertyp, koppar-nickelsulfidtyp, pyrittyp, koppar-uran-guldtyp, naturlig koppartyp, ventyp, karbonattyp och skarntyp. De fyra första kategorierna är de viktigaste och står för 96 % av världens totala kopparreserver, varav porfyr- och sandstensskiffergruvor står för 55 % respektive 29 %. Det finns cirka 60 gigantiska koppargruvor med kopparreserver på mer än 5 miljoner ton i världen, varav porfyrgruvor står för 38 och sandstensskiffergruvor står för 15, vilket står för 88 % av de gigantiska koppargruvorna totalt. Det finns mycket få kopparkoncentratresurser tillgängliga för gruvdrift i Kina. För närvarande är de stora koppargruvorna Dexing Copper Mine i Jiangxi, Yulong Copper Mine i Tibet, Yulong Copper Mine och den nyligen upptäckta Ashele Copper Mine i Xinjiang. 4. Kopparsmältningsprocess Kopparmalmen som bryts från koppargruvan blir kopparkoncentrat eller kopparmalmsand med en högre kopparhalt. Kopparkoncentratet måste smältas och extraheras innan det kan bli raffinerade koppar- och kopparprodukter. För närvarande finns det två huvudsakliga sätt att smälta koppar i världen: pyrometallurgi och hydrometallurgi (SX-EX) 1. Brandmetod:
Katodkoppar, även känd som elektrolytisk koppar, produceras genom smältning och elektrolytisk raffinering, vilket i allmänhet är lämpligt för kopparsulfidmalmer av hög-kvalitet.
Förutom kopparkoncentrat är kopparskrot en av de viktigaste råvarorna för raffinerad koppar, inklusive gammal kopparskrot och ny kopparskrot. Gammalt kopparskrot kommer från gammal utrustning och
gamla maskiner, övergivna byggnader och underjordiska rör; nytt kopparskrot kommer från kopparskrot som kasseras av bearbetningsanläggningar (produktionskvoten för kopparmaterial är cirka 50%). I allmänhet är tillgången på kopparskrot relativt stabil. Kopparskrot kan delas in i: ren kopparskrot: kvalitet över 90%; gul kopparskrot (tråd): koppar-innehållande material (gamla motorer, kretskort);
Koppar som framställs av kopparskrot och andra liknande material kallas även för återvunnen koppar.
2. Våt metod:
Ett fartyg är lämpligt för låg-kopparoxid, och den raffinerade koppar som produceras kallas elektrolytisk koppar.
Våtsmältningsprocessen är:
3. Egenskaper för de två processerna pyrometallurgi och hydrometallurgi
Om man jämför de två kopparproduktionsprocesserna för pyrometallurgi och hydrometallurgi, finns det följande egenskaper:
(1) Smältutrustningen för den senare är enklare, men föroreningshalten är högre, vilket är ett fördelaktigt komplement till den förra.
(2) Den senare har begränsningar och är beroende av malmkvalitet och typ.
(3) Kostnaden för den förra är cirka 70-80 cent/pund (cirka 1540-1760 US-dollar/ton), medan kostnaden för den senare endast är 30-40 cent/pund (cirka 660-880 US-dollar/ton).
Det kan ses att hydrometallurgiteknik har avsevärda fördelar, men dess tillämpningsområde är begränsat. Alla koppargruvor kan inte smältas med denna process. Men genom tekniska förbättringar har fler och fler länder, inklusive USA, Chile, Kanada, Australien, Mexiko och Peru, tillämpat denna process på fler koppargruvor de senaste åren. Förbättringen av hydrometallurgiteknik och främjandet av dess tillämpning har minskat produktionskostnaden för koppar, ökat produktionskapaciteten för koppargruvor, ökat utbudet av sociala resurser på kort sikt, orsakat ett relativt överskott av det totala sociala utbudet och haft en drageffekt på priserna. 1997 sjönk terminspriset på koppar från det högsta av 2 600 US-dollar per ton 1996 till ungefär 1 600 US-dollar per ton i november 1998. Detta är direkt relaterat till det faktum att andelen hydrometallurgiska processer har ökat kraftigt, vilket har resulterat i att en stor mängd låg{11}} koppar har släppts ut på marknaden. För närvarande, eftersom den genomsnittliga produktionskostnaden för koppar är mellan 1 400 och 1 600 US-dollar per ton (64-73 cent per pund), är nedgången i terminspriserna en rimlig återgång av priser till värde. Eftersom dess andel i smältningsprocessen fortsätter att öka kommer prisutvecklingen på koppar att påverkas mer och mer djupt. Enligt rapporter är den nuvarande lägsta kostnaden för hydrometallurgisk kopparsmältning endast 20 cent per pund (motsvarande 450 US-dollar per ton), den högsta är 77 cent per pund (motsvarande 1 697,5 US-dollar per ton), och genomsnittet är ungefär mindre än 50 cent per pund (motsvarande 1,100 US-dollar). Det bör påpekas att 1995 var den genomsnittliga produktionskostnaden för våt kopparsmältning endast 39 cent per pund. Nyligen har den genomsnittliga produktionskostnaden för våt kopparsmältning ökat, främst på grund av att våtkopparsmältningsprocessen har utvidgats till behandling av kopparsulfidmineraler. Den våta kopparsmältningsprocessen är mer lämpad för att behandla kopparoxidmineraler och fattiga malmer, medan vid behandling av sulfidmineraler och rikare malmer, eller när gruvan ligger i ett kallt område, är produktionskostnaden för våt kopparsmältningsteknik också högre, mestadels över 50 cent per pund. Kina började studera tekniken för att utvinna koppar från lågvärdiga kopparmalmer på 1970-talet. 1983 etablerades det första våtkopparsmältverket med en årlig produktion på 120 ton. Nyligen, på grund av introduktionen av utmärkta utländska kopparextraktorer och utvecklingen av den lokala kopparindustrin, har dussintals små våta smältverk byggts, allt från några hundra till 2 000 ton, men den årliga produktionen av koppar är bara 15 000 ton, vilket är långt ifrån tillräckligt jämfört med den årliga produktionen på 1 miljon ton koppar i mitt land. För närvarande är produktionskostnaden för koppar i mitt land cirka 18 500 yuan, mycket högre än världsgenomsnittet på 1 477 US-dollar (67 cent). Under "95"-perioden listade State Planning Commission och China Nonferrous Metals Industry Corporation det hydrometallurgiska projektet som ett nyckelforskningsprojekt och byggde flera demonstrationsfabriker i Dexing Copper Mine, Yulong Copper Mine, Daye Tonglushan Copper Mine och andra platser. Efter flera års hårt arbete beräknas det att mitt lands hydrometallurgiska teknik kommer att ha en betydande utveckling i slutet av detta århundrade, och den årliga produktionskapaciteten beräknas uppgå till mer än 50 000 ton. Enligt statistik stod produktionen av raffinerad koppar från hydrometallurgisk kopparsmältning för 2,5 % av världens raffinerade kopparproduktion 1980, och andelen ökade till 10 % 1994 och 18 % 1997. Det förväntas att andelen hydrometallurgisk kopparproduktion så småningom kommer att öka till mellan 25-35 %.
