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1. 簡介: 銅以其良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力成為電子和電力工業(yè)領(lǐng)域里的首選和主要材料。為了達到所要求的性能標(biāo)準(zhǔn),使用的幾乎都是高純度的銅。這篇文章主要討論了這樣做的原因,同時還特別關(guān)注了一些根本的冶煉原則。其目的是要針對過去十年銅線領(lǐng)域里的相關(guān)發(fā)展展開進一步的討論。
2. 導(dǎo)體要求:
近年來在解釋貴重金屬(即銅、銀和金)的電子屬性上已經(jīng)取得了巨大的進步。這些元素顯示出了很高的導(dǎo)電性能,因為它們的導(dǎo)電電子對于電場的運動幾乎沒有什么抵抗力。銅尤其是一種優(yōu)良的導(dǎo)體,因為最外圍的電子之間有很大的自由空間,以致于不會發(fā)生任何碰撞。而它的電阻率則與這寬大的空間成反比。
有幾種導(dǎo)電金屬都比銅輕,但是輸送同樣多的電流,它們所要求的橫截面更大,所以如果要求節(jié)約空間的話,這些金屬是不可取的。(例如:在一些小型電力馬達)。所以當(dāng)超重成為問題時,人們就開始使用鋁。銅具有商業(yè)應(yīng)用所需要的最好的性能特征,因此銀就因為它昂貴的價格而不被采用。
3. 應(yīng)用:
<DIV align=left>銅是以其純凈形式而不是合金形式而具有最廣泛用途的稀有金屬之一。大約有五十多種不同的鍛壓合金中銅的最小含量是 99.3%,雖然只有一小部分在工業(yè)上用作電導(dǎo)體。這些低合金中最常用的是電解韌銅,它由這純度的金屬構(gòu)成,這種金屬可與氧在100-650ppm的范圍內(nèi)結(jié)成合金。但是在氫氣環(huán)境中人們建議不要使用ETP銅,因為當(dāng)它暴露于這些溫度時會受到氫脆裂的影響。在這樣的環(huán)境下,要么使用無氧銅,要么就使用無氧電子銅。 含銀銅中電源電壓器中的應(yīng)用相當(dāng)有限,因為它在溫度提高時具有較高的強度和較弱的抵抗力。 </DIV>4. 銅棒和銅線的生產(chǎn):
二十世紀(jì)七十年代以前,幾乎所有的銅都是通過分批法生產(chǎn)的,分批法的具體步驟是:將熔化銅澆注并凝固成為叫做“線錠”的特種鑄塊,然后在稍微受到限制的保護氛圍將棒再加熱,而后在通過熱壓法在空氣中將這一鑄造的樹形結(jié)構(gòu)分解成棒的形式。接下來,就將其投放在10%的硫酸里來清除上面的氧化物,通過將一端對接在另一端而形成較長的線圈。現(xiàn)在,實際上所有的銅棒都是通過連續(xù)鑄造和軋制程序制成的。連續(xù)鑄造的好處是:較小的雜質(zhì)微分離、減少了表面的銅氧化物顆粒、在與軋輥接觸的過程中鋼含量減少、幾乎避免了所有的焊縫、降低了整個加工成本。
刻意地將氧和銅制成合金,作為溶解氫和硫磺的凈化劑,從而在熔化中形成H2O和SO2這兩種氣體。如果氧成分有一定控制的話,那么就會形成小型汽泡,在合適的條件下,這些汽泡會抵消從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過程中約4%的收縮量。如果所形成的毛孔不十分大的話,它們完全可以在熱壓期間被消除掉。
大部分連續(xù)鑄造和軋制的產(chǎn)品都裝有非破壞性設(shè)備,而這些設(shè)備往往都進行在線應(yīng)用來檢測表面諸如裂縫和氧化物等缺陷。對于某種高質(zhì)量的應(yīng)用,通常要通過機械修整來將表面好多層金屬清除掉。
大部分圓形和方形銅產(chǎn)品都是通過用傳統(tǒng)的人工多晶拉;蛱烊粏尉Ю_M行拉絲而生產(chǎn)的。銅具有良好的成形性,銅棒可以很容易地制成比較細的銅絲,而不需要任何中間的退火過程。盡管它具有這種比較理想的特性,但是磁線工業(yè)中的一般做法是在拉絲過程中將減面率降到90%左右,之后還要進行退火。除了減面率以外,金相結(jié)構(gòu)也可能會發(fā)生變化,從而削弱了銅線的機械特性。磁線經(jīng)常是通過所謂的“在線過程”來進行生產(chǎn)的,這一過程包括:“慢速”拉絲,接著進行連續(xù)退火,同時還要上涂料。最終的銅線產(chǎn)品是通過將退火之間的減面率降低到90%而得到改善的。
5. 雜質(zhì)的作用:
在高導(dǎo)電率形成過程中化學(xué)性質(zhì)是最重要的變量之一。這些成分中最有害的東西能夠降低導(dǎo)電率、提高退火線的機械強度、避免再結(jié)晶、有時在生產(chǎn)銅棒的熱壓過程中還會導(dǎo)致熱脆。無數(shù)的研究調(diào)查表明:極少數(shù)量的溶解物都會一次性地提高銅的電阻率。許多雜質(zhì)都會階段性地提高其半硬再結(jié)晶溫度。然而,當(dāng)雜質(zhì)與沉淀物或氧化物而不是溶解物混合在一起時,對導(dǎo)電率的有害影響就會降到最低。表2表明了各種各樣的單一元素添加到只含有200ppm氧的高純度ETP銅所產(chǎn)生的影響。一般來說,每百萬分之一雜質(zhì)中的前半部分與相同劑量的后半部分相比影響力更大。然而,需要注意的是,自從建立于1913年的銅電力標(biāo)準(zhǔn)由 100%IACS導(dǎo)電率表示以來,商業(yè)銅的純度就得到了極大地改善。如今,大部分商業(yè)銅負極的導(dǎo)電率都超過101%IACS。
6. 氧成分的影響:
氧是為了改善鑄造銅的堅固性通過對燃汽——金屬反應(yīng)的控制而采用的一種合金成分。同樣重要的是,氧在與大部分雜質(zhì)反應(yīng)的過程中都起到了一個清除器的作用,而這些雜質(zhì)當(dāng)它們?nèi)芙庠阢~基質(zhì)中時對其特性和退火反應(yīng)都有巨大的影響作用。相反,當(dāng)這些雜質(zhì)與不可溶解的氧化物混合在一起的時候,這些壞作用就被抵消了。從表3可以看出,ETP銅導(dǎo)電率的最大值是200ppm。因而,ETP銅中氧的含量大致在175和450ppm之間。由于分散雜質(zhì)容易引起熱裂,所以通常都盡量避免低氧值。相反,超于這一最佳限制的氧氣值并不常見,因為這對可成形性具有附作用。實際的氧含量應(yīng)是既要有較好退火過程,還要避免可能出現(xiàn)的可塑性問題。
7. 熱機械可調(diào)變量的重要性:
除了由金屬雜質(zhì)形成的氧化物之外,氧化物還可以通過改變熱力史從銅基質(zhì)中溶解或沉淀出氧化物。這些固體反應(yīng)可能會影響最終的粒子大小,因為銅氧化物成分在再結(jié)晶的過程中能幫助形成大小統(tǒng)一的粒子。然而,二次再結(jié)晶(不正常的粒子成長)通常都與一個雙重的顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān),而這一顆粒結(jié)構(gòu)是在高溫退火過程中由氧化物的溶解形成的。粒子粗化和孿晶的出現(xiàn)主要是由于溶液溫度超過了500攝氏度,且氧的濃度低于600ppm.拉絲之前形成 的粗粒子在接下來的低溫退火之后并沒有被消除掉。從高溫冷卻下來的冷卻速率也會影響到高溫機械性能,尤其是雜質(zhì)成分相當(dāng)?shù)卮髸r。快速淬火會導(dǎo)致固態(tài)溶液中高濃度、不均勻的雜質(zhì)成分。從另一方面講,慢速冷卻會增強雜質(zhì)和氧之間的相互作用,這又有利于雜質(zhì)從固態(tài)溶液中沉淀下來。在退火期間通過拉絲或軋制所作的冷加工對于商業(yè)磁線來說是有限制的。在最終冷卻之前為了得到比較好的順應(yīng)性(即銅線在成形或彎曲過程中以最小的回彈性保持形狀的能力),最好要限制一下冷加工的數(shù)量。高模數(shù)和低屈服強度都是比較理想的性能,因為它們都是最小回彈性的標(biāo)志。
8. 退火過程:
銅的退火性是個非常復(fù)雜的特性,這一特性是由一系列的其他屬性組成,而這些屬性又會隨著變形、熱過程、金屬純度和氧成分的多少而發(fā)生變化。當(dāng)雜質(zhì)沉淀下來以后,它們對退火過程的影響是比較小的,這與固態(tài)溶液中的情形是截然不同的。退火溫度與溶劑(這里指的是銅)和溶質(zhì)(這里指的是雜質(zhì))之間原子大小的區(qū)別有一定的關(guān)系。溶質(zhì)元素的化合價也是影響退火性的一個重要參數(shù)。然而,由于多種物質(zhì)之間熱動力的相互作用所形成的復(fù)雜狀況,退火性并不只是簡單地與一些可能的參數(shù),如:原子量或溶質(zhì)的化合價有關(guān)。
9. 表面影響:
在外界溫度下,銅線總是有一個殘留的氧化膜,而這一氧化膜是當(dāng)銅線進入熱桿軋制階段時從高溫的、連續(xù)鑄造的銅桿上形成的,F(xiàn)在在銅業(yè)中通過一種電量分析控制檢測手段來測量殘留的表面氧化膜的厚度已成為一種比較標(biāo)準(zhǔn)的作法。氧化膜可能會相當(dāng)?shù)赜泻,因為它們可能會在拉絲過程中引發(fā)許多缺陷、使拉絲膜過度磨損、可焊性變差、搪瓷膜和裸導(dǎo)體之間的附著力變?nèi)酢?/P>
銅桿的缺陷之處往往是源于連續(xù)鑄造過程和軋制過程,這包括:殘渣、銅氧化夾雜物、熱裂、裂塊、銅桿表面氧化顆粒的形成。大部分金屬間化合的夾雜物都比較脆,因而都成為拉絲過程中裂紋發(fā)生和蔓延的場所。相對于缺陷而言,較細的磁線和成形線是最主要的生產(chǎn)產(chǎn)品。
唯一最大的表面缺陷源于拉絲,往往是以拉模劃痕、機械損傷、弧口鑿或裂片的形式出現(xiàn)在裸導(dǎo)體的表面。因為拉絲問題而形成的裂片往往與所捕獲的氧化物沒有太大關(guān)系。表面損傷通常是由于拉絲機內(nèi)移動線未對準(zhǔn)或拉絲膜爐口內(nèi)銅精煉的壓制力太大則形成的。
10. 未來的挑戰(zhàn):
人們對于更好表面質(zhì)量、更大包裝型號的需求在不斷地上升,而且越來越期望生產(chǎn)出一種“無疵點”并少斷折的銅桿(即有很好的可拉性)。滿足這些需求的推動力將會是: 更好的能源效率、愈加激烈的全球競爭、更多的家居應(yīng)用、在地價上漲的情況下所使用的小型電動機,比如汽車中使用的馬達。因而人們會越來越愿意使用比較小的計量尺寸。
隨著電解冶金法的出現(xiàn)和電解精煉所取得的不斷進步,目前商業(yè)銅負極的純度似乎已經(jīng)達到了大家都可以接受的水平,而且已經(jīng)沒有必要進一步限制雜質(zhì)的數(shù)量。然而,在易切削黃銅工業(yè)中,鉍已經(jīng)被用來代替鉛作為一種合金元素。因為鉍對于電力銅導(dǎo)體具有很大的毒性作用,因此人們要求黃銅碎片應(yīng)與銅碎片完全地分割開來。
銅線工業(yè)面臨的一個問題是在拉絲過程中,由于研磨或分層而造成了許多表面的疵點。為了解決這一問題,關(guān)健是要在以下幾個方面有所改進:銅桿的表面質(zhì)地、拉絲潤滑劑、固體顆粒的過濾、單一合成晶體鉆石拉絲膜的生產(chǎn)。
一個十分重要的未來挑戰(zhàn)就是開發(fā)出更多敏感的傳感器,通過用一種非接觸檢測手段來檢測銅棒、銅桿和銅線上的非破性疵點。這些疵點中的大部分由于太小而用現(xiàn)在的漩渦流檢測設(shè)備是根本檢測不到的。此外,還需要開發(fā)一種在線檢測設(shè)備來輕易地檢測大孔隙和其他的內(nèi)部疵點。
影響線狀電力銅導(dǎo)體性能、加工和運行的因素從很大程度上講是建立在現(xiàn)存的冶煉原則基礎(chǔ)之上的。然而,雜質(zhì)和退火溫度及電阻率之間的關(guān)系還需要在數(shù)量上進一步改進一下。
11.總結(jié):
常用作電線導(dǎo)體的是純銅,而不是銅合金。與此同時,通常還要加少量的氧氣來控制雜質(zhì),并改進導(dǎo)電性。最終特性和加工過程與雜質(zhì)和氧成分都有著非常密切的關(guān)系,并且用一些基本的冶煉原理是完全可以解釋的。
趨勢。ASTM B 370規(guī)格, 即工程建筑所使銅條和銅塊,以其多種型號和多種厚度,成為規(guī)格和購買的基礎(chǔ)。銅金屬的競爭性數(shù)量以及對銅的信心不斷推動了這個健康市場的發(fā)展。最近認可的規(guī)格是ASTM B882,是一種在建筑中應(yīng)用的預(yù)先生銹銅。長期以來,建筑師和工程師們都期望生產(chǎn)使用這種產(chǎn)品,因為他們急切地想用銅制屋頂和建筑橫木來發(fā)展這種值得稱贊的綠色。
12.低鉛和無鉛鍛造和鑄造銅合金:
濾瀝到水里的鉛對人體健康的影響引起了人們對于現(xiàn)有銅合金及開發(fā)一種飲用水用的新合金的重新思考。鑄件的耐壓緊密度以及由鉛附屬物提供的鍛造和鑄造部件的上等機械加工性都是必須要達到的要求。含合金的鍛造和鑄造無鉛鉍必須具有以下特性: 符合ANSI/NSF 61的健康要求以及飲水系統(tǒng)成分健康要求,F(xiàn)在人們已經(jīng)開始用一種酸化鈉醋酸洗滌劑來清除機器上的鉛污漬。但是這一行業(yè)的某些部門提出了對混合碎屑的顧慮,因為他們認為在這些混合碎屑中,鉍的微量會導(dǎo)致在加工過程中金屬的熱脆。碎屑回收工業(yè)學(xué)院(ISRI)和黃銅與青銅鑄造生產(chǎn)商(BBIM)正在研究一種碎屑回收嚴(yán)格的控制程序和分割程序。
13.家用產(chǎn)品:
在家用產(chǎn)品中, 人們選擇銅是因為銅具有以下特點: 優(yōu)美的外形、可靠的質(zhì)量、很高的商譽、良好的設(shè)計因素、較好的物質(zhì)和機械性能以較長的使用壽命。電力照明器材和火爐設(shè)備一起成為主要的家用產(chǎn)品范疇。
14.服務(wù):
用來確定銅原料對于應(yīng)力腐蝕破裂敏感度的傳統(tǒng)方法是硝酸亞汞試驗。(ASTM B154)為了響應(yīng)來自ASME 鍋爐和壓力容器編碼和美國海岸巡邏隊的要求, B-5 委員會將應(yīng)力腐蝕免疫的IS0 6957銅合金氨測試轉(zhuǎn)換為ASTM形式。這完全出于他們對于測試溶液和樣品處理的考慮。ASTM B858M,即在銅合金中用一種氨蒸汽來確定其對于應(yīng)力腐蝕破裂的敏感度的方法現(xiàn)在是官方使用的一種方法。這種測試方法刺激了服務(wù)條件的發(fā)展,在這些條件下,可能會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕破裂,并克服硝酸亞汞試驗的缺點。
15.未來展望:
世界經(jīng)濟變得越來越全球化了。隨著二十一世紀(jì)的到來,第三世界國家正在建立電訊鏈路,變成電力的主要消費者,他們在建造家園、工廠和商業(yè)建筑,這樣就需要大量的銅來滿足他們的需求。銅被用作工程原料已有一萬年的歷史了,它對人類的貢獻是呈金字塔式的,與日俱增。如果沒有銅,真不敢想象未來的世界將會是什么樣子。
</DIV>[aassdd 在 2007-12-19 9:44:12 編輯過]
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銅的顏色和銅綠 非發(fā)光物體的顏色,是物體反射光在正常人眼里引起的色覺。根據(jù)色度學(xué)原理,顏色是由紅、綠、蘭三種原色中兩種或三種匹配而成,而白光則由各占三分之一原色光混合而成。物體的顏色與確定的光波長相對應(yīng),而物體反射何種波長的光是由物體結(jié)構(gòu)、相的組成、表面狀況所決定。眾所周知,銅是少數(shù)有顏色的金屬之一,純銅在約700毫微米波長有較高的反射率而呈現(xiàn)橙紅。銅極易與其它元素形成合金,不同的合金,不同的元素含量又具有不同的色澤。銅與鋅的合金稱為黃銅,隨著鋅含量的增加,黃銅顏色由紅變?yōu)榻瘘S。銅與鋁、錫等元素形成的合金稱為青銅,其顏色為黃帶綠色澤。銅與鎳形成的合金稱為白銅,含鎳30%的合金是著名的耐蝕白銅,含有鋅和鎳的鋅白銅具有美麗的銀白色。各種元素在銅中含量由少變多的時候,其合金顏色沿紅黃青白方向變化。 銅及合金具有豐富的色澤,銅的化合物也具有不同的顏色。銅具有高的正電位,銅不能置換氫,因此在空氣、水溶液、非氧化性酸、有機酸和非氧化性有機化合物介質(zhì)中均有良好的耐蝕性,特別是在流動的淡水和海水中具有優(yōu)良的耐蝕性能。銅易被氧化,在室溫下銅的氧化能夠緩慢的進行,生成氧化亞銅Cu O,呈玫瑰紅的顏色。氧化亞銅呈極薄的一層,極其牢固地附著在銅的表面,不易剝離。這層薄膜具有很強的保護作用,破壞后可以迅速再生。這是銅及合金具有優(yōu)良耐蝕性能的原因之一。當(dāng)溫度高于250 C時,銅迅速被氧化,生成氧化銅CuO,呈黑色,它很容易使用酸洗辦法除去。銅制器長期暴露在空氣中,由于大氣含有CO 、H O、SO 、H S等,銅的氧化物就會變成復(fù)鹽,主要是堿式碳酸銅CuCO ·Cu(OH) 和堿式硫酸銅 CuSO ·3Cu(OH) 。這兩種復(fù)鹽呈蘭綠色。這種薄膜防止金屬繼續(xù)氧化腐蝕,起到良好的保護作用。銅制器長期暴露在大氣下,其表面顏色經(jīng)歷了紅色 紅綠色 棕色 蘭綠色的變化過程,大約10年之后,其表面就會被眾所周知的銅綠所覆蓋。銅綠的主要成分為堿式碳酸銅,具有保護作用。這一點不但有金屬腐蝕保護理論為依據(jù),也為千百年實踐所證明。在出土的大量銅制器中,均為銅綠所覆蓋,制器早已銹跡斑斑,有些已經(jīng)變成氧化物而灰飛煙滅了。因此,室外銅工藝品、銅導(dǎo)線、銅管路、食品儲藏裝置等往往不需要予以專門的保護。銅綠不但對銅制品具有保護作用,而且具有美麗的顏色。銅綠的形成方法已經(jīng)成為一種人工的技術(shù)。 銅及其化合物不象某些其它的金屬,如鉛和汞那樣對人體有毒害作用。銅壺、銅鍋和銅制盛水容器等已經(jīng)用了幾千年了。至今尚未發(fā)現(xiàn)從事與銅或銅化合物有關(guān)工作的人染有與銅有關(guān)的職業(yè)病。相反,時?梢月犝f這些人看起來更健康而且不易患感冒和一些其它的疾病。銅不但是動物和植物所必須的微量元素,而且在銅制品表面各種微生物和細菌不易存活。特別是在海洋條件下,海洋生物不能附著。因此,銅對人類,對環(huán)境是非常有利的。這種特殊功能已經(jīng)廣泛的被應(yīng)用。資料表明,用90-10白銅包覆的船只由于防止海生物生長,船速可以提高,同時可以省去涂層,簡化維修工作量,具有十分廣闊的發(fā)展前景。由于銅及合金具有良好的加工性能,傳熱性能,再生性,在熱交換器,空調(diào)器中得到了廣泛應(yīng)用。特別是在建筑行業(yè)中,銅水管比鍍鋅鋼管更具有突出的優(yōu)點。在發(fā)達國家和地區(qū),民用建筑,熱水容器,自來水管,煤氣管,暖氣和下水道等廣泛使用了銅及其合金。英國每個住宅平均用銅量為100-200公斤。日本學(xué)者對水道用銅管進行了長期調(diào)查證明:銅水管具有優(yōu)秀的耐蝕性和無毒性能,在未來的人民生活中極具應(yīng)用前景。
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銅,具有綠色面孔的紅色金屬,無論是作為具有廣泛應(yīng)用性的材料還是作為對人類自身健康有很大影響的的微量元素,銅都是人類生存不可缺少的。所有生物都需要銅,銅作為地殼中的一種自然元素,已經(jīng)通過自然界的遷移轉(zhuǎn)化而結(jié)合到生物的機體和組織之中。沒有銅,地球上的大部分生物將不能生存。
2、 銅--地球中蘊藏豐富的金屬
銅是一種在地殼不同深度都能找到的金屬。在地表面和巖石層中、在淡水和海水以及在動物體中,都能找到銅。自然界中的銅,多數(shù)以化合物即銅礦物存在,銅礦物與其他礦物聚分成銅礦石。1997年,世界上已探明陸地上的銅金屬儲量約為3.1億噸,主要分布在南美、北美、東歐、非洲、亞洲及大洋州等。
3、 銅--可以百分之百回收利用的金屬
在人類使用銅大約一萬年的過程中,一直在利用其可回收的優(yōu)點。據(jù)最新數(shù)據(jù),全世界每年所用1500萬噸銅中,38%是由用過的銅再生得到的。如果從長壽命的銅產(chǎn)品如電線電纜、屋頂和管道來看,銅可回收利用的價值就更加明顯。電線電纜和銅水管一般能持續(xù)使用數(shù)十年;建筑用銅,如包層和屋頂則可以持續(xù)一百多年。銅制汽車散熱器是再生銅的另一個主要來源。
盡管銅可以無限地多次使用,但世界對銅的需求不能只靠再生銅來滿足,必須不斷開采新銅來補充對銅的日益需求。
4、 銅--人類和自然界生物不可缺少的微量元素
銅是人類健康和動植物生長不可缺少的微量元素。據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查,缺銅是影響世界各地人們健康的一個共同問題。當(dāng)然,如果銅超量,也會造成危害。調(diào)查證實,因銅不足造成的對人體健康的危害要比銅過量嚴(yán)重得多。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在發(fā)達國家人們從食物中攝取的銅量仍不能滿足人體的需要,存在缺銅較多的高危人群。
全世界土壤中都有銅,但含量不同。農(nóng)業(yè)用地和家畜養(yǎng)殖用地的許多土壤中銅含量不足,這是困擾農(nóng)業(yè)的一個難題。同人類一樣,植物和動物的健康生長和發(fā)育也都依賴于吸收足夠的銅。銅缺乏一直是全球食物生產(chǎn)中的一個主要問題,導(dǎo)致了農(nóng)作物和畜產(chǎn)品大量的浪費。全世界兩種最重要的食用作物--稻谷和小麥都需要土壤中有充足的銅,其他一些重要食物,如柑橘、燕麥、菠菜、胡蘿卜等也都一樣。在家畜中,牛和羊一般也表現(xiàn)出缺銅。牛缺銅,出現(xiàn)"眼鏡病",羊缺銅導(dǎo)致"搖擺"病。為了治愈羊的這種病,世界各地,特別是歐洲、北美和許多熱帶國家的農(nóng)業(yè)花費了大量資金。對于豬,銅則是其迅速生長的催生劑。
近年,由于在農(nóng)業(yè)上采用先進技術(shù),施加大量的氮、磷等肥料,在產(chǎn)量顯著增加的同時,過量地消耗了土壤中的有效銅。如果得不到及時補充,不但使原來的貧銅現(xiàn)象惡化,而且使原來可以充分供應(yīng)銅的土壤也變成貧銅土壤。改變銅缺乏最有效的措施是進行土壤改良。為此,將含銅充足的污泥加入缺銅的土壤中是最有效的方法。要防止環(huán)境污染,對土地進行綜合治理是非常必要的。
5、 銅--環(huán)境中的濃度處于安全界限之內(nèi)
我們在長期的生活中會注意到這樣一個事實:銅在環(huán)境中的濃度一直處于安全界限之內(nèi)。銅使用從未,也不會造成嚴(yán)重的后果。只要人類在使用銅時,采取精心的管理措施,就會保證銅在環(huán)境中的濃度維系在安全界限之內(nèi)。
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銅——一種耐用的金屬
大家都知道銅是一種紅色金屬,同時也是一種綠色金屬。說它是綠色金屬,主要是因為它耐用,容易再溶化、再冶煉,因而回收利用相當(dāng)?shù)乇阋恕?997年, 從美國加工的碎屑中回收了145萬噸銅,也就在同一年美國還出口了379,000噸的銅和銅合金。美國從國內(nèi)礦藏和國外原料中所提取的初級精銅總量20噸。大約2/3的含銅碎屑都是新碎屑,而1/3是舊碎屑。
銅是相當(dāng)耐用的。它具有導(dǎo)電性,通常不會隨著時間的推移而腐蝕或惡化。因而銅經(jīng)常用于生產(chǎn)使用壽命比較長的產(chǎn)品。1997年建筑業(yè)對銅的消耗量大約占全美國銅消耗量的42%,比1960年增長22%。現(xiàn)在家中對銅的使用也比過去50年或100年前明顯增多了。
一個建筑的基礎(chǔ)設(shè)施可以擴大或現(xiàn)代化,但是家居或辦公室中的銅線、銅管和黃銅配件則幾乎不需要替換。因為銅的使用壽命比較長,并且家居中所包含的銅要比現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)中所包含的要少, 所以建筑和建設(shè)行業(yè)里只有少量的銅碎屑。
對于建筑銅線、銅管和銅配件來說, 舊銅屑的回收率(即舊銅屑的消耗量與銅的消耗總量的比值)與鋼、鋁和塑料相比是比較低的。其原因是包裝產(chǎn)品(都是鋼、鋁和塑料的主要終端用戶)只有長達幾星期的周期,可以在一年內(nèi)回收好幾次。但是從另一個角度講,銅制產(chǎn)品一般使用壽命比較長。這就影響了用來回收的銅屑的供應(yīng)量。
在二十世紀(jì)60年代, 銅最大的使用市場是電器和電子市場,約占總數(shù)的28%。1997年,這兩個市場成為銅消耗的第二大終端用戶,擁有25%的股份。在許多電器產(chǎn)品中,(例如: 電線、母線、變壓器繞組、重型馬達、電話線和電話電纜)銅的使用壽命都相當(dāng)?shù)亻L,只有經(jīng)過20到50年以后,里面的銅才可以進行回收利用。其他含銅的電器和電子產(chǎn)品(比如:小型電器和消費電子產(chǎn)品)使用壽命則比較短,一般是5-10年。商業(yè)性電子產(chǎn)品和大型電器產(chǎn)品通常要回收的,因為它們除含有銅以外,還有其他珍貴的金屬。盡管如此,小型的電子消費產(chǎn)品的回收率還是相當(dāng)?shù)偷模?因為它們里面幾乎沒有多少銅元素。
隨著電子領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,一些陳舊的含銅產(chǎn)品越來越過時了。比如,在二十世紀(jì)80年代, 電話轉(zhuǎn)換站和中央營業(yè)所是銅和銅合金碎屑的主要來源,但是數(shù)字轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)使得這些笨重的、金屬密集的東西變得越來越過時了。
交通設(shè)備是銅的第三大市場,約占總數(shù)的13%,與二十世紀(jì)60年代基本相同。盡管交通的重要性沒有改變,但是銅的使用形式卻發(fā)生了很大的變化。許多年來,自動散熱器是這方面最重要的終端用戶;然而,銅在自動電器和電子產(chǎn)品中的使用飛速增長,而在熱交換器市場中的使用則有所下降。小轎車的平均使用壽命是10-15年,幾乎所有的銅(包括散熱器和配線)都是在它的整體拆卸和回收前來進行回收的。
工業(yè)機器和設(shè)備是另外一個主要的應(yīng)用市場,在當(dāng)中銅往往有比較長的使用壽命。然而,銅在這一市場中的使用并沒有增長,現(xiàn)在只占總使用量的12%,而60年代則是21%。消費產(chǎn)品和一般性產(chǎn)品的相對重要性也從60年代的13%降到70年代的9%。硬幣和軍火是這方面主要的終端用戶。子彈很少回收,一些硬幣可以熔化,而還有許多則由收藏者或儲蓄者保存,不可以進行回收。
銅很容易回收:
銅和銅合金回收起來很容易。美國擁有發(fā)達的基礎(chǔ)設(shè)施,可以將銅屑提供給熔煉廠、冶煉廠、軋銅廠、鑄造廠、鑄錠廠和其他地方。這些加工廠需要銅屑來進行加工或是為了節(jié)約成本。1997年大約19%的銅是用熔爐加工的。在美國熔煉的銅大部分來自與采礦作業(yè)相聯(lián)系的初級冶煉廠。這些工廠中的大部分并不使用銅屑,盡管有一些會使用少量的銅屑來控制轉(zhuǎn)換器中熔化銅的溫度。在美國,有兩個中級冶煉廠,在Illinois州的Chemetco 廠和在喬治州的南方電力設(shè)備廠,這個廠主要加工銅屑。這些廠的原料都是沒有雜質(zhì)的舊銅屑,在進行回收之前,這些舊銅屑必須得升級。
美國的大部分初級精煉廠都依賴初級冶煉廠的泡銅和正電極作為它們主要的原料供應(yīng)來源。不過,還是有一小部分精煉廠加工高級的一號銅屑或收購銅屑中的泡銅或正電極。一般來說, 用火冶煉的鑄塊或是從二級原料中獲得的負電極并不是可以用于任何地方。這些原料的大部分都用在軋銅廠。二次陰極可能不適合用于細線的生產(chǎn),所以它最初只是用于往宅線的生產(chǎn)。一些二次陰極還與來自初級冶煉廠的陰極混合,用于其他電線和電纜的生產(chǎn)中。
南方電纜廠利用高級銅屑來生產(chǎn)陰極,這種陰極與購買的負電極一同用于電線和電纜的生產(chǎn)中。Warrenton精煉廠是另一個銅屑加工廠,它主要生產(chǎn)火法精煉的鑄塊。Reading工業(yè)和Cerro銅業(yè)經(jīng)營管理為制管廠提供原料的銅屑加工廠。加拿大的Noranda和Asarco在它們的初級冶煉廠中都使用高級銅屑。美國的精煉廠加工的銅屑占全美回收銅的10%左右。
軋銅廠是美國最大的銅屑消費者,約占全美銅屑消費總量的50%以上。這些軋銅廠既使用銅屑,也使用合金銅屑。這些原料必須是高級的,因為它只是要再冶煉一次,并不進行任何精煉。其中的許多銅屑都是新的。比如,在合金棒磨機廠所使用的銅屑很大一部分是來自消費者的回爐廢銅;貭t廢銅也是條銅和片銅生產(chǎn)商的一個主要原料供應(yīng)源,但是制管廠都是用買來的銅,而不是上稅的銅。碎屑中平均約含有56%全美軋銅廠所需原料。
鑄錠生產(chǎn)廠和鑄造廠都依靠碎屑來獲得銅,在1997年,銅屑占他們銅需求量的93%。生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品對這種原料的要求一般來說沒有生產(chǎn)包金鉑產(chǎn)品或繪制產(chǎn)品的要求苛刻,因此鑄塊生產(chǎn)商和鑄造廠就可以用低級的銅和銅合金碎屑來進行生產(chǎn)。
銅有很高的內(nèi)在價值,它使銅的回收變得相當(dāng)?shù)亟?jīng)濟。碎屑收藏者、交易者、加工者和消費者所需要的基本設(shè)施都沒有得到市政府的支持,也沒有任何報酬項目。
當(dāng)軋銅廠將銅屑從消費者那兒回收來的時候,這些銅屑的價格只是銅屑中金屬價格的90%。例如,當(dāng)銅棒磨廠調(diào)整它們的價格時,他們就會規(guī)定一個“黃銅棒金屬價值銷售價”和一個“向消費者回收的回收價”
在美國的股市上,銅屑的售價一般要比Comex 交易市場上規(guī)定的銅價略低一些。
