有色金属概论铜
有色金属铜的深度研究报告
有色金属铜的深度研究报告1.铜的简介铜是一种常见的有色金属，原子序数为29，属于过渡金属。
它是人类最早发现的金属之一，由于其良好的导电性和延展性，被广泛应用于各个领域。
2.铜的物理性质铜是一种红棕色金属，具有较高的导电性和导热性，是仅次于银的优良导体。
铜的密度为8.96g/cm³，熔点为1083℃，沸点为2567℃。
铜的强度和硬度较低，但可以通过合金化来提高。
3.铜的化学性质铜具有较好的化学稳定性，在大气、水和氧化性酸中耐腐蚀。
在常温下，铜与氧反应生成氧化铜薄膜，在高温下，铜易与硫、氯等元素反应生成硫化铜、氯化铜等化合物。
4.铜的在地壳中的含量铜在地壳中的含量约为0.01%，是较为稀少的金属元素之一。
铜主要存在于硫化物矿石中，如黄铜矿、辉铜矿等。
5.铜的开采和提炼铜的开采主要采用露天开采和地下开采两种方式。
露天开采是将表层的土壤和岩石剥离，然后采掘矿石；地下开采则需要挖掘巷道，进行采矿和选矿。
提炼方面，铜矿石经过破碎、磨细、浮选等工艺流程后，可以得到精矿，再通过熔炼、电解等过程将铜提取出来。
6.铜的应用领域铜由于其优良的导电性和延展性，被广泛应用于电气、建筑、制造、军事、交通等领域。
（1）电气领域：铜可以用于制造电线、电缆、电机和变压器等电气设备的核心部件；（2）建筑领域：铜可以用于制造水管、屋顶材料、装饰材料等；（3）制造领域：铜可以用于制造各种零部件和工具，如轴承、齿轮、钟表等；（4）军事领域：铜可以用于制造弹壳、枪械等武器装备；（5）交通领域：铜可以用于制造车辆的某些部件，如刹车管、散热器等。
此外，随着科技的发展，铜在新能源、环保等领域的应用也越来越广泛。
7.铜的供需状况全球铜的产量和消费量呈现出逐年增长的趋势。
目前，全球主要的铜生产国包括中国、智利、美国等，而消费量则主要集中在中国、美国、欧洲等国家和地区。
未来，随着经济的发展和人口的增长，全球铜的需求量还将继续增加。
8.铜的市场分析全球铜市场呈现出供应紧张的态势。
课题15：Cu
课题15：铜一、原子结构1、原子序数为29，位于元素周期表中第4周期、第IB族，最外层有1个电子，常见化合价有+1、+2价。
二、物理性质1、纯净的铜为紫红色，属有色金属，密度较大，熔沸点较高，具有良好延展性、导电性、导热性被广泛应用于电器元件、导线等制造。
焰色反应呈绿色。
铜与其他金属能够形成合金，铜合金的主要种类有：Cu～Sn合金称青铜，青铜是我国最早使用的合金；Cu～Zn合金称黄铜；Cu～Ni 合金称白铜。
2、铜在自然界中存在游离单质但很少，主要以化合态，常见的铜矿有辉铜矿（Cu2S）、黄铜矿（CuFeS2）、铜蓝矿（CuS）、赤铜矿（Cu2O）和孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）等,铜主要从黄铜矿中提炼。
三、化学性质：价态:+1(不稳定) +2(稳定)（一）、与某些非金属单质反应1、与氧气反应：2Cu + O22CuO（空气中或氧气中加热，表面变黑）。
2、与硫反应：2Cu + S Cu2S (黑色物质)3、与氯气反应：Cu + Cl2 CuCl2（棕黄色的烟）（二）、与强氧化性酸反应（非强氧化性酸不反应）1、Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O2、Cu + 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 + 2 NO2↑ + 2H2O3、3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2 NO ↑ + 4H2O（三）、与某些盐反应1、Cu + 2AgNO3Cu(NO3)2 + 2 Ag2、2FeCl3 + Cu 2FeCl2 + CuCl2（应用于印刷电路板）。
（四）、铜生锈2Cu + O2 + H2O + CO2 2(OH)2CO3铜锈(铜绿)四、冶炼1、“湿法炼铜”CuSO4+Fe4+Cu2、焦炭法 Cu（OH）2CO32CuO+CO2+H2O ；C+2CuO CO2+2Cu3、工业上采用高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)的方法获得Cu.。
有色冶金概论-铜冶金
FeS（液）+Cu2O （液） =FeO （液） +Cu2S （液）
反应
△G0=-35000+4.6T
K
a a
Cu2S Cu2O
. a FeO . a FeS
0
G lgK 4.576T
2.2.2 铜熔炼的冰铜
1. 冰铜的成分 冰铜：是由Cu2S和FeS组成的合金，其中可能 还有少量其他硫化物如Ni3S2、Co3S2、PbS和 ZnS等，但铜铁硫的含量占总量的85~95%。 2. 冰铜的性质 熔点：900~1050℃。比重：4.8~5.3 冰铜是贵金属的良好捕集剂。 液体冰铜遇水容易发生爆炸。
2.7 铜的电解精炼
铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极， 电铜为阴极，在硫酸铜和硫酸电解液中 通直流电电解，根据电化学性质的不同， 杂质进入阳极泥或保留在电解液中，而 在阴极产出纯铜。
2.7.1 电解精炼的电极反应
阳极反应：阳极可能进行的反应如下： Cu – 2e = Cu2+ E0Cu/Cu2+ = 0.34伏 Me – 2e = Me2+ E0Me/Me2+<0.34伏 H2O – 2e=2H++ 1/2O2 E0H2O/O2 = 1.229伏 SO2-4 – 2e = SO3 + ½ O2 E0SO2-4/O2 = 2.42伏
2.3.1密闭鼓风炉熔炼的原理
1．炉料、炉气和温度在炉内的分布 炉料：①混捏铜精矿、熔剂（石灰、石英石） 和转炉渣组成。块料容积要占炉料容积的 50%。②炉气：周边行程。③炉料的分布不 均也使鼓风炉内温度分布不均，炉子两侧温 度高，中心低。
2、鼓风炉内的物理化学过程
有色冶金概论-第2章 铜冶金
干燥
密闭鼓风炉
冰铜
(30-55%Cu)
转炉或连续吹炼炉 粗铜 火法精炼炉 阳极铜 电解精炼 电铜 (99.95%~99.99% Cu) (98.5%Cu)
(99.5% Cu)
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湿法炼铜是在常压或高压下，用溶剂浸出矿石 或焙烧矿中的铜，经净液使铜与杂质分离，而后用 电积或臵换等方法，将溶液中的铜提取出来。对氧 化矿，大多数工厂用溶剂直接浸出；对硫化矿，一
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2.3 冰铜熔炼的理论基础
2.3.1 冰铜熔炼时物料的物理化学变化
冰铜熔炼所用原料主要是铜精矿和含铜的返料，除了
有Cu、Fe、S等元素外，还含有SiO2、CaO、MgO等。在 熔炼过程中发生的物理化学变化如下：
（1）高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解
在1200℃ 以上，所有高价化合物均会发生离解反应。 FeS2 ＝ FeS ＋ 0.5S2
CuO
呈黑色无光泽，在自然界以黑铜矿形态存在，密度6.3g/cm3 左右，熔点1447℃；CuO不稳定，加热时离解： 4CuO ＝ 2Cu2O ＋ O2 CuO不溶于水，但能溶于硫酸、盐酸等酸中，还能溶于FeCl3、 Fe2(SO4)3、NH4OH和(NH4)2CO3等溶液中。 Cu2S与FeS及其他金属硫化物共熔形成锍。 Cu2S不溶于水， 几乎不溶于弱酸，能溶于硝酸。 Cu2O 粉末呈红色，致密的呈缨红色，有光泽，在自然界以赤铜矿 形态存在，密度5.7～6.1，熔点1230℃；加热到2200 ℃以上时 才离解： 2Cu2O ＝ 4Cu ＋ O2
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铜的铁酸盐
铜 的 铁 酸 盐 有 两 种 ： 铁 酸 铜 ( CuO· 2O3) 和 铁 酸 亚 铜 Fe (Cu2O· 2O3)。铜的铁酸盐不溶于水、氨水及一般溶剂，易被强 Fe 碱性氧化物或硫化物所分解，也可以被SO2还原。 Cu2O· 2O3 + CaO = CaO· 2O3 + Cu2O Fe Fe 5Cu2O· 2O3 + 2FeS = 10Cu + 4Fe3O4 + 2SO2 Fe 铜的氯化物 铜的氯化物有两种：CuCl2和CuCl(或Cu2Cl2)。 CuCl2无天然矿 物，人造CuCl2 为褐色粉末，熔点为489℃，易溶于水。加热至 340℃分解，生成白色的氯化亚铜粉末。 CuCl2 ＝ Cu2Cl2 + Cl2 Cu2Cl2 熔点为420～440℃，比重为3.53，是易挥发化合物。这一 特点在氯化冶金中得到应用。Cu2Cl2的食盐溶液可使Pb、Zn、Cd、 Fe、Co、Bi和Sn等金属硫化物分解，形成相应的金属氯化物和 CuS。可用Fe将Cu2Cl2熔液中的铜臵换沉淀出来。 7
一、金属铜概述
铜业研究报告北京刘水龙一、金属铜常识1、铜的发现应用史地壳中各元素的含量按占总量的百分比依次为氧48.06%、硅26.30%、铝7.73%、铁4.75%、钙3.45%、钠2.74%、钾2.47%、镁2%、氢0.76%、其他0.76%。
铜相对于铁和铝是稀有的元素，在地壳中含量仅为0.005%，铜具有许多优异的物理和化学特性。
最主要的一点是其电导率、热导率远高于其它基本金属，仅低于银。
铜具有很强的耐腐蚀，抗有机酸及碱的特性，因此可以埋入地下或浸入水中而不受腐蚀。
此外，铜的抗张强度大，易熔接、极好的可塑性和延展性。
因此，铜被广泛应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。
铜是人类次早发现的金属(最早发现的金属是金)，也是人类最早用于生产的金属。
最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜，用石斧把它砍下来，便可以很方便地锤打成多种器物。
于是铜器挤进了石器的行列，并且逐渐取代了石器，结束了人类历史上的新石器时代。
在我国，夏朝已经开始使用红铜(天然铜)。
当然，天然铜的产量毕竟是稀少的。
生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。
铜在地壳中总含量并不大，不超过0.01%，但是含铜的矿物是比较多见的，它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色，招至人们的注意。
例如金黄色的黄铜矿CuFeS2、鲜绿色的孔雀石CuCO3Cu(OH)2、深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2等。
这些矿石在空气中燃烧后得到CuO，再用碳还原，就得到金属铜。
1933年，河南省安阳县殷虚发掘中，发现重达18.8千克的孔雀石，直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣，说明了商朝人从铜矿取得铜的过程。
但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。
接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。
青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150)，历史上称这个时期为青铜时代。
有色金属元素知识点总结
有色金属元素知识点总结1. 铜（Cu）铜是一种具有良好导电性和导热性的金属元素，因此在电工行业和建筑行业中得到广泛应用。
此外，铜还可以用于制作铜器和艺术品等，具有很高的装饰价值。
与机械设备、电器电子、航空航天和军工等行业具有密切联系。
铜也是一种重要的合金元素，可以与锌、镍、铝等金属元素组成各种合金，提高了金属的强度和耐腐蚀性能。
2. 铝（Al）铝是一种轻质金属，密度小、耐腐蚀性好，因此在航空航天、汽车制造和建筑行业中得到广泛应用。
另外，铝也可以用于制作包装材料、铝箔等，具有很高的经济价值。
在化工工业中，铝的化合物常用于制备药品、化肥、铝化学品等。
3. 锌（Zn）锌是一种重要的腐蚀抵抗金属元素，常用于镀锌钢材、制作锌合金、制备防腐剂等。
此外，锌的化合物还可以用于电镀、冶金、光学玻璃、防腐剂、生物学试剂等。
4. 镁（Mg）镁是一种轻质金属，密度小、强度高、耐热性好，因此在航空航天、汽车制造和电器电子行业中得到广泛应用。
另外，镁的化合物还可以用于制备精密铸造、火箭发动机、防腐剂、轻合金材料等。
5. 锡（Sn）锡是一种柔软、延展性好的金属元素，常用于制备锡箔、焊料、包装材料等。
与铅、铜、银等金属元素合成的合金常用于制作青铜、白铜、铸铁等，具有很高的工艺和装饰价值。
6. 钴（Co）钴是一种重要的合金元素，可以与铁、镍、钨、铬等金属元素组成各种合金，用于制备高温合金、磁性合金、耐腐蚀合金、硬质合金等。
钴的化合物还可以用于制备电池、催化剂、染料、颜料等。
7. 铬（Cr）铬是一种抗腐蚀金属元素，常用于制备不锈钢、合金钢、耐火材料、防腐剂等。
此外，铬的化合物还可以用于制备染料、颜料、催化剂、医药品等。
8. 镍（Ni）镍是一种重要的合金元素，可以与铁、铬、钛等金属元素组成各种合金，用于制备不锈钢、合金钢、热电偶、磁性合金等。
镍的化合物还可以用于制备电池、催化剂、染料、颜料等。
9. 锰（Mn）锰是一种重要的合金元素，可以与铁、铜、铝等金属元素组成各种合金，用于制备钢铁合金、不锈钢、合金铝等。
有色金属冶金学11铜冶金PPT课件
元素周期表第四周期第IB族元素， 原子 序数29，原子量63.57；密度 8.96g/cm3，熔点1083.4℃, 沸点 2567 ℃。 （2）化学性质
6.1.2.2铜的用途
(1)电气工业 48.2%
(2)建筑工业 16.2%
(3)运输交通 6.6%
化？ 14 金属热还原选择还原剂的依据是什么？ 15 造锍熔炼过程中杂质的行为如何？ 16 渣含氧化硅对锍与炉渣平衡有何影响？
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
有哪些? 4 造锍熔炼的目的是什么?何谓造锍熔炼?
5 火法和湿法炼铜的原则流程?
6 造锍熔炼过程中物料的主要物理化学变 化?
7 冰铜的概念?氧在冰铜中是以什么形态 存在的?
8 冰铜中铜的品位与氧含量有什么关系? 9 炉渣碱度是如何定义的? 11 碱性渣和酸性渣有什么区别?
12 造锍熔炼过程对炉渣的基本要求如何? 13 为什么说造锍熔炼过程中FeS优先氧
►工业应用的有：反射炉法、诺兰达法、 瓦纽科夫法、三菱法、白银法、艾萨法、 氧气顶吹回转转炉法。
6.3.2 漂浮状态熔炼 ►漂浮状态熔炼是将几乎彻底干燥的精矿
与空气或富氧空气或预热空气一起喷入 炽热的炉子空间, 使硫化物在漂浮状态下 （流态化）进行氧化反应, 受热熔化, 以 便充分利用粉状物料的巨大面积, 加速完 成初步造锍和造渣等冶金过程.
6.2.3 造锍熔炼炉渣及其特性
►炉渣 是炉料和燃料中各种氧化物的共熔 体.
► 炉渣组成: FeO-SiO2-CaO、FeOSiO2-Al2O3 和FeO-Fe2O3-SiO2渣系。
有色金属材料及功能材料讲义
2.2非铁金属材料2.2.1铜及铜合金（1）概述铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在。
公元前17世纪，我国黄河上游齐家文化时期，人们就懂得冷锻和铸造红铜技术。
铜及铜合金作为工程材料，由于其高导电率和导热率，易于成型及某些条件下有良好的耐蚀性，至今仍然被广泛应用。
1) 工业纯铜工业纯铜的牌号用汉语拼音“Tong”(铜)的第一个字母T加上序号数字表示，如T1, T2, T3等，数字增加表示纯度降低。
工业纯铜的氧含量低于0.01%的称为无氧铜，无氧铜用“铜”和“无”二字的汉语拼音字头“T”和“U”加上序号表示，如TU1、TU2。
用磷和锰脱氧的无氧铜，在TU后面加脱氧剂化学元素符号表示，如TUP、TU Mn。
2) 铜合金分类工业中广泛应用的铜合金分为黄铜，白铜、青铜三大类。
黄铜又分为简单黄铜和复杂黄铜二种。
简单黄铜为Cu-Zn二元合金，以“H”表示，H后面的数字表示合金的平均含铜量，如H 70表示含铜量为70%，其余为锌。
复杂黄铜是在Cu-Zn合金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成三元、四元，甚至五元的合金。
第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如HSn70-1表示含70%Cu, 1 %Sn，余为锌的锡黄铜(三元复杂黄铜)；四元、五元合金则以第三种含量最多的元素称呼，例如：HMn57-3-1表示含57%Cu, 3%Mn, 1%Al，余为锌的锰黄铜(四元复杂黄铜)，HAl 66-6-3-2表示含66%Cu, 6 %A1, 3 %Fe, 2%Mn,余为锌的铝黄铜(五元复杂黄铜)。
白铜——是指铜为基，镍为主要合金元素的铜合金。
以“B”表示，例如B10表示含Ni量10%，其余为铜；B30为30%Ni，余为铜的铜镍合金。
青铜——是指除黄铜(以为Zn主要合金元素)和白铜(以Ni为主要合金元素)之外的铜合金。
青铜按主添元素(如Sn、Al, Be等)分别命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以“Q”加上主添元素化学符号及百分含量表示，如QSn6.5-0.1表示含Sn6.5%，含P0.1%，余为铜的锡磷青铜。
铜基础知识分析
铜基础知识分析
铜是一种常见的金属元素，具有良好的导电性和导热性。
它在
各种领域中都有广泛的应用，如建筑、电子、汽车和医疗器械等行业。
物理性质
铜的化学符号是Cu，原子序数29。
它是一种有色金属，颜色
介于红和橙之间。
铜的密度为8.96克/立方厘米，熔点为1083℃，
沸点为2567℃。
铜是一种相对软的金属，在空气中会逐渐变为绿色，形成铜绿。
化学性质
铜具有良好的耐腐蚀性，可以与许多非金属和金属反应。
它可
以在空气中形成一层氧化铜膜，可以保护铜免受进一步的腐蚀。
在
氧化性环境中，铜可以被氧化为不同的化合物，如CuO和Cu2O。
应用领域
铜的应用非常广泛。
它是一种优良的导电和导热材料，因此被广泛应用于电子产品和电线电缆制造业。
此外，铜还被用于造船、汽车、建筑和医疗器械等行业。
在建筑领域，铜被广泛应用于屋顶和石膏板等面材料。
它可以抵御恶劣天气的影响，同时还可以提供美观的外观。
在医疗器械领域，铜具有良好的杀菌性能。
它可以用于制造手术器具和药剂，以提高医疗水平。
结论
铜是一种重要的金属元素，具有广泛的应用。
了解铜的基本性质和应用领域对我们认识这种有用的金属元素非常重要。
有色金属——铜资料
磨性能好，具有良好的塑性和冲击韧性，抗拉强度高，是替代日本本土产耐磨黄
铜的理想材料。该产品广泛用于钢铁行业，是制造联接件、耐磨件等的 必选材料，
特别适合高温恶劣环境下使用,深受用户好评。 磷青铜是历史上应用最早的一种
合金，原指铜锡磷合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能
和机械性能，大部分青铜内还加入其它合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一
再精轧，性能优越，导电率可达98%以上，质量符合高端客户要求，且经科学处 理表面可以在任何环境下保持半年以上不变色，是为电脑、数码相机、高档电器、 通讯设备、五金装潢等配套的 高精密度环保材料。
高精铜板：电解韧铜系列
特点： >良好的热导电性、加工性、延展性、成形性、防腐性以及耐候性 用途： >射频电缆、电子冲压件、计算机散热器、建筑材料 磷脱氧铜系列 特点： >磷脱氧铜是引入磷作为脱氧剂制成的无氧含磷铜产品。相比较电
用途： 适于以热冲压和切削加工制作的各种结构零件，如螺钉、垫圈、衬套、喷嘴等。
3602/3604特点：强度高，组织致密均匀，耐蚀性好，切削、钻孔等机加工性能极佳， 且具有加工铜屑均匀细小、加工表面光洁等特点，适用高速自动加工。
用途：广泛应用于国内外各工业部门自动车床和数控车床制作五金件、接插件、连接 件和其它零部件。
银钨
技术参数： 钨W：70 银Ag：30 电导率 %IACS：≥45 密度g/cm3：15 抗拉强度 Mpa ：≥657 硬度HV：≥158
特性： 电极中的极品，一般为加工设备及刀具很难加 工出高光洁度的电极，用此电极修普通铜电极 能达到最佳光洁度，从而使模具达到非常高的 精确度。
应用于： 专打高精模修铜电极
种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜等。它们不仅价格便宜，
有色金属项目介绍
有色金属项目介绍有色金属是指那些除铁、钢之外的各种金属材料，主要包括铜、铝、镍、锌等。
这些金属具有良好的导电、导热、耐腐蚀等性能，广泛应用于电子、建筑、能源、交通等领域。
本文将对几种主要的有色金属及其应用进行简要介绍。
一、铜材料铜是一种重要的有色金属，具有优良的导电和导热性能。
它广泛应用于电子、电力、建筑、交通等领域。
在电子行业，铜被用于制造导线、电缆等电器设备，而在建筑领域，铜板材则用于建筑外墙装饰。
此外，铜合金还被广泛应用于汽车制造、海洋工程等领域。
二、铝材料铝是一种轻便且具有高强度的金属材料，具有优良的导热、耐腐蚀性能。
它广泛应用于航空航天、运输、包装等领域。
在航空航天领域，铝合金被广泛用于飞机机身和零部件的制造。
在汽车工业中，铝材料则被用于制造汽车车身，以减轻整车重量，提高燃油经济性。
三、镍材料镍是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料，具有良好的加工性能和导热性能。
它广泛应用于航空、石油、化工等领域。
在航空领域，镍合金被用于制造发动机叶片、涡轮盘等零部件，因其具有耐高温、耐腐蚀的特性。
在化工工业中，镍材料则常用于制造反应器、催化剂等设备。
四、锌材料锌是一种具有良好防腐蚀性能的金属材料，广泛应用于建筑、电子、冶金等领域。
在建筑领域，锌板材常用于建筑屋顶、墙壁等部位，其具有防水、防腐蚀的功能。
在电子行业，锌合金被用于制造电池壳体、电子器件等。
此外，锌材料还被广泛用于镀锌工艺，以提高其抗腐蚀性能。
综上所述，有色金属在各个领域中具有重要的应用价值。
铜、铝、镍、锌等材料不仅具有良好的物理特性，还能够满足不同领域中的需求。
因此，在相关行业中，有色金属的需求将会持续增长，对经济和社会的发展起到积极的推动作用。
有色金属
镁合金具有重量轻 、比强度高、减振性好 、热疲劳性能好、不易 老化，又有良好的导热 性、电磁屏蔽能力强、 非常好的压铸工艺性能 ，尤其易于回收等优点 ，是替代钢铁、铝合金 和工程塑料的新一代高 性能结构材料。为适应 电子、通讯器件高度集 成化和轻薄小型化的发 展趋势，镁合金是交通 、电子信息、通讯、计 算机、声像器材、手提 工具、电机、林业、纺 织、核动力装置等产品 外壳的理想材料。
铀(Uranium)的原子序数为 92的元素，其元素符号是U， 是自然界中能够找到的最重 元素。在自然界中存在三种 同位素，均带有放射性，拥 有非常长的半衰期（数亿年 ~数十亿年）。此外还有12 种人工同位素(铀-226~铀240)。铀在1789年由马丁· 海 因里希· 克拉普罗特 （Martin Heinrich Klaproth）发现。铀化合物 早期用于瓷器的着色，在核 裂变现象被发现后用作为核 燃料。
在所有的金属中都是最高的。银常用来制作灵敏度极高的物理 仪器元件，各种自动化装置、火箭、潜水艇、计算机、核装置 以及通讯系统，所有这些设备中的大量的接触点都是用银制作 的。在使用期间，每个接触点要工作上百万次，必须耐磨且性 能可靠，能承受严格的工作要求，银完全能满足种种要求。如 果在银中加入稀土元素，性能就更加优良。用这种加稀土元素 的银制作的接触点，寿命可以延长好几倍。[7] 银的最重要的化合物是硝酸银。在医疗上，常用硝酸银的水溶 液作眼药水.
银白色轻金属。有延 展性。商品常制成棒状 、片状、箔状、粉状、 带状和丝状。在潮湿空 气中能形成一层防止金 属腐蚀的氧化膜。铝粉 在空气中加热能猛烈燃 烧，并发出眩目的白色 火焰。易溶于稀硫酸、 硝酸、盐酸、氢氧化钠 和氢氧化钾溶液，难溶 于水。相对密度2.70。 熔点660℃。沸点 2327℃。铝元素在地壳 中的含量仅次于氧和硅 ，居第三位，是地壳中 含量最丰富的金属元素 。航空、建筑、汽车三 大重要工业的发展，要 求材料特性具有铝及其 合金的独特性质，这就 大大有利于这种新金属 铝的生产和应用。 应用 极为广泛。
第二十四讲 有色金属2
及舰船零部件。
钛钢复合反应釜
钛管换热器
钛制蒸馏塔
二、钛合金
纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有 铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度. 按退火组织，钛合金可分 为型钛合金、型钛合金 和+型钛合金三类，它 们的牌号分别用TA、TB、
钛合金泵
TC加顺序号表示 。如
TA5、TB2、TC4等。其
四、白铜
以镍为主要合金元素的铜
合金称白铜。分普通白铜
白铜件
和特殊白铜。
普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗
腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。 普通白铜牌号：B+镍的平均百分含量，如B5。 常用牌号有B5、B19等 。用于在蒸汽和海水环境下工 作的精密机械,仪表零件及冷凝器,蒸馏器,热交换器等.
和轴瓦两部分组成。
与滚动轴承相比滑动轴承具
有承载面积大，工作平稳，
无噪音及拆装方便等优点。
一、组织性能要求
当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受 轴颈施加的交变载荷和冲击力。 对轴承合金的性能要求： ⑴ 足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷. ⑵ 较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以 防止轴与轴瓦之间咬合。 ⑶ 较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减 少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。
为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基 体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点. 当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷， 减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油 和轴与轴瓦间的磨合，而 硬的质点 (基体)则支撑着
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主讲人：王一雍 单 位：辽宁科技大学 材料与冶金学院
2.1 铜的性质及用途 2.1.1 铜的物理性质
（1）纯铜呈玫瑰红色，有金属光泽，表面形成氧化膜后， 外观是紫红色，故常称紫铜。
（2）热导率和电导率都很高，其电导率是银的 94％；抗张
强度大，易熔接，且具有抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉 成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。 （ 3 ）液态铜能溶解多种气体，如 H2 ， O2 ， CO2 等。因此， 精炼铜在铸锭前要脱除溶解气体，防止铜锭中产生气体。
至于炉渣中的铜，可以回收。
2.4.6.1 炉渣的性质
碱度和黏度
碱度定义如下：
M0 %CaO %MgO % FeO %SiO2 % Al2O3
M0=1 中性渣 M0>1 碱性渣 M0<1 酸性渣
炉渣的粘度是炉渣的重要性质之一，生产中要求渣黏度低一 些，造锍熔炼以碱性渣为主。以利于操作和渣与冰铜的分离.
炉渣的密度和熔点 炉渣的密度可近似地由组成炉渣的氧化物的密度来计算。
炉渣的熔点 影响炉料的熔化速度和燃料消耗。
熔渣中相关氧化物的密度及熔点
氧化物 密度，t · m-3 熔点，K Al2O3 3.97 2323 CaO 3.32 2843 MgO 3.50 3073 FeO 5.0 1633 SiO2 2.32 1930 ZnO 5.60 2173
FeO溶入Cu2S-FeS系中
Fe3O4的生成
FeS优先氧化转变为FeO，由于氧位的升高，FeO会进 一步氧化成Fe3O4。 FeS(l) + 1.5O2 = FeO(l) + SO2 9FeO(l) + 1.5O2 = 3Fe3O4
冰铜含氧的危害：
冰铜中常含有2-4%的氧，主要以Fe3O4存在，溶解在渣和锍中
2.2 炼铜原料
铜在地球中的含量比较少，其相对丰度仅为7×10-5，远
低于铝、铁和镁等金属，甚至比钛还低。目前自然界中含铜
矿物有 240多种，其中常见的约有 30～ 40种，而有工业开采 价值的铜矿仅10余种。 铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。自然 铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。特别是硫化矿
分布最广，是当今炼铜的主要原料。目前工业开采的铜矿石
最低品位为0.4%~0.5%。开采出来的低品位矿石，经过选矿 富集，使铜的品位提高到10% ~35％。
表2-2 铜的主要矿物
类别 自然矿物 矿物名称 自然铜 黄铜矿 铜蓝 硫化 辉铜矿 化学分子式 Cu CuFeS2 CuS Cu2S Cu4FeS4 Cu3AsS4 %Cu 100 34.6 66.7 79.8 63.5 49.0 88.8 79.9 密度／g· cm-3 8.9 4.1-4.3 4.6-4.7 5.5-5.8 5.06 4.45 7.14 5.8-6.1 颜色 红色 黄色 红蓝色 灰黑色 红蓝色 灰黑色 红色 灰黑色
精炼——电铜(99.95-99.98%Cu)
火法炼铜的原则工艺流程
2.4 铜精矿的造锍熔炼（铜锍熔炼）
在 1150-1250℃ 的高温下，使硫化铜精矿和熔剂在熔炼炉内 进行熔炼，炉料中的铜、硫与未氧化的铁形成液态铜锍。这
种铜锍为以 FeS-Cu2S为主，并溶有 Au、 Ag等贵金属及少量
其他金属硫化物的共熔体。炉料中的 SiO2 、 Al2O3 、 CaO 等 成分与 FeO 一起形成液态炉渣。炉渣是以 2FeO.SiO2 （铁橄
图为Cu2S-FeS二元系相图，在熔炼温度下两种硫化物均为液相，而且 完全互溶形成均质溶液。 FeS-MeS共熔的特性就是重金属矿物原料造锍熔炼的依据。
2.4.5.1 铜锍的性质 1）比重：4.4～4.7，远高于炉渣比重（3～3.7）； 2）粘度：η＝2.4×10-3Pa· s，比炉渣粘度低很多 （0.5~2Pa · s）
榄石）为主的氧化物熔体。铜锍与炉渣互不相溶，且密度各
异，从而分离。
2.4 铜精矿的造锍熔炼（铜锍熔炼）
2.4.1 基本原理
利用高温下，铜对硫的亲合力大于铁，而铁对氧的亲合力 大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金 属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去, 而金属铜则富集在各 种中间产物中，并逐步得到提纯。
，由于熔点高、比重大，影响渣、锍分离，造成铜在渣中机 械损失增加。且Fe3O4容易析出造成磁铁底结。
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冰铜吹炼时， PSO2≈ 20KPa，αFeO＝0.4或0.5 ，可作出 αFeS和αFe3O4
的关系图，如图2-11所示。在造锍熔炼和冰铜吹炼时，由
于 Fe3O4析出，在转炉渣口和上 升烟道等部位产生结垢物；炉 渣粘度增大和熔点升高；渣含 铜升高等许多问题。图 2-11 表 明，当冰铜品位提高到白冰铜 时， Fe3O4的活度显著升高。这 是由于平衡氧位升高所致。所 以在常规熔炼法中，产出冰铜 的质量分数为 40 ～ 60 ％，最高 不超过70％
2.4.6 造锍熔炼的炉渣
各种氧化物的共熔体，由各种金属和非金属氧化物的硅酸盐
组成的合金，其主要成分为 SiO2 、 FeO 和 CaO ， 三者总和占 85~90%。 炉渣是造锍熔炼主要产物之一，根据炉料含铜不同，渣量 约为炉料量的50-100%。 熔炼过程中对炉渣有以下基本要求： 1）要与冰铜互不相溶；
FeS(l) Cu 2O(l) Cu 2S(l) FeO(l)
使Cu2O重新硫化成Cu2S，减少渣含铜损失。
（2）炉渣含二氧化硅接近饱和，铜锍和炉渣不致混溶
当熔炼体系中没有SiO2时，铜锍和炉渣结合成共价键的
Cu-Fe-S-O 相，铜锍与炉渣高度混溶。当有 SiO2 时， SiO2 与 FeO反应形成离子型的炉渣相。 2FeO+3SiO2=2Fe2++SiO84铜锍不与 SiO2 作用而保留为共价键 Cu-Fe-S 相。这样就 使铜锍与炉渣明显分层。
Al2O3 在碱性渣中呈酸性，Al2O3 + O2- = 2AlO2-
2.4.6.4 炉渣含铜损失 烟尘损失 (占0.5%) 铜的损失途径 化学损失
炉渣损失物理
溶解。这种损失不大，随渣含铁 量增加而增大，熔炼时应尽可能 选用硅钙较高的渣型。
►化学损失：Cu2O与其它化合物
3）表面张力：与铁橄榄石（2FeO · SiO2）熔体间的界面张力 约为20～60N/m，其值很小，由此可判断冰铜容易悬浮在熔渣 中。 4）冰铜的主要成分Cu2S和FeS都是Au和Ag的强有力的溶解剂。
5）液态冰铜遇水爆炸，其原因如下：
Cu2S + 2H2O = 2Cu + 2H2 + SO2
FeS + H2O = FeO + H2S 3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H2 反应产生的H2和H2S与空气中氧反应而引起爆炸。 2H2S ＋ 3O2 ＝ 2H2O(g) + 2SO2 2H2 + O2 =2H2O(g)
2.4.5.2 冰铜含氧与其品位及炉渣成分关系
FeO在Cu2S-FeS熔体中的溶解曲线
冰铜品位与炉渣成分与冰铜含氧量 关系如下： （ 1 ）冰铜溶解氧主要是 FeS 对 FeO 的溶解，而 Cu2S 对 FeO 几乎不溶解。 因此，低品位冰铜溶解氧的能力高 于高品位冰铜。 （2）铜锍与炉渣共存时， SiO2含量 高，氧化铁活度低，氧在冰铜中溶 解少。
不好；由于化学反应不完全 ；冰铜颗粒太细，来不及结合成大
颗粒沉降；操作因素，如在放渣时带走冰铜和生料等。
炉渣贫化
炉渣含铜高，一般采用电炉贫化法处理。
电炉贫化法（视频）
利用矿热电炉（视频 ) 高温 ( 炉渣温度
1523~1573K) 过热澄清炉渣，并加入还原剂和硫化剂，将渣中 Fe3O4还原成FeO，降低熔融炉渣的黏度，以利于铜渣分离；并且 使渣中的Cu2O硫化成铜锍或金属化铜锍，加以回收；贫化后的渣 含铜为0.5~0.6%，可直接弃去。 还原剂：主要为块煤或冶金焦。 硫化剂：主要为黄铁矿块矿，硫化铁精矿等。
2.4.2 造锍熔炼的目的
（1）炉料中的全部铜富集在铜锍相，脉石、氧化物及杂质 汇集于熔渣相。 （2）铜锍相与熔渣相完全分离。
2.4.3 造锍熔炼的工艺原则
（1）炉料有相当数量的硫来形成铜锍
在造锍熔炼条件下，不可避免要生成Cu2O，Cu2O会与
SiO2反应生成炉渣而造成铜损失，当炉料中有过量硫存在， 由于Cu对硫的亲和力很大，而Fe对氧的亲和力大，而发生反 应：
成渣的损失。由于有大量FeS存 在，这种损失很小。
原因：
FeS(l) Cu 2O(l) Cu 2S(l) FeO(l)
图 铜溶解损失与锍品位的关系
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机械损失 铜以铜锍微滴的形态混入炉渣中引起的损失。为铜在炉渣 中的最大损失部分，一般占50%以上。 产生原因 炉渣本身的性质不良；炉渣与冰铜的澄清条件
（ 3 ）铜不溶于稀硫酸和盐酸中，但能溶解于硝酸、王
水和热的浓硫酸中。
2.1.3 铜的用途(视频)
铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
（1）铜在电气、电子工业中应用于各种电缆和导线，开关以
及印刷线路板等。 （2）在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、 仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。 （3）在化学工业中应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。 （4）在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等。 （5）在建筑工业中，用做管道、管道配件、装饰器件等。
矿物
斑铜矿
砷黝铜矿
赤铜矿 黑铜矿 氧化矿物
Cu2O CuO
孔雀石
蓝铜矿 硅孔雀石 胆矾
CuCO3· Cu(OH)2
2CuCO3· Cu(OH)2 CuSiO3· 2H2O CuSO4· 5H2O
57.5
68.2 36.2 25.5