Cunoștințe de bază despre cupru
Cuprul este cel mai vechi metal folosit de oameni. Încă din timpurile preistorice, oamenii au început să mine-mine de cupru în cară deschisă și să folosească cuprul pe care l-au obținut pentru a face arme, unelte și alte ustensile. Utilizarea cuprului are un impact profund asupra progresului civilizației umane timpurii. Cuprul este un metal care există în scoarța terestră și în ocean. Conținutul de cupru din scoarța terestră este de aproximativ 0,01%, iar în unele zăcăminte de cupru, conținutul de cupru poate ajunge la 3-5%. Majoritatea cuprului din natură există sub formă de compuși, și anume minerale de cupru. Mineralele de cupru se agregă cu alte minerale pentru a forma minereul de cupru. Minereul de cupru extras devine concentrat de cupru cu un grad ridicat de cupru după valorificare.
1. Proprietăți
Cuprul are proprietăți fizice și chimice bune, cum ar fi conductivitate electrică, conductivitate termică, rezistență la coroziune și ductilitate. Conductivitatea electrică și conductibilitatea termică sunt a doua după argint. Cuprul pur poate fi tras în fire de cupru foarte fine și transformat într-o folie de cupru foarte subțire. Secțiunea transversală proaspătă a cuprului pur este roșu trandafir, dar după ce filmul de oxid de cupru se formează la suprafață, aspectul este roșu violet-, așa că este adesea numit cupru roșu.
Pe lângă cuprul pur, cuprul poate fi combinat cu staniu, zinc, nichel și alte metale pentru a forma aliaje cu caracteristici diferite și anume bronz, alamă și cupru alb.
Adăugarea de zinc la cuprul pur (99,99%) se numește alamă. De exemplu, tuburile obișnuite din alamă cu 80% cupru și 20% zinc sunt utilizate în condensatoarele centralelor electrice și radiatoarele auto; adăugarea de nichel se numește cupru alb, iar restul se numește bronz. Cu excepția zincului și a nichelului, toate aliajele de cupru cu alte elemente metalice se numesc bronz. Se numesc ce elemente sunt adăugate. Cele mai importante bronzuri sunt bronzul fosfor de staniu și bronzul beriliu. De exemplu, bronzul de staniu are o istorie foarte lungă de aplicare în țara mea și este folosit pentru turnarea clopotelor, trepiedelor, instrumentelor muzicale și ustensilelor de sacrificiu. Bronzul cu staniu poate fi folosit și ca rulmenți, bucșe și piese rezistente la uzură-.
Spre deosebire de conductivitatea cuprului pur, cu ajutorul alierei, rezistența și rezistența la coroziune a cuprului pot fi mult îmbunătățite. Unele dintre aceste aliaje sunt rezistente la uzură-și au proprietăți bune de turnare, în timp ce altele au proprietăți mecanice bune și rezistență la coroziune.
2. Utilizări
Datorită proprietăților excelente-menționate mai sus, cuprul are o gamă largă de utilizări în industrie. Inclusiv industria electrică, producția de mașini, transport, construcții și alte aspecte. În prezent, cuprul este utilizat în principal în domeniul industriilor electrice și electronice pentru fabricarea de fire, cabluri de comunicații și alte produse finite, cum ar fi motoare, rotoare generatoare și instrumente și contoare electronice, etc. Această parte a consumului reprezintă aproximativ jumătate din cererea industrială totală. Cuprul și aliajele de cupru ocupă o poziție importantă în cipurile de calculator, circuitele integrate, tranzistoarele, plăcile de circuite imprimate și alte echipamente și dispozitive. De exemplu, cablurile tranzistoarelor folosesc aliaje de cupru cu crom-zirconiu foarte conductiv și foarte conductiv termic. Recent, IBM, o companie de computere de renume internațional, a adoptat cuprul pentru a înlocui aluminiul din cipurile de siliciu, ceea ce marchează cea mai recentă descoperire în aplicarea celui mai vechi metal al omenirii în tehnologia semiconductoarelor.
La mijlocul anilor 1980, industria electrică a reprezentat cea mai mare parte a consumului de cupru rafinat în Statele Unite, Japonia și țările Europei de Vest, iar China nu a făcut excepție.
Începând cu anii 1990, utilizarea cuprului pentru țevi în industria construcțiilor a crescut dramatic, devenind cel mai mare consumator de cupru în străinătate. Conform unui raport publicat de Copper Development Association (CDA) din New York: în 1997, industria construcțiilor era încă cea mai mare piață de consum final-pentru produsele din cupru din Statele Unite. Industria construcțiilor folosește adesea rezistența la coroziune a cuprului pentru a produce conducte de apă, acoperișuri și alte instalații de alimentare cu apă și drenaj. În plus, este folosit și în decorarea clădirilor datorită aspectului său frumos. Utilizarea cuprului în industria construcțiilor ocupă primul loc în consumul total de produse din cupru în Statele Unite. Conform statisticilor interne de la China Neferrous Metals Group, în 1997, industria electrică (inclusiv fire și cabluri) a reprezentat 77,7% din consumul de cupru al țării mele, devenind cea mai mare piață pentru cupru. Odată cu dezvoltarea rapidă a științei și tehnologiei, domeniul de aplicare al cuprului se extinde, iar cuprul a început să joace un rol în medicină, biologie, supraconductivitate și mediu. De exemplu, atunci când spuma de plastic poliuretanică conține cupru sau oxid de cupru, poate reduce foarte mult gazul toxic mortal eliberat atunci când acest plastic arde - cianura de hidrogen (HCN). O cantitate mare de date de cercetare demonstrează că efectul bactericid al cuprului poate reduce eficient răspândirea bacteriilor pneumoniei, poate inhiba creșterea bacteriilor și poate menține apa de băut curată și igienă. Prin urmare, perspectivele viitoare de dezvoltare a țevilor de cupru în industria construcțiilor autohtone vor fi foarte largi.
3. Rezerve de cupru:
Tipurile industriale de mine de cupru din lume sunt împărțite în nouă categorii: tip porfir, tip șist gresie, tip sulfură de cupru-nichel, tip pirit, tip cupru-uraniu-aur, tip cupru natural, tip filon, tip carbonat și tip skarn. Primele patru categorii sunt cele mai importante, reprezentând 96% din rezervele totale de cupru ale lumii, dintre care minele de porfir și șist gresie reprezintă 55%, respectiv 29%. În lume există aproximativ 60 de mine gigantice de cupru cu rezerve de cupru de peste 5 milioane de tone, dintre care minele de porfir reprezintă 38 și minele de șist gresie reprezintă 15, reprezentând 88% din minele de cupru gigantice în total. Există foarte puține resurse de concentrat de cupru disponibile pentru minerit în China. În prezent, principalele mine de cupru sunt mina de cupru Dexing din Jiangxi, mina de cupru Yulong din Tibet, mina de cupru Yulong și recent descoperită mină de cupru Ashele din Xinjiang. 4. Procesul de topire a cuprului Minereul de cupru extras din mina de cupru devine concentrat de cupru sau nisip de cupru cu un grad mai mare de cupru. Concentratul de cupru trebuie topit și extras înainte de a putea deveni cupru rafinat și produse din cupru. În prezent, există două modalități principale de topire a cuprului în lume: pirometalurgia și hidrometalurgia (SX-EX) 1. Metoda focului:
Cuprul catodic, cunoscut și sub denumirea de cupru electrolitic, este produs prin topire și rafinare electrolitică, care este, în general, potrivit pentru minereurile cu sulfură de cupru de grad înalt-.
Pe lângă concentratul de cupru, deșeurile de cupru sunt una dintre principalele materii prime pentru cuprul rafinat, inclusiv deșeurile de cupru vechi și deșeurile de cupru noi. Cupru vechi vechi provine de la echipamente vechi și
mașini vechi, clădiri abandonate și conducte subterane; cuprul deșeurilor noi provine din resturi de cupru aruncate de uzinele de procesare (raportul de producție al materialelor de cupru este de aproximativ 50%). În general, aprovizionarea cu deșeuri de cupru este relativ stabilă. Deșeurile de cupru pot fi împărțite în: fier vechi de cupru: grad peste 90%; resturi galbene de cupru (sârmă): materiale care conțin cupru-(motoare vechi, plăci de circuite);
Cuprul produs din resturi de cupru și alte materiale similare se mai numește și cupru reciclat.
2. Metoda umedă:
O navă este potrivită pentru oxid de cupru de grad scăzut-, iar cuprul rafinat produs se numește cupru electrolitic.
Procesul de topire umedă este:
3. Caracteristicile celor două procese de pirometalurgie și hidrometalurgie
Comparând cele două procese de producție de cupru din pirometalurgie și hidrometalurgie, există următoarele caracteristici:
(1) Echipamentul de topire al celui din urmă este mai simplu, dar conținutul de impurități este mai mare, ceea ce este un supliment benefic pentru primul.
(2) Acesta din urmă are limitări și este supus gradului și tipului minereului.
(3) Costul celui dintâi este de aproximativ 70-80 de cenți/liră (aproximativ 1540-1760 de dolari SUA/tonă), în timp ce costul celui din urmă este de doar 30-40 de cenți/liră (aproximativ 660-880 de dolari SUA/tonă).
Se poate observa că tehnologia hidrometalurgiei are avantaje considerabile, dar domeniul de aplicare al acesteia este limitat. Nu toate minele de cupru pot fi topite cu acest proces. Cu toate acestea, prin îmbunătățiri tehnologice, tot mai multe țări, inclusiv Statele Unite, Chile, Canada, Australia, Mexic și Peru, au aplicat acest proces la mai multe mine de cupru în ultimii ani. Îmbunătățirea tehnologiei hidrometalurgiei și promovarea aplicării acesteia au redus costul de producție al cuprului, au crescut capacitatea de producție a minelor de cupru, au crescut oferta de resurse sociale pe termen scurt, au provocat un surplus relativ al ofertei sociale totale și au avut un efect de tragere asupra prețurilor. În 1997, prețul futures al cuprului a scăzut de la maximul de 2.600 de dolari SUA pe tonă în 1996 la aproximativ 1.600 de dolari SUA pe tonă în noiembrie 1998. Acest lucru este direct legat de faptul că proporția procesului hidrometalurgic a crescut foarte mult, ceea ce a dus la punerea pe piață a unei cantități mari de cupru cu cost redus. În prezent, deoarece costul mediu de producție al cuprului este între 1.400 și 1.600 de dolari SUA pe tonă (64-73 de cenți pe liră), scăderea prețurilor futures reprezintă o revenire rezonabilă a prețurilor la valoare. Pe măsură ce proporția sa în procesul de topire continuă să crească, tendința prețului cuprului va fi din ce în ce mai profund afectată. Potrivit rapoartelor, costul minim actual al topirii hidrometalurgice a cuprului este de numai 20 de cenți pe liră (echivalent cu 450 de dolari SUA pe tonă), cel mai mare este de 77 de cenți pe liră (echivalent a 1.697,5 dolari SUA pe tonă), iar media este de aproximativ 50 de cenți pe liră (echivalentul a 1,100 dolari SUA pe tonă). Trebuie subliniat că, în 1995, costul mediu de producție al topirii umede a cuprului era de numai 39 de cenți pe kilogram. Recent, costul mediu de producție al topirii umede a cuprului a crescut, în principal pentru că procesul de topire umedă a cuprului a fost extins la tratarea mineralelor sulfurate de cupru. Procesul de topire umedă a cuprului este mai potrivit pentru tratarea mineralelor cu oxid de cupru și a minereurilor sărace, în timp ce atunci când se tratează minerale sulfurate și minereuri mai bogate sau când mina este situată într-o zonă rece, costul de producție al tehnologiei de topire umedă a cuprului este, de asemenea, mai mare, mai ales peste 50 de cenți per liră. China a început să studieze tehnologia extragerii cuprului din minereurile de cupru de calitate scăzută în anii 1970. În 1983, a fost înființată prima fabrică de topire umedă a cuprului, cu o producție anuală de 120 de tone. Recent, datorită introducerii excelentelor extractoare străine de cupru și dezvoltării industriei locale de cupru, au fost construite zeci de mici topitorii umede, variind de la câteva sute la 2.000 de tone, dar producția anuală de cupru este de doar 15.000 de tone, ceea ce este departe de a fi suficient în comparație cu producția anuală de cupru de 1 milion de tone din țara mea rafinată. În prezent, costul de producție al cuprului în țara mea este de aproximativ 18.500 de yuani, mult mai mare decât media mondială de 1.477 de dolari SUA (67 de cenți). În perioada „95”, Comisia de Stat de Planificare și China Neferrous Metals Industry Corporation au enumerat proiectul hidrometalurgic ca un proiect cheie de cercetare și au construit mai multe fabrici demonstrative în mina de cupru Dexing, mina de cupru Yulong, mina de cupru Daye Tonglushan și alte locuri. După câțiva ani de muncă asiduă, se estimează că tehnologia hidrometalurgică a țării mele va avea o dezvoltare semnificativă până la sfârșitul acestui secol, iar capacitatea de producție anuală este estimată a ajunge la peste 50.000 de tone. Potrivit statisticilor, producția de cupru rafinat din topirea cuprului hidrometalurgic a reprezentat 2,5% din producția mondială de cupru rafinat în 1980, iar proporția a crescut la 10% în 1994 și 18% în 1997. Este de așteptat ca proporția de cupru hidrometalurgic să crească în cele din urmă la 35%.
