Kiến thức cơ bản về đồng
Đồng là kim loại được con người sử dụng sớm nhất. Ngay từ thời tiền sử, con người đã bắt đầu khai thác các mỏ đồng lộ thiên và sử dụng đồng thu được để chế tạo vũ khí, công cụ và các đồ dùng khác. Việc sử dụng đồng có tác động sâu sắc đến sự tiến bộ của nền văn minh sơ khai của loài người. Đồng là kim loại tồn tại trong vỏ trái đất và đại dương. Hàm lượng đồng trong vỏ trái đất là khoảng 0,01% và ở một số mỏ đồng, hàm lượng đồng có thể đạt tới 3-5%. Hầu hết đồng trong tự nhiên tồn tại dưới dạng hợp chất, cụ thể là khoáng chất đồng. Khoáng chất đồng kết hợp với các khoáng chất khác để tạo thành quặng đồng. Quặng đồng được khai thác trở thành quặng đồng cô đặc với chất lượng đồng cao sau khi được tuyển chọn.
1. Thuộc tính
Đồng có các tính chất vật lý và hóa học tốt như tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, khả năng chống ăn mòn và độ dẻo. Độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt chỉ đứng sau bạc. Đồng nguyên chất có thể được kéo thành những dây đồng rất mịn và làm thành lá đồng rất mỏng. Mặt cắt tươi của đồng nguyên chất có màu đỏ hồng, nhưng sau khi màng oxit đồng hình thành trên bề mặt, bề ngoài có màu đỏ tím nên thường được gọi là đồng đỏ.
Ngoài đồng nguyên chất, đồng có thể được kết hợp với thiếc, kẽm, niken và các kim loại khác để tạo thành hợp kim có các đặc tính khác nhau, đó là đồng thau, đồng thau và đồng trắng.
Thêm kẽm vào đồng nguyên chất (99,99%) được gọi là đồng thau. Ví dụ, ống đồng thông thường có 80% đồng và 20% kẽm được sử dụng trong bình ngưng của nhà máy điện và bộ tản nhiệt ô tô; thêm niken gọi là đồng trắng, còn lại gọi là đồng. Ngoại trừ kẽm và niken, tất cả các hợp kim đồng với các nguyên tố kim loại khác đều được gọi là đồng. Chúng được gọi là những yếu tố nào được thêm vào. Các loại đồng quan trọng nhất là đồng thiếc phốt pho và đồng berili. Ví dụ, đồng thiếc có lịch sử ứng dụng rất lâu đời ở nước tôi và được dùng để đúc chuông, chân máy, nhạc cụ và đồ cúng tế. Đồng thiếc cũng có thể được sử dụng làm vòng bi, ống lót và các bộ phận chống mài mòn.
Khác với độ dẫn điện của đồng nguyên chất, với sự trợ giúp của hợp kim, độ bền và khả năng chống ăn mòn của đồng có thể được cải thiện đáng kể. Một số hợp kim này có khả năng chống mài mòn và có đặc tính đúc tốt, trong khi một số khác có tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn tốt.
2. Công dụng
Do những đặc tính tuyệt vời nêu trên, đồng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Bao gồm công nghiệp điện, sản xuất máy móc, vận tải, xây dựng và các lĩnh vực khác. Hiện nay, đồng chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp điện, điện tử để sản xuất dây điện, cáp truyền thông và các thành phẩm khác như động cơ, rôto máy phát điện, dụng cụ điện tử, đồng hồ đo… Phần tiêu thụ này chiếm khoảng một nửa tổng sản lượng tiêu thụ. tổng nhu cầu công nghiệp Đồng và hợp kim đồng chiếm một vị trí quan trọng trong chip máy tính, mạch tích hợp, bóng bán dẫn, bảng mạch in và các thiết bị, dụng cụ khác. Ví dụ, dây dẫn bóng bán dẫn sử dụng hợp kim đồng crom-zirconium dẫn điện cao và dẫn nhiệt cao. Gần đây, IBM, một công ty máy tính nổi tiếng thế giới, đã sử dụng đồng để thay thế nhôm trong chip silicon, đánh dấu bước đột phá mới nhất trong việc ứng dụng kim loại lâu đời nhất của nhân loại vào công nghệ bán dẫn.
Vào giữa những năm-1980, ngành điện chiếm tỷ lệ tiêu thụ đồng tinh chế lớn nhất ở Hoa Kỳ, Nhật Bản và các nước Tây Âu, và Trung Quốc cũng không phải là ngoại lệ.
Kể từ những năm 1990, việc sử dụng đồng làm ống trong ngành xây dựng đã tăng lên đáng kể, trở thành quốc gia tiêu thụ đồng lớn nhất ở nước ngoài. Theo báo cáo do Hiệp hội Phát triển Đồng (CDA) công bố tại New York: Năm 1997, ngành xây dựng vẫn là thị trường tiêu dùng cuối cùng lớn nhất cho các sản phẩm đồng ở Hoa Kỳ. Ngành xây dựng thường sử dụng khả năng chống ăn mòn của đồng để sản xuất ống nước, mái nhà và các công trình cấp thoát nước khác. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong trang trí xây dựng do vẻ ngoài đẹp mắt. Việc sử dụng đồng trong ngành xây dựng chiếm vị trí đầu tiên trong tổng lượng tiêu thụ sản phẩm đồng ở Hoa Kỳ. Theo thống kê nội bộ của Tập đoàn Kim loại màu Trung Quốc, năm 1997, ngành điện (bao gồm dây và cáp) chiếm 77,7% lượng tiêu thụ đồng của nước tôi, trở thành thị trường tiêu thụ đồng lớn nhất. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, phạm vi ứng dụng của đồng ngày càng mở rộng và đồng bắt đầu đóng vai trò trong y học, sinh học, siêu dẫn và môi trường. Ví dụ, khi bọt nhựa polyurethane có chứa đồng hoặc oxit đồng, nó có thể làm giảm đáng kể lượng khí độc hại chết người thoát ra khi loại nhựa này cháy - hydro xyanua (HCN). Một lượng lớn dữ liệu nghiên cứu chứng minh rằng tác dụng diệt khuẩn của đồng có thể làm giảm sự lây lan của vi khuẩn viêm phổi một cách hiệu quả, ức chế sự phát triển của vi khuẩn và giữ cho nước uống sạch sẽ và hợp vệ sinh. Vì vậy, triển vọng phát triển trong tương lai của ống đồng trong ngành xây dựng trong nước sẽ rất rộng lớn.
3. Dự trữ đồng:
Tài nguyên đồng của thế giới tương đối phong phú. Theo thống kê của Cục Mỏ Hoa Kỳ năm 1995, trữ lượng kim loại đồng của thế giới là 310 triệu tấn, và cơ sở dự trữ là 590 triệu tấn. Các quốc gia có trữ lượng đồng lớn nhất là Chile và Hoa Kỳ, lần lượt chiếm 23,7% và 15,3% lượng dự trữ của thế giới, tiếp theo là Ba Lan 15%, Zambia 6%, Nga 5%, Zaire 5%, Peru 4% , Canada 4% và Úc 4%.
Các loại mỏ đồng công nghiệp trên thế giới được chia thành 9 loại: loại porphyr, loại đá phiến sa thạch, loại đồng-niken sunfua, loại pyrit, loại đồng-urani-vàng, loại đồng tự nhiên, loại vân, loại cacbonat và skarn. kiểu. Bốn loại đầu tiên là quan trọng nhất, chiếm 96% tổng trữ lượng đồng của thế giới, trong đó các mỏ đá phiến porphyr và đá phiến sa thạch lần lượt chiếm 55% và 29%. Trên thế giới có khoảng 60 mỏ đồng khổng lồ với trữ lượng đồng hơn 5 triệu tấn, trong đó các mỏ porphyr chiếm 38 mỏ và đá phiến sa thạch chiếm 15 mỏ, chiếm 88% tổng số mỏ đồng khổng lồ. Có rất ít nguồn tài nguyên đồng có sẵn để khai thác ở Trung Quốc. Hiện tại, các mỏ đồng lớn là Mỏ đồng Dexing ở Giang Tây, Mỏ đồng Yulong ở Tây Tạng, Mỏ đồng Yulong và Mỏ đồng Ashele được phát hiện gần đây ở Tân Cương. 4. Quá trình nấu chảy đồng Quặng đồng được khai thác từ mỏ đồng trở thành quặng đồng đậm đặc hoặc cát quặng đồng có chất lượng đồng cao hơn sau khi được tuyển chọn. Đồng cô đặc cần phải được nấu chảy và chiết xuất trước khi có thể trở thành đồng tinh chế và các sản phẩm đồng. Hiện nay trên thế giới có hai phương pháp luyện đồng chính là luyện kim và luyện thủy luyện (SX-EX) 1. Phương pháp nung:
Đồng catốt, còn được gọi là đồng điện phân, được sản xuất thông qua quá trình nấu chảy và tinh chế điện phân, thường thích hợp cho quặng sunfua đồng cao cấp.
Ngoài đồng cô đặc, đồng phế liệu là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất đồng tinh luyện, bao gồm đồng phế liệu cũ và đồng phế liệu mới. Đồng phế liệu cũ đến từ thiết bị cũ và
máy móc cũ, tòa nhà bỏ hoang và đường ống ngầm; đồng phế liệu mới có nguồn gốc từ đồng phế liệu do các nhà máy chế biến thải ra (tỷ lệ sản lượng nguyên liệu đồng khoảng 50%). Nhìn chung, nguồn cung đồng phế liệu tương đối ổn định. Đồng phế liệu có thể được chia thành: đồng phế liệu trần: loại trên 90%; đồng phế liệu màu vàng (dây): vật liệu chứa đồng (động cơ cũ, bảng mạch);
Đồng được sản xuất từ đồng phế liệu và các vật liệu tương tự khác còn được gọi là đồng tái chế.
2. Phương pháp ướt:
Một con tàu phù hợp với oxit đồng cấp thấp và đồng tinh chế được tạo ra được gọi là đồng điện phân.
Quá trình nấu chảy ướt là:
3. Đặc điểm của hai quá trình luyện kim và thủy luyện
So sánh hai quy trình sản xuất đồng của luyện kim hỏa và luyện kim thủy luyện, có những đặc điểm sau:
(1) Thiết bị luyện kim sau này đơn giản hơn, nhưng hàm lượng tạp chất cao hơn, đây là một bổ sung có lợi cho thiết bị trước.
(2) Loại thứ hai có những hạn chế và tùy thuộc vào loại và loại quặng.
(3) Chi phí của loại thứ nhất là khoảng 70-80 cent/pao (khoảng 1540-1760 đô la Mỹ/tấn), trong khi chi phí của loại thứ hai chỉ là 30-40 cent/pao (khoảng { {4}} đô la Mỹ/tấn).
Có thể thấy, công nghệ thủy luyện có những ưu điểm vượt trội nhưng phạm vi ứng dụng còn hạn chế. Không phải tất cả các mỏ đồng đều có thể được nấu chảy bằng quy trình này. Tuy nhiên, thông qua cải tiến công nghệ, ngày càng nhiều quốc gia, bao gồm Hoa Kỳ, Chile, Canada, Úc, Mexico và Peru, đã áp dụng quy trình này cho nhiều mỏ đồng hơn trong những năm gần đây. Việc cải tiến công nghệ thủy luyện và thúc đẩy ứng dụng nó đã làm giảm chi phí sản xuất đồng, tăng năng lực sản xuất của các mỏ đồng, tăng nguồn cung nguồn lực xã hội trong ngắn hạn, gây ra tình trạng dư thừa tương đối trong tổng nguồn cung xã hội và có một tác động kéo giá lên. Năm 1997, giá đồng tương lai đã giảm từ mức cao 2.600 đô la Mỹ/tấn năm 1996 xuống còn khoảng 1.600 đô la Mỹ/tấn vào tháng 11 năm 1998. Điều này liên quan trực tiếp đến thực tế là tỷ trọng của quá trình thủy luyện kim đã tăng lên rất nhiều, dẫn đến một lượng lớn đồng giá rẻ được đưa ra thị trường. Hiện tại, do chi phí sản xuất đồng trung bình là từ 1.400 đến 1.600 đô la Mỹ mỗi tấn (64-73 xu mỗi pound), nên việc giá giao sau giảm là sự quay trở lại giá trị hợp lý của giá. Khi tỷ trọng của nó trong quá trình nấu chảy tiếp tục tăng, xu hướng giá đồng sẽ ngày càng bị ảnh hưởng sâu sắc hơn. Theo báo cáo, chi phí luyện đồng thủy luyện kim tối thiểu hiện nay chỉ là 20 cent mỗi pound (tương đương 450 đô la Mỹ mỗi tấn), cao nhất là 77 cent mỗi pound (tương đương 1.697,5 đô la Mỹ mỗi tấn), và trung bình là khoảng dưới 50 xu một pound (tương đương 1.100 đô la Mỹ một tấn). Cần chỉ ra rằng vào năm 1995, chi phí sản xuất trung bình của quá trình nấu chảy đồng ướt chỉ là 39 xu một pound. Gần đây, chi phí sản xuất trung bình của quá trình nấu chảy đồng ướt đã tăng lên, chủ yếu là do quá trình nấu chảy đồng ướt đã được mở rộng sang xử lý khoáng chất sunfua đồng. Quá trình nấu chảy đồng ướt phù hợp hơn để xử lý khoáng vật oxit đồng và quặng nghèo, trong khi khi xử lý khoáng sản sunfua và quặng giàu hơn hoặc khi mỏ nằm ở vùng lạnh, giá thành sản xuất của công nghệ luyện đồng ướt cũng cao hơn, hầu hết trên 50 xu một pound. Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu công nghệ chiết xuất đồng từ quặng đồng cấp thấp vào những năm 1970. Năm 1983, nhà máy luyện đồng ướt đầu tiên được thành lập, sản lượng hàng năm là 120 tấn. Gần đây, do sự ra đời của các máy chiết đồng xuất sắc của nước ngoài và sự phát triển của ngành đồng trong nước, hàng chục nhà máy nấu chảy ướt nhỏ đã được xây dựng, công suất từ vài trăm đến 2,{30}} tấn, nhưng sản lượng đồng hàng năm chỉ có 15.{32}} tấn, còn xa mới đủ so với sản lượng 1 triệu tấn đồng tinh chế hàng năm ở nước tôi. Hiện tại, chi phí sản xuất đồng ở nước tôi là khoảng 18.500 nhân dân tệ, cao hơn nhiều so với mức trung bình thế giới là 1.477 đô la Mỹ (67 xu). Trong thời kỳ "95", Ủy ban Kế hoạch Nhà nước và Tập đoàn Công nghiệp Kim loại màu Trung Quốc đã liệt kê dự án thủy luyện kim là dự án nghiên cứu trọng điểm và xây dựng một số nhà máy trình diễn ở Mỏ đồng Dexing, Mỏ đồng Yulong, Mỏ đồng Daye Tonglushan và những nơi khác. Sau vài năm làm việc chăm chỉ, ước tính công nghệ thủy luyện của nước tôi sẽ có bước phát triển vượt bậc vào cuối thế kỷ này, công suất sản xuất hàng năm ước tính đạt hơn 50.{41}} tấn. Theo thống kê, sản lượng đồng tinh luyện từ quá trình luyện đồng thủy luyện chiếm 2,5% sản lượng đồng tinh luyện của thế giới vào năm 1980, và tỷ lệ này tăng lên 10% vào năm 1994 và 18% vào năm 1997. Người ta dự đoán rằng tỷ lệ đồng thủy luyện sản lượng cuối cùng sẽ tăng lên khoảng 25-35%.
