【文章內(nèi)容簡介】 m/(Ω .mm2)。這一 特性使得銅大量應用于電子、電氣、電信和電子行業(yè)。 （ 2）導熱性 導熱性僅次于銀。銅比金、銀儲量更豐富，價格更便宜，因此被制成電線電纜、接插件端子、匯流 [排、引線框架等各種產(chǎn)品，廣泛用于電子電氣、電訊和電子行業(yè)。銅還有各種換熱設(shè)備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關(guān)鍵材料，被廣泛應用于電站輔機、空調(diào)、制冷、汽車水箱、太陽能集熱器柵板、海水淡化以及醫(yī)藥、化工、冶金等各種換熱場合。 （ 3）耐蝕性 銅具有良好的耐蝕性能，優(yōu)于普通鋼材，在堿性氣氛中優(yōu)于鋁。銅管用于運送自來水時，管壁不沉積礦物質(zhì)，這點是鐵制水管所遠不能及的。 高級衛(wèi)浴給水裝置中大量使用銅制水管、龍頭及有關(guān)設(shè)備。 銅的化學性質(zhì) 銅原子容易失去一個電子形成亞銅離子 (Cu+)或失去兩個電子形成銅離子 (Cu2+)，故銅形成化合物是以呈現(xiàn)一價或二價的氧化狀態(tài)進行，但由正二價氧化狀態(tài)形成的化合物比由正一價氧化狀態(tài)形成的化昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 4 合物穩(wěn)定。 銅是不太活潑的重金屬元素。在常溫下不與干燥空氣中的氧反應。但加熱時能與氧化合成黑色的氧化銅 CuO；繼續(xù)在很高的溫度下燃燒就紅色的氧化亞銅 Cu2O， Cu2O 有毒，廣泛應用于船底漆，防止寄生的動植物在船底生長。在潮濕的空氣里，銅的 表面慢慢生成一層綠色的銅銹，其成分主要是堿式碳酸銅；在電位順序中，銅在氫之后，所以銅不能與稀鹽酸或稀硫酸作用放出氫氣。但在空氣中銅可以緩慢溶解于稀酸中生成銅鹽；銅容易被硝酸或熱濃硫酸等氧化性酸氧化而溶解。 銅的用途 表 11 銅的用途 銅的用途 電氣、電子 用途 用于各種電纜和導線，電機和變壓器的繞阻，開關(guān)以及印刷線路板等。 機械 用途 用于制造工業(yè)閥門和配件、儀表、滑動軸承、模具、熱交換器和泵等。 化學 用途 應用于制造真空器、蒸餾鍋、釀造鍋等。 國防 用途 用以制造子彈、炮彈、槍 炮零件等，每生產(chǎn) 100 萬發(fā)子彈，需用銅 1314 噸。 建筑 用途 用做各種管道、管道配件、裝飾器件等。 醫(yī)學用途 銅元素具有極強的抗癌功能，并成功研制出相應的抗癌藥物“ 克癌 7851”，在臨床上獲得成功。英國研究人員又發(fā)現(xiàn)，銅元素有很強的殺菌作用。 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 5 銅的市場情況 國際銅市場生產(chǎn)狀況 全球精煉銅產(chǎn)量在 2021 年維持了擴張態(tài)勢，但產(chǎn) 能利用率卻有所回落。 2021 年全球精銅產(chǎn)量整體增幅為 %，其中非洲產(chǎn)能增長迅速，同比增長 %，這主要源于剛果及贊比亞高速的冶煉擴張計劃。亞洲整體增幅達 %，其中中國、哈薩克斯坦及土耳其同比增幅較大，但由于土耳其的低基數(shù)效應（去年同期為 萬噸），對銅市場的影響相對有限。歐洲方面，各個主要歐盟國家的精銅產(chǎn)能均維持了擴張態(tài)勢，但瑞典是個意外，其產(chǎn)能環(huán)比下滑了 %。北美的加拿大和墨西哥產(chǎn)能同比分別增加了 %及 %，但美國的精銅產(chǎn)出卻下降了 %。南美的智利和秘魯因為自然因素及罷 工事件使得產(chǎn)能同比出現(xiàn)回撤，智利產(chǎn)能降幅 %而秘魯降幅則至 %。在產(chǎn)能利用率方面，自 2021 年其全球產(chǎn)能利用率出現(xiàn)了緩慢回落的局面，其中產(chǎn)能利用率由 08 年的 %下降至 09 年的 %，而后至 10 年回落到 %。盡管現(xiàn)階段產(chǎn)能利用率并沒有恢復到金融危機爆發(fā)前的水平，但未來隨著新的冶煉技術(shù)的不斷推廣（如閃速冶煉技術(shù)等）及隨著銅價走高帶來的利潤效應，相信產(chǎn)能利用率在 20212021 年會緩慢上漲。 國際銅市場消費狀況 全球精煉銅的需求在近 3 年里已逐漸走出金融危機的晦影， 呈現(xiàn)出先低后高的態(tài)勢，而后期全球精銅消費有望延續(xù)擴張。 08 年發(fā)生的次貸危機對全球精銅消費起到較為嚴重的打壓，其中歐洲及北美受昆明冶金高等專科學校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 6 災嚴重區(qū)回撤跡象明顯。這種消費的不景氣在 09 年出現(xiàn)了集中釋放，歐洲精銅消費同比下降 %，北美消費同比下滑 %，而全球除中國外的精通消費量回撤幅度高達 %。轉(zhuǎn)至 2021 年，隨著全球經(jīng)濟的逐漸企穩(wěn)，精銅消費亦出現(xiàn)了回暖跡象。歐洲及北美的精銅需求分別同比增加了 %及 %，而亞洲需求則沖至 %的歷史新高。在亞洲需求增長的強勁帶動下，全球精銅消費出現(xiàn)了 %的年增 長率。從歷史數(shù)據(jù)可以看出，全球精銅需求的寒冬正逐漸過去。 國內(nèi)市場生產(chǎn)狀況 中國銅冶煉行業(yè)利潤的復蘇吸引了國內(nèi)銅冶煉企業(yè)數(shù)維持在歷史高位。 2021 年 15 月全國銅冶煉行業(yè)累積利潤額高達 411 億元人民幣，較 09 年 15 月的 115 億元同比增加了 259%。盡管該數(shù)據(jù)仍未達到金融危機爆發(fā)前，如 08 年 540 億元的利潤高點，但利潤的穩(wěn)步提高仍帶動了企業(yè)生產(chǎn)的積極性。據(jù)世華財訊的數(shù)據(jù)顯示，至 2021年 8 月，全國銅冶煉企業(yè)總數(shù)為 340 個，全部從業(yè)人員平均人數(shù)為 萬人，顯示出冶煉行業(yè)的高活躍度。而隨 著后期市場環(huán)境的逐漸轉(zhuǎn)好，預估參與冶煉的企業(yè)數(shù)及從業(yè)人員將會繼續(xù)維持增長勢頭，從而對精銅供應提供了基本的支持。 從中國銅相關(guān)品種的供給量來看，中國的精煉銅產(chǎn)量、銅管產(chǎn)量及銅棒與合金產(chǎn)量均維持了較好的增長勢頭。就精銅產(chǎn)量來看， CRU統(tǒng)計今年中國精銅產(chǎn)量同比增加了 %，由 09 年的 402 萬噸上漲至 10 年的 452 萬噸。而安泰科的數(shù)據(jù)則預計全年精煉銅產(chǎn)量由 09 年的 412 萬噸增長 %至 455 萬噸。銅管及銅棒與合金方面， CRU 預昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 7 計中國銅管產(chǎn)量同比增加 %，而銅棒與合金產(chǎn)量同比上漲 %。盡管銅管 在年內(nèi)維持了高生產(chǎn)態(tài)勢，但 2021 年 9 月美國商務(wù)部對無縫精煉銅管的反傾銷終裁還是會影響到后期國內(nèi)銅管的產(chǎn)量。根據(jù)美國聯(lián)邦公報，中國一共 8 家企業(yè)所征稅率由 %至 %不等，其中金龍精密銅管集團股份有限公司稅率為 %，而浙江海量及海量銅貿(mào)易公司則為 %，另有 5 家中國企業(yè)被征收 %的反傾銷稅。故預計在后期向美國輸出銅管受阻的情況下，國內(nèi)銅管產(chǎn)量或不會維持高增長態(tài)勢。 國內(nèi)市場消費狀況 中國精銅需求維持著穩(wěn)定的增長勢頭。 2021 年中國全年銅消費量近 700 萬噸 ，同比上漲幅度超過 11%。若回顧歷史，中國的精銅需求自 2021 年以來平均增長速度達到 15%（而全球精銅需求增長率僅為 2%），這帶動了中國的年度需求總量由 2021 年的 188 萬噸大幅上漲至今年的 700 萬噸，拉動中國銅消費占世界消費比例由 12%升至37%。中國銅需求的大幅擴張在一定程度上反映了全球生產(chǎn)力由成熟經(jīng)濟體向中國的轉(zhuǎn)移，“世界工廠”對“中國需求”具有部分提振作用。 除了國際生產(chǎn)力資本的輸入外，中國自身經(jīng)濟的快速發(fā)展亦對銅消費起到?jīng)Q定性作用。中國銅消費的增長點比較特別，其很大程度上取決于國家基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。 電力行業(yè)、建筑行業(yè)及交通運輸業(yè)合計對中國銅消費的貢獻率超過 70%，而家用電器、電子消費品亦占國內(nèi)銅消費的一席之地。 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 8 供應及消費對比表 表 12 未來 30年我國銅工業(yè)主要技術(shù)參數(shù)預測表 年份 20212021 20212021 20212020 20212030 消費量年均遞增率 (%) 11 8 5 2 產(chǎn)量年均遞增率 (%) 10 8 6 3 儲量總回收率 (%) 52 54 55 60 再生銅總總產(chǎn)量比率 (%) 29 30 31 32 進口量年均遞增率 (%) 15 10 35 1 出口量年均遞增率 (%) 5 4 23 1 資料來源：世界金屬研究， ICSG， 2021 表 13 全球精銅供應消費平衡表 表 14 20212030年全球精銅供需歷史和預測表（單位：萬噸） 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 9 銅的冶煉工藝 銅冶金 技術(shù) 的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主，其產(chǎn)量約占世界銅總產(chǎn)量的 85%，現(xiàn)代 濕法冶煉的技術(shù)正在逐步推廣，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。 火法冶煉與濕法冶煉（ SX－ EX）。 火法煉銅 通過熔融冶煉和電解精火煉生產(chǎn)出陰極銅，也即電解銅，一般適于高品位的硫化銅礦?；鸱ㄒ睙捯话闶窍葘⒑~百分之幾或千分之幾的原礦石，通過選礦提高到 20－ 30％，作為銅精礦，在密閉鼓風爐、反射爐、 電爐 或閃速爐進行造锍熔煉 ，產(chǎn)出的熔锍 (冰銅 )接著送入轉(zhuǎn)爐進行吹煉成粗銅，再在另一種反射爐內(nèi)經(jīng)過氧化精煉脫雜，或鑄成陽極板進行電解，獲得品位高達 ％的電解銅。該流程簡短、適應性強，銅的回收率可達 95％，但因礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出，不易回收，易造成污染。近年來出現(xiàn)如白銀法、諾蘭達法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶煉逐漸向連續(xù)化、自動化發(fā)展。 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 設(shè)備 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(chǎn)出比為 50％左右 ),一般廢銅供應較穩(wěn)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(chǎn)出的銅，也稱為再生銅。 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 10 圖 11 火法煉銅工藝流程 濕法煉銅 濕法冶煉法可處理氧化銅礦，硫化銅礦和含銅貧礦或廢礦。 （ 1）、氧化銅礦濕法提銅 一般適于低品位的氧化銅礦，生產(chǎn)出的陰極 銅稱為電積銅。濕法煉銅目前主要用于處理氧化銅礦。有氧化銅礦直接酸浸和氨浸（或還原焙燒后氨浸）等法；酸浸應用較廣，氨浸限于處理含鈣鎂較高的結(jié)合性氧化礦。 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 11 氧化銅礦一般不宜用選礦法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出，所得溶液含銅一般為 1～ 5g/L，可用硫化沉淀、中和水解、鐵屑置換以及溶劑萃取 — 電積等方法提取銅。近年來，萃取 — 電積法發(fā)展較快。 其主要過程包括： A、 用對銅有選擇性的萃取劑（如 LiX－ 64 N， N－ 510， N－ 530等）的煤油溶液萃取銅，銅進入有機相而與鐵、鋅等雜質(zhì)分離。 B、 用濃度較高的 H2SO4 溶液反萃銅，得 到含銅約 50g/L 的溶液。反萃后的有機溶劑，經(jīng)洗滌后，返回萃取過程使用。 C、 電積硫酸銅溶液得電銅，電解后液返回用作反萃劑。 圖 12 氧化銅礦酸浸 — 萃取 — 電積提銅流程 昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 12 （ 2）、硫化銅礦濕法提銅 硫化礦多用硫酸化焙燒 — 浸出或者直接用氨或氯鹽溶液浸出等方法。 A、硫酸化焙燒 — 浸出法是將精礦中的銅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄粤蛩徙~溶出；硫化銅精礦 經(jīng)硫酸化焙燒后浸出，得到的含銅浸出液，經(jīng)電積得電銅。此法適于處理含有鈷、鎳、鋅等金屬的硫化銅精礦，但銅的回收率低，回收貴金屬較困難，電能消耗大，電解后液的過剩酸量須中和處理，所以一般不采用。 B、氨液浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氨絡(luò)合物溶出，浸出液在高壓釜內(nèi)用氫還原，制成銅粉，或者用溶劑萃取 — 電積法制取電銅； C、氯鹽浸出法是將銅轉(zhuǎn)變?yōu)殂~氯絡(luò)合物進入溶液，然后進行隔膜電解得電銅。 （ 3）、貧礦石和廢礦濕法提銅 銅礦開采后坑內(nèi)的殘留礦、露天礦剝離的廢礦石和銅礦表層的氧化礦，含銅一般較低，多采用堆浸、就地浸出和池浸等 方法，浸出其中氧化形態(tài)的銅，而所含硫化銅則利用細菌的氧化作用，使之溶解。浸出液中的銅可用鐵置換得海綿銅，或者用溶劑萃取 電積法制取電銅。 火法和濕法的特點 比較火法和濕法兩種銅的生產(chǎn)工藝，有如下特點： （ 1）后者的冶煉設(shè)備更簡單，但雜質(zhì)含量較高，是前者的有益補充；由于雜質(zhì)含量較高，工藝要求較高，設(shè)備技術(shù)含量較高。 （ 2）后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。 （ 3）前者的總體成本要比后者高，單一設(shè)備較便宜，前期投資效昆明冶金高等?？茖W校冶金材料學院 年產(chǎn) 10 萬噸電解銅設(shè)計書 13 益好；前者設(shè)備供應面廣，設(shè)備維護方便。 （ 4）后者是新 發(fā)展起來的工藝，和前者相比，前者工藝比較完善，國內(nèi)目前前者應用相當完善，有利于工廠前期建設(shè)。 可見，濕法冶煉技術(shù)其適用范圍有局限性，并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。和火法冶煉技術(shù)相比濕法冶煉技術(shù)降低了銅的生產(chǎn)成本，