1. 銅的性質(zhì)和用途

(1)物理性質(zhì)

銅是玫瑰紅色的金屬，固體銅具有良好的展性和延性，可拉成0.0799mm的細(xì)絲，或加工成0.0799mm的薄片。液態(tài)銅能溶解許多氣體，如H₂、O₂、SO₂、CO₂、CO和水蒸氣，因此精煉銅在鑄錠之前，要脫除溶解的氣體．否則鋼錠會(huì)有氣孔。鑄銅含氧應(yīng)維持0.03％-0.05％。

銅的熔點(diǎn)1083℃，沸點(diǎn)2310℃，常溫時(shí)比重8.89。

銅的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性僅次于銀，如以銀的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性為100％，則銅分別為93％和73.2％。銅的導(dǎo)電性受雜質(zhì)的影響很大，例如砷含量為0.0013％時(shí)，可使其導(dǎo)電率降低1％。

銅的機(jī)械加工性能優(yōu)于鋁，例如，當(dāng)銅和鉛絲每單位長(zhǎng)度電阻相同時(shí)，以鋼的截面積、直徑、重量和破壞強(qiáng)度相應(yīng)為1時(shí)，則鋁的分別為1.61，1.27，0.488和0.64�？梢�，雖然鋁絲重量減輕一半，但由于其強(qiáng)度差，尺寸大，故使電機(jī)和馬達(dá)的體積相應(yīng)增大。

銅與其他金屬互溶性好，很易與鋅、鎳、錫生成有價(jià)值的合金如黃銅、白銅、青銅等，后者具有較大的耐腐蝕和耐磨性能。

(2)化學(xué)性質(zhì)

銅是元素周期表中第一副族的元素，原子量為63.54，有兩種不同的化合價(jià)—一價(jià)和二價(jià)，一價(jià)的化合物在高溫穩(wěn)定，而二價(jià)的化合物則相反。

銅在干燥空氣中不氧化，在溫度高于185℃時(shí)則開始氧化，溫度低于350℃時(shí)生成紅色氧化亞銅Cu₂O，高于850℃時(shí)生成黑色氧化銅CuO。在潮濕的空氣中銅被氧化，其表面逐漸覆蓋一層綠色的堿式碳酸銅CuCO₃·Cu(0H)₂，即所謂“銅綠”。

銅與硫化合生成硫化亞銅Cu₂S和硫化銅CuS。

在電化次序表中，銅位于氫的后面，因此銅不能溶于稀硫酸和鹽酸中，但能溶于硝酸、王水和加熱的濃硫酸中，有空氣存在時(shí)，也能溶于鹽酸、稀硫酸和氨水中。

(3)銅的用途

銅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用范圍僅次于鋼鐵，在有色金屬中，銅的產(chǎn)量和消費(fèi)量?jī)H次于鋁。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家銅與鋼鐵的比例為1.5：100。銅的用途大致分為以下幾個(gè)方面。

電氣工業(yè)是用銅的主要部門，占消費(fèi)銅總量的50％以上。據(jù)估計(jì)，每100km斷面為150mm²的輸電線需銅400多t，一部3000kW的發(fā)電機(jī)需銅580kg。

機(jī)械制造工業(yè)用各種銅合金作軸承、軸瓦、活塞、開關(guān)、油管、閥門、泵和高壓設(shè)備等。

國(guó)防工業(yè)用銅和其合金作各種子彈殼、飛機(jī)和艦艇零部件。

其他建筑材料、熱工技術(shù)、冷卻裝置和民用設(shè)備等，也廣泛使用銅和其合金。

銅的化合物用于農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥中。

2. 煉銅原料

地殼中含銅為0.01％，但銅能形成比較富的礦床�，F(xiàn)今開采的銅礦石含銅0.4%以上，實(shí)際上大型露天礦把0.2％品位的銅礦石也利用了。

在各類銅礦床中，銅呈各種礦物存在，其中大部分為硫化物和氧化物，少量為自然銅。自然界產(chǎn)出的銅礦物有2d種之多，但多數(shù)并不常見，也不具有工業(yè)價(jià)值。常見的硫化礦物有黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu3FeS3)、輝銅礦(Cu2S)和飼藍(lán)(CuS)等；氧化礦物有孔雀石[CuC0₃·Cu(OH)₂]、硅孔雀石(CuSiO₃·₂H₂0)、藍(lán)銅礦[2CuC0₃·Cu(OH)₂]、赤銅礦(Cu₂O)和膽礬(CuS0₄·5H₂0)等。

現(xiàn)今90％的銅產(chǎn)量來自硫化礦，約10％來自氧化礦，少量來自自然銅礦。

3. 銅的生產(chǎn)方法

(1)火法煉銅

火法煉鋼占銅生產(chǎn)量的90％，主要是處理硫化礦。在火法煉銅時(shí)，都是將飼精礦熔煉成冰銅，然后將冰銅吹煉成粗銅。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是得到的粗銅比較純，損失于爐渣中的銅比較少，熱能消耗少，而銅的生產(chǎn)率和回收率比較高。火法煉鋼的流程如圖2.2-1所示。

由圖2.2-1可見，火法煉鋼可以在各種不同設(shè)備中進(jìn)行，如鼓風(fēng)爐、反射爐、電爐、閃速爐和連續(xù)煉銅爐等。

由各種設(shè)備熔煉的冰銅，隨后還要經(jīng)過吹煉、火法精煉和電解精煉，最后得到電銅。

火法煉鋼的目的在于：一是使?fàn)t料中的銅盡可能全部進(jìn)入冰銅，同時(shí)使?fàn)t料中的氧化物和氧化產(chǎn)生的鐵氧化物形成爐渣；其次是使冰銅與爐渣分離。為了達(dá)到這兩個(gè)目的，火法煉鋼必須遵循兩個(gè)原則：一是必須使?fàn)t料有相當(dāng)數(shù)量的硫來形成冰銅；其次是使?fàn)t酒含二氧化硅接近飽和，以便冰銅和爐渣不致混溶。

(2)濕法煉鋼

濕法煉銅占銅生產(chǎn)量的10％，主要用于處理氧化礦，也有的處理硫化礦。其流程如圖2.2-2所示。它包括兩個(gè)主要過程，銅的浸出和從溶液中電積或置換提取銅。

濕法煉銅是用熔劑浸出礦石使銅進(jìn)入溶液，然后從含銅的溶液回收銅。此法主要用于處理氧化礦石或低品位的氧化礦和硫化礦廢礦石。在我國(guó)和其他一些國(guó)家也用于處理焙燒過的硫化精礦。

濕法煉鋼常用的熔劑有硫酸、氨、硫酸高鐵溶液等。選擇熔劑除結(jié)合礦石成分和性質(zhì)外，還必須根據(jù)脈石性質(zhì)，對(duì)于含二氧化硅高的礦石采用酸性熔劑，對(duì)于含鐵和碳酸鈣(鎂)高的礦石采用堿性熔劑，而對(duì)于含硫化物和氧化物的混合礦石則宜采用硫酸高鐵酸性溶液作熔劑。

目前濕法煉銅在銅生產(chǎn)中所占的比重不大，只占10％，但從今后資源發(fā)展趨勢(shì)來看，隨著礦石逐漸貧化，氧化礦成品位難選礦石和尾礦的利用日益增多，故濕法將是處理這些原料的有效途徑。