电缆重要组成材料铜的基本知识

铜是人类早使用的金属。早在*时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属。铜在地壳中的含量约为0.01％，在个别铜矿床中，铜的含量可以达到3－5％。自然界中的铜，多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石，开采出来的铜矿石，经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿.

    一、性能

    铜具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和延展性等物理化学特性。导电性能和导热性能仅次于银，纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。纯铜的新鲜断面是玫瑰红色的,但表面形成氧化铜膜后,外观呈紫红色,故常称紫铜.

    铜除了纯铜外，铜可以与锡、锌、镍等金属化合成具有不同特点的合金，即青铜、黄铜和白铜。在纯铜（99.99%）中加入锌，则称黄铜，如含铜量80％,含锌量20%的普通黄铜管用于发电厂的冷凝器和汽车散热器上；加入镍称为白铜，剩下的都称为青铜，除了锌和镍以外，加入其它金属元素的所有铜合金均称做青铜，加入什么元素就称为什么元素，主要的青铜是锡磷青铜和铍青铜。如锡青铜在我国应用的历史非常悠久，用于铸造钟、鼎、乐器和祭器等。锡青铜也可用作轴承、轴套和耐磨零件等。

    与纯铜的导电性有所不同，借助于合金化，可大大改善铜的强度和耐锈蚀性。这些合金有的耐磨，铸造性能好，有的具有较好的机械性能和耐腐蚀性能。

    二、用途

    由于铜具有上述优良性能，所以在工业上有着广泛的用途。包括电气行业、机械制造、交通、建筑等方面。目前，铜在电气和电子行业这一领域中主要用于制造电线、通讯电缆和其他成品如电动机、发电机转子及电子仪器、仪表等，这部分用量约占工业总需求量的一半左右。铜及铜合金在计算机芯片、集成电路、晶体管、印刷电路版等器材器件中都占有重要地位。例如，晶体管引线用高导电、高导热的铬锆铜合金。近，计算机公司IBM已采用铜代替硅芯片中的铝，这标志着人类古老的金属在半导体技术应用方面的新突破.

    80年代中期，美国、日本和西欧国家的精铜消费中，电气工业所占比重大，中国也不例外。而进入90年代以后，国外在建筑行业中管道用铜增幅巨大,成为国外消费铜的大头.据位于纽约的铜发展协会(CDA)发表的报告说：1997年，建筑业仍是美国铜产品的大的终用途市场，建筑业常利用铜的耐腐蚀性用于制造水管、屋顶及其他给排水设施，此外，还因其美观的外表而被用于建筑装修，建筑业用铜占美国铜产品总消费量的位。

据中国有色集团内部统计，1997年我国铜的消费构成中电气行业（包括电线电缆）占77.7%,成为用铜的大市场

    具体情况如下：单位：%

    
 

数据来源: 《期货交易大辞典》 *铜发展协会(CDA)
附注: 1997年的中国铜消费结构数据来源于Simon Hunt的"1990-1997年中国铜消费调查报告"一文,为了避免重复计算,1997 年中国的电线电缆包括在电气行业中,而以前都计算在机械制造行业里.

    随着科学技术的日新跃益，铜的应用范围在拓宽，铜在医学、生物、超导及环境方面开始发挥作用。如，当聚氨酯塑料泡沫含有铜或氧化铜时，能大大减少这种塑料燃烧时所释放出致命的有毒气体――氢qing化物（HCN）。大量研究资料证明，铜的杀菌作用可以有效地降低肺炎病菌的传播，能抑制细菌生长，保持饮用水清洁卫生，所以,未来国内建筑业铜管的发展前景将十分广阔。

    三、铜的储量：

    世界铜矿资源比较丰富。据1995年美国矿业局统计，世界铜金属储量为3.1亿吨，储量基础为5.9亿吨，铜储量多的国家是智利和美国，分别占世界储量基础的23.7%和15.3%，其次是波兰15％、赞比亚6％、俄罗斯5％、扎伊尔5％、秘鲁4％、加拿大4％、澳大利亚4％。

    世界铜矿的工业类型分为斑岩型、砂页岩型、铜镍硫化物型、黄铁矿型、铜－铀－金型、自然铜型等、脉型、碳酸岩型、矽卡岩型共九类。重要的是前四类，占世界铜总储量的96％，其中斑岩型和砂页岩型矿各占55％和29％。世界铜储量超过500万吨的巨型铜矿约有60个，斑岩矿占38个，砂页矿占15个合计占巨型铜矿的88％。

    中国可供开采的铜精矿资源很少。目前大的铜矿主要有江西德兴铜矿、西藏裕龙铜矿、玉龙铜矿和新近探明的新疆阿舍勒铜矿。

    四、铜的冶炼工艺

    从铜矿中开采出来的铜矿石，经过选矿成为含铜品位较高的铜精矿或者说是铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品.

    目前，世界上铜的冶炼方式主要有两种：即火法冶炼与湿法冶炼（SX－EX）

    1．火法:

    通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。

    
    除了铜精矿之外,废铜做为精炼铜的主要原料之一，包括旧废铜和新废铜，旧废铜来自旧设备和旧机器，废弃的楼房和地下管道；新废铜来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50％左右),一般废铜供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90％以上；黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。

    2．湿法:

    一船适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。

    湿法冶炼过程为：

    
    3． 火法和湿法两种工艺的特点

    比较火法和湿法两种铜的生产工艺，有如下特点：

    （1）后者的冶炼设备更简单，但杂质含量较高，是前者的有益补充。

    （2）后者有局限性，受制于矿石的品位及类型。

    （3）前者的成本约在70－80美分/磅（约合1540－1760美元/吨），后者仅为30－40美分/磅（约合660－880美元/吨）。

    可见，湿法冶炼技术具有相当大的优越性，但其适用范围却有局限性，并不是所有铜矿的冶炼都可采用该种工艺。不过通过技术改良，这几年已经有越来越多的国家，包括美国、智利、加拿大、澳大利亚、墨西哥及秘鲁等，将该工艺应用于更多的铜矿冶炼上。湿法冶炼技术的提高及应用的推广，降低了铜的生产成本，提高了铜矿产能，短期内增加了社会资源供给，造成社会总供给的相对过剩，对价格有拉动作用。1997年铜的期价由1996年的2600美元/吨高位跌至目前1998年11月的1600美元/吨左右，与湿法冶炼工艺比重的大大提高导致大量低成本铜上市有着直接的关系。

    目前由于铜的平均生产成本在1400－1600美元/吨（64－73美分/磅），期价下跌是价格向价值的合理回归，随着冶炼工艺中其比重的不断增加，铜的价格走向将会受到越来越深远的影响。据报道，目前湿法炼铜低成本只有20美分/磅(合450美元/吨)，77美分/磅(合1697.5美元/吨)，平均约低于50美分/磅(合1100美元/吨)。需要指出的是，在1995年湿法炼铜的平均生产成本还只有39美分/磅，近来湿法炼铜平均生产成本有所上升，主要是由于湿法炼铜工艺推广到了处理铜的硫化矿物的缘故。湿法炼铜工艺较适合处理铜的氧化矿物和贫矿，而处理硫化矿物及较富矿石时，或当矿山地处寒冷地区，采用湿法炼铜工艺，其生产成本亦较高，多在50美分/磅以上。

    中国自70年代开始研究从低品位铜矿中提取铜技术，1983年建立了座湿法冶炼铜的工厂，年产120吨，近来由于引进了国外优良的铜莘取剂，加上地方铜工业的发展，现在已建成了几十座小型的湿法冶炼厂，规模从几百到2000吨不等，但年产铜仅1.5万吨，这与我国年产精炼铜100万吨的规模相比远远不够。目前我国铜的生产成本大约在18500元左右，远远高于世界平均水平1477美元（67美分）。"95"期间国家计委和中国有色金属工业总公司把湿法冶炼项目列为重点攻关项目，在德兴铜矿、玉龙铜矿、大冶铜录山铜矿等地建几个示范工厂，经过几年努力，估计至本世纪末我国的湿法技术会有较大发展，届时年产能估计可达5万吨以上。

    据统计，1980年湿法炼铜的精铜产量占世界精铜产量的2.5％，1994年该比重提高到10％，1997估计提高到18％，预计终湿法产铜的比例将提高到25－35％之间。