[材料科学]金属材料学6铜合金200691
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越王勾践铜剑
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铜的发展史
铜是人类最早发现和使用的金属之一。约在公元前7 世纪或更早,人类就利用自然铜锤打制小钉等简单物品。今伊朗境内在公元前4世纪,已掌握了炼铜技术。美索不达米亚、埃及和印度等地区,约于公元前3世纪中期,先后出现了较高技术水平的炼铜业。
中国在新石器时代晚期开始使用铜。夏代(公元前21世纪一前16世纪)进入青铜时代。
19世纪典型的火法炼铜工艺形成,20世纪末世界的铜产量约为1450万吨。
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从矿石中提炼铜——冶
金业的黎明
埃及古墓壁画是人类冶
金业的最早纪录之一
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(1)优异的物理化学性能:导电性、导热性好;抗蚀能力高;紫铜抗磁性;導電度58。電阻係數0.01724。熱與电的良導體,質地軟而堅韌,強度小,熔點高。
(2)良好的加工性能:塑性好,延展性僅次於金和銀,可製成管、薄板及細線。铸造性能好;
(3)特殊机械性能:减摩性耐磨性好,高弹性极限和疲劳极限;
(4)色泽美观。
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ζ 铜属于活性小的金属,常温干燥的空气中稳定,加热时生成黑色氧化铜(CuO)。在含C02潮湿空气中,表面生成有毒的铜绿[Cu(OH)2·CuC03]。
ζ 高温下不与氢、氨或碳作用,常温下与卤素作用,与含H2S的空气接触时,表面能生成硫化铜的黑色薄膜。
ζ 在电位顺序中,位于氢后,盐酸和稀硫酸与铜不起作用,有氧存在时,可缓慢溶解,生成相应的盐
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ζ 铜在地壳的丰度为5.8g/t,陆地储量为1627Mt,探明储量494Mt,潜在储量1133Mt。智利和美国铜储量分别占世界储量的23.5%和15.3%。
ζ 已知的含铜矿物240种,工业开采的铜矿仅有十多种。
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ζ 铜矿分自然铜、硫化铜矿和氧化铜矿三类。世界上90%的铜来自硫化铜矿,最常见是黄铜矿(CuFeS2),其次是斑铜矿(Cu5FeS2)、辉铜矿(Cu2S)和铜蓝(CuS)。
ζ 氧化铜矿也常出现,以孔雀石[铜绿
CuC03·Cu(OH)2]分布最广,其次是蓝铜矿[石青2CUC03·Cu(OH)2]。
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?我国铜资源较少,主要分布在江西、山西、甘肃、新疆、?我国铜资源较少,主要分布在江西、山西、甘肃、新疆、
云南和长江中下游地区。铜矿山共计747个,大中型矿山云南和长江中下游地区。铜矿山共计747个,大中型矿山7座,大多为坑内开采,适合露天开采的铜矿较少。
7座,大多为坑内开采,适合露天开采的铜矿较少。
?经过几十年的强化开采,资源大幅度减少,铜矿产量很难?经过几十年的强化开采,资源大幅度减少,铜矿产量很难
突破55万吨,铜精矿产量随时间下降。
突破55万吨,铜精矿产量随时间下降。
?我国铜矿自给率不足40%,贫矿蓝
铜多、品位低,已探明铜矿资源中含
矿铜品位在0.7%以下的占56%。
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? 火法炼铜和湿法炼铜。火法炼铜占全球精铜产量的
? 火法炼铜和湿法炼铜。火法炼铜占全球精铜产量的70%。湿法炼铜在近些年获得广泛的应用,产量1980年70%。湿法炼铜在近些年获得广泛的应用,产量1980年
不到5%,2005年达到30%。
不到5%,2005年达到30%。
? 火法炼铜包括造硫熔炼和铜硫吹炼两个过程。
? 火法炼铜包括造硫熔炼和铜硫吹炼两个过程。
? 传统的造硫熔炼有鼓风炉、反射炉和电炉熔炼。
? 传统的造硫熔炼有鼓风炉、反射炉和电炉熔炼。
?新熔炼工艺是富氧强化熔炼,分为两类:闪速熔炼(年产?新熔炼工艺是富氧强化熔炼,分为两类:闪速熔炼(年产
30万t的工厂)和熔池熔炼(年产20万t以下的工厂)。
30万t的工厂)和熔池熔炼(年产20万t以下的工厂)。
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? 铜硫吹炼目前仍以P-S转炉为主,间断操作,在发展连? 铜硫吹炼目前仍以P-S转炉为主,间断操作,在发展连续吹炼。关于铜的火法精炼阳极炉,除一些小厂还用反射续吹炼。关于铜的火法精炼阳极炉,除一些小厂还用反射
炉外,普遍采用回转式阳极炉。
炉外,普遍采用回转式阳极炉。
? 电解工艺没有大的变化。
? 电解工艺没有大的变化。
? 湿法炼铜可以处理低品位废杂铜矿,工艺简单、生产成? 湿法炼铜可以处理低品位废杂铜矿,工艺简单、生产成
本也低,湿法炼铜堆浸向大型化和机械化发展,生物浸出本也低,湿法炼铜堆浸向大型化和机械化发展,生物浸出技术也得到了广泛的应用。
技术也得到了广泛的应用。
? 将来有可能将熔炼和吹炼合并为一台炉子,生产白冰? 将来有可能将熔炼和吹炼合并为一台炉子,生产白冰
铜,然后用湿法处理以生产电铜。
铜,然后用湿法处理以生产电铜。
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