电解铜

电解铜
纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。

纯铜呈紫红色，又称紫铜。

纯铜密度为8.96，熔点为1083℃，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性。

主要用於制作发电机、母线、电缆、开关装置、变压器等电工器材和热交换器、管道、太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。

纯铜（电解铜）密度= 8.92克/厘米3
纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。

密度为
8-9g/cm3，熔点1083°C。

纯铜导电性很好，大量用于制造电线、电缆、电刷等；导热性好，常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表，如罗盘、航空仪表等；塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。

纯铜产品有冶炼品及加工品两种。

电解铜-前言
铜的电解提纯：将粗铜（含铜99％）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸(H2SO4)和硫酸铜(CuSO4)的混和液作为电解液。

通电后,铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。

粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子（Zn和Fe）。

由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阳极上析出。

比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。

这样生产出来的铜板，称为“电解铜”，质量极高，可以用来制作电气产品。

沉淀在电解槽底部的称为“阳极泥”，里面富含金银，是十分贵重的，取出再加工有极高的经济价值。

电解铜-标准
中华人民共和国国家标准GB/T 467—1997阴极铜
本标准是参照ASTMB115-93《阴极铜》对GB467-82《电解铜》进行修订的。

本标准将原GB 467-82 中的电解铜（Cu-1）改名为标准阴极铜（Cu-CATH-2），相当于AST MB115中的2号阴极铜。

根据国内的实际情况，本标准对标准阴极铜中杂质极限含量的规定，与A
STMB115中的2号阴极铜有以下差别：标准阴极铜的铋含量较高，而铅含量较低；对锌和硫作了规定，而对硒和碲未作规定，ASTMB115与此相反，对硒和碲作了规定，而对锌和硫未作规定。

此外，还将GB/T 13585-92《高纯阴极铜》规定的高纯阴极铜（Cu-CATH-1）纳入了本标准。

GB/T 13585-92是等效采用BS 6017-1989《精炼铜》中的高纯阴极铜制定的，有关技术内容纳入本标准时未作任何修改。

本标准的范围与原标准不同，并将标准名称改为《阴极铜》。

本标准自实施之日起，代替原GB 467-82和GB/T 13585-92，同时GB 466-82标准作废。

本标准由中国有色金属工业总公司提出。

本标准由中国有色金属工业总公司标准计量研究所归口。

本标准由上海冶炼厂和中国有色金属工业总公司标准计量研究所负责起草。

本标准由上海冶炼厂和中国有色金属工业总公司标准计划研究所起草。

本标准主要起草人：曾云华、范顺科、芦如琼、尧川。

1 范围
本标准规定了阴极铜的要求、试验方法、检验规则标志、包装和质量证明书。

本标准适用于电解精炼法或电解铜，产生阴极铜，通常供重熔用。

2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过标准中作用可构成为本标准的条文，本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T 5121.1-5121.23-1997 铜及铜化学分析
GB 8170-3 数值修约规定
GB/T 132.23-91 高纯阴极铜化学分析方法
3 订货单(或合同)内容
本标准所列材料的订货单（或合同）内应包括下列内容
3.1 产品名称
3.2 牌号
3.3 数量
3.4 标准编号、年代号
3.5 杂质含量特殊要求
3.6 尺寸要求
3.7 包装要求
3.8 其他
4 要求
4.1 产品分类
阴极铜按化学成分分为高纯阴极铜(Cu-CATH-1)和标准阴极铜(Cu-CATH-2)两个牌号。

4.2 化学成分
4.2.1 高纯阴极铜化学成分应符合表1的规定。

标准阴极铜化学成分应符合表2的规定。

表1高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分%
元素组杂质元素含量，不大于元素组总含量，不大于
1 Se 0.00020 0.00300 0.0005
Fe 0.00020
Bi 0.00020
2 Cr - 0.0015
Mn -
Sb 0.0004
Cd -
As 0.0005
P -
3 Pb 0.0005 0.0005
4 S 0.00150 0.0015
5 Sn - 0.0020
Ni -
Fe 0.0010
Si -
Zn -
Co -
6 Ag 0.0025 0.0025
杂质元素总含量0.0065
1)需在铸样上测定
表2标准阴极铜(Cu-CATH-2)化学成分%
Cu+Ag不小于杂质含量，不大于
As Sb Bi Fe Pb Sn Ni Zn S P
99.95 0.0015 0.0015 0.0006 0.0025 0.002 0.001 0.002 0.002 0.0025 0.001
注:供方需按批测定标准阴色铜中的铜、砷、锑、铋含量，并保证其他杂符合本标准的规定。

4.2.2 需方如对产品中氧含量有特殊要求,由供需双方协商确定。

4.3 表面质量
4.3.1 阴极铜表面应洁净,无污泥、油污等各种外来物。

4.3.2 高纯阴极铜表面表面应无硫酸铜;标准阴极铜表面(包括吊耳部分)的绿色附着物总面积应不大于单面面积的3%.但由于潮湿空气的作用,使阴极铜表面氧化而生成一层暗绿色者不作废品。

4.3.3 阴极铜表面及边缘不得有呈现花瓣状或树枝状的结粒(允许修整)。

4.3.4 标准阴极铜表面高5mm以上圆头密集结粒的总面积不得大于单面面积的10%(允许修整)。

4.4 其他要求
4.4.1 阴极铜以整块供应。

经供需双方协商,也可供应切块。

4.4.2 阴极铜块应经受普通装卸而不脆断。

4.4.3 单块阴极铜的重量应不小于15kg或中心部位厚度不小于5mm。

5 试验方法
5.1 高纯阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB/T 13293的规定进行。

5.2 标准阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB/T 5121的规定进行。

5.3 表面质量用目视检测。

6 检验规则
6.1 检查和验收
6.1.1 产品应由供方技术监督部门进行检验，保证产品质量符合本标准的规定，并填写出质量
证明书。

6.1.2 需方可对收到的产品质量检验，如检验结果与本标准规定不符，可在收到产品之日起一个月内向供方提出，由供需双方协商解决。

如需仲裁，仲裁取样在需方由供需双方共同进行。

仲裁分析结果为最终结果。

6.2 组批
产品应成批提交检验，每批应由同一天、同一循环系统、同一电流密度产出的阴极铜组成。

批重不大于200t。

6.3 仲裁取样方法
6.3.1 高纯阴极铜的仲裁取样方法
6.3.1.1 每批高纯阴极铜中任取24块，按自然数编号。

6.3.1.2 将编号的每块高纯阴极铜垂直等分成24个长方条，从左到右也按自然编号，然后按每块的号数选取对应号数的长方条。

即第一块切取第一个长方条，第二块切取第二个长方条，第三块切取第三个长方条，依此类推。

6.3.1.3 室温下，将采取的24个长主条切成适当的小块，于10%的盐酸溶液中浸泡15min，然后用去离子水充分洗涤，清除全部外来污物，并干燥（避免氧化）。

6.3.1.4 从该批中取出一些高纯阴极铜置于有盖的石墨坩埚内进行熔化，再把熔体倒掉。

6.3.1.5 依据石墨坩埚（6.3.1.4）容量的大小，将清洗过的小块试样（6.3.1.3）按下面的两种方法之一进行熔化。

a)将清洗过的试样置于石墨坩埚内，在惰性气体保护下于感应炉或电阻炉内加热熔化，用石墨棒充分搅拌熔体，然后按前、后、中顺序过程倒入石墨模中，铸成三个适当尺寸的样锭。

b)当石墨坩埚容量不够大时，可以将清洗过的试样分成两组或两组以上，然后依照方法a)进行。

6.3.1.6 在熔浇过程中，应避免氧的侵入。

6.3.1.7 除去样锭的表层后，用硬质合金刀具钻、铣或锯切（应防止过热，以免氧化）取样。

获得大于600g的细屑，将细屑仔细混匀，用磁铁除净加工时可能带入的铁，将除铁后的试样缩分成四份（每份量不小于150g），一份供供方分析用，一份供需分析用，一份挖仲裁分析用，一份留作备用。

6.3.2 标准阴极铜的仲裁取样方法
6.3.2.1 从该阴极铜中随机取出6-10个样块。

6.3.2.2 用直径10mm-20mm的钻头，在距阴极铜四周100mm的矩形中，以棋盘行列布置钻孔若干处，钻取时，不许用任何润滑剂，钻速以试样不氧化为宜。

6.3.2.3 表面钻屑应去掉，钻孔深度应大于样块厚度的二分这一。

将所得的钻屑仔细混匀，用磁铁除净加工时带入的铁，并缩分至不少于600g，均匀分成四份，一份供供方分析用，一份供需分析用，一份供仲裁分析用，一份备用。

6.4 检验结果判定
6.4.1 化学成分仲裁分析结果与本标准的规定不符时，该批为不合格品。

6.4.2 表面检验结果不符合标准4.4条规定时，按块判为不合格品。

6.4.3 物理要求不符合标准4.5.2条和4.5.3条时，按块判为不合格品。

7 标志、包装和质量证明书
7.1 阴极铜应包装成适合装卸重量的捆。

经供需双方协议，也可不包装。

7.2 每捆阴极铜必须有明显的标志，注明：
a) 生产厂标志；
b) 产品牌号；
c) 批号。

7.3 每批阴极铜应附有质量证明书，注明：
a) 生产厂名称；
b) 产品名称和牌号；
c) 批号；
d) 批重；
e) 分析检验结果和技术监督部门印记；
f) 本标准编号；
g) 出厂日期。

电解铜-化学反应
铜的电解提纯：将粗铜（含铜99％）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸(H 2SO4)和硫酸铜(CuSO4)的混和液作为电解液。

通电后,铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。

粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子（Zn和Fe）。

由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阳极上析出。

比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。

这样生产出来的铜板，称为“电解铜”，质量极高，可以用来制作电气产品。

沉淀在电解槽底部的称为“阳极泥”，里面富含金银，是十分贵重的，取出再加工有极高的经济价值。

把电解铜再进一步加工，可制作成为极细的电解铜粉。

铜电解精炼的原理如下：
阳极反应：Cu —2e = Cu2+
Me —2e = Me2+
H2O —2e = 2H+ ＋1/2O2
SO4 2- —2e = SO3 ＋1/2O2
式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳极上溶解进入溶液。

H 2O和SO4 2-失去电子的反应由于其电位比铜正，故在正常情况下不会发生。

贵金属的电位更正，不溶解，而进入阳极泥。

阴极反应：Cu2+ ＋2e = Cu
2H+ ＋2e = H2
Me2+ ＋2e = Me
在这些反应中，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原，但它们在阳极不溶解，因此只有铜离子还原是阴极反应的主要反应。

电解铜-原材料
电解铜
（1）铜精矿
在自然界中自然铜存量极少，一般多以金属共生矿的形态存在。

铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、碲、钴、镍、钼等。

根据铜化合物的性质，铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型，主要以硫化矿和氧化矿，特别是硫化矿分布最广，目前世界钢产量的90％左右来自硫化矿。

铜矿石经选矿富集获得精矿，常见为褐色、灰色、黑褐色、
黄绿色，成粉状，粒度一般小于0.074mm。

含铜量13-30％，按行业标准YS／T318-1997《铜精矿》的规定，其化学成分和产品分类如表1。

（2）未精炼铜
按国家标准GB／T11086-1989《铜及铜合金术语》规定，未精炼铜包括冰铜、黑铜、沉淀铜和粗铜。

冰铜主要由硫化亚铜和硫化亚铁组成的中间产品，黑铜通常用彭风炉熔炼废杂铜或氧化铜矿石而产生的含杂质较多的铜，铜含量一般为60％-85％。

沉淀铜通常用铁从含铜的溶液中置换，沉淀而获得的铜和氧化铜的不纯混合物，干量计算铜含量一般约50％-85％。

粗铜是用转炉吹炼冰铜而产生的纯度不高的铜，粗铜中铜的含量一般约为98％，本标准中规定的未精炼铜，主要指的是粗铜。

粗铜按行业标准YS／T70-1993《粗铜》的规定，按化学成分分为三个品级。

（3）铜废碎料
铜废碎料涉及的范围较广，包括紫铜、黄铜、青铜、白铜的废杂料，本标准规定的铜废碎料仅指紫杂铜。

紫杂铜为铜制品所产生的各类废料、废件。

如废旧电缆、紫铜管、棒、板、块、带及带薄镀层的上述材料和其它非合金类铜废料等。

有以下5种分类及规格：
第1类：
（a）紫铜管、棒、板、块、带，表面干净，无油泥和其它沾附、夹杂。

（b）各种裸铜线、短线和其它纯铜废料。

第2类：
（a）1类铜废料中混有纸屑、各种绝缘材料、少量油泥、锈垢、杂物，但重量必须小于1％。

（b）直径0．3mm以上的漆包线，无污物和杂物。

第3类：各种报废的纯铜或有薄镀锌层的纯铜电器开关，零部件。

第4类：
（a）直径0．1-0．3mm的漆包线。

（b）有油泥或少量其它夹杂的漆包线。

（c）干净、发脆的火烧线。

第5类：各种纯铜水箱、蒸发器、热交换器具、但其内部不得有充填物，只允许有少量自然形成的水垢。

电解铜-阴极铜
阴极铜
电解铜
（1）阴极铜的品质要求：铜精矿由电解精炼法或电解沉积法生产得到阴极铜。

按国标GB／T4 67－1997《阴极铜》的规定，阴极铜按化学成分分为高纯阴极铜（Cu－CATH－1）和标准阴极铜（Cu－CATH－2）和两个牌号。

阴极铜的试验方法：高纯阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB ／T13293－1991《高纯阳极铜化学分析方法》的规定进行，标准阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB／T5121-1996《铜及铜合金化学分析方法》的规定进行。

表面质量用目视检测。

电解铜-阴极铜加工方法及工艺流程
铜的冶炼方法可分为两类：火法冶金和湿法冶金。

世界上精铜产量的85％以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，湿法冶金生产的精铜只占15％左右。

（1）火法冶金
火法炼铜的方法很多，主要有：鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、闪速熔炼、电炉熔炼等。

从以上炼
铜的工艺流程图看出：硫化铜精矿（含铜量为13％－30％）可以采用几种不同的冶金方法进行熔炼，得到冰铜，再经过转炉吹炼得到含铜大于97．5％的粗铜，因粗铜的质量仍满足不了工业用铜的要求，必须精炼后得到的精铜要求含铜99．95％以上。

在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素
炼铜工艺流程图
在中国，从铜精矿中提取金属铜，主要采用火法冶金的方法，目前，比较先进的是闪速熔炼，其产量占全国产铜量的30％以上。

由于能耗低，规模大，能有效控制环境污染等优点。

这一冶炼技术正在炼铜工业上得到日益发展。

闪速熔炼根据不同炉型的工作原理可分为两种类型：Outokumpu 闪速熔炼、InCo闪速熔炼。

以下介绍Outokumpu熔炼的工艺流程。

Outokumpu熔炼的工艺流程
（2）湿法冶金
湿法冶金在许多情况下与火法相配合的。

其过程的主要化学反应是在水溶液中进行的。

铜（锌）矿物预先通过氧化或硫酸焙烧，转变可溶状态，然后再进行浸出、净化电积、以提取电解铜。

通常有RLE法、常压氨浸出法（阿比特法）、高压氨浸出法、细菌浸出法等。

从焙烧→浸出→净化→电积，简称RLE法。

其生产流程，湿法冶金主要适用从低品位氧化矿、废矿堆及浮选尾矿中提取金属铜。

电解铜-损耗原因
电解铜
铜损耗
本标准只考虑了工艺损耗，途耗未计算在内。

（1）工艺损耗
炉渣含铜损失是铜冶炼的主要损失，按损失的形态可分为三种类型：
①化学损失
是指铜以Cu2O形态造渣引起的损失。

只要炉料中含有足够的硫，Cu2O都将变成硫化物。

但如果含硫不足或者氧化气氛太大，而又没有足够的反应条件时，炉渣含Cu2O对就可能较高。

②物理损失
是指铜以Cu2S形态溶解于炉渣中引起的损失。

它取决于炉渣成分，酸性炉渣溶解较少，FeO 含量高的炉渣对Cu2S溶解度大，因此，为了降低铜的物理损失，应尽可能减少炉渣中的FeO量，或者提高酸度，或者加入CaO代替一部分FeO。

③机械损失
是由于冰铜颗粒未能从炉渣中沉清所引起的。

炉渣粘度和比重过大，熔点过高使冰铜不易沉清；炉渣过热度不够，熔池容积和形状不合理，沉清时间没有保证；化学反应不完全，产生气泡的浮游作用；冰铜颗粒大细，来不及结合成大颗粒沉降。

此外，烟气和电解液的排放都会引起铜的损失。

铜冶炼生产过程中的金属损失（以葫芦岛东北有色金属集团公司为例）情况：
①鼓风炉熔炼工序金属回收率97．8％，金属损失2．2％；
②转炉吹炼工序金属回收率99．5％，金属损失占投入工序金属量的0．5％；
③阳极炉精练工序金属回收率99．5％，金属损失占投入工序金属量的0．5％；
④铜电解工序金属回收率99％，金属损失占投入工序金属量的1％。

按以上各工序金属回收率计算，铜冶炼总回收率为96.0％，金属损失4．0％。

（2）途耗
精矿在运输、贮存的损耗比较复杂，一般可以按下述规定执行，但在本标准中，途耗将不包括在内。

①精矿在港口落地后装车，货损按0．1％计算，若在5天后装车，每增加1天，货损增加0.0 1％。

②精矿在落地后，每倒动一次，货损0．1％。

③火车运输过程，货损按0．3％-0．4％计算，运输距离超过500公里，每100公里增加0.1％。

④因外界因素影响，货损有时增加。

下大雨2小时以上货损加0．05；下中雨连续4小时以上货损加0．05％；下小雨8小时以上，货损加0.05％。

货物落地后，因风大造成损失，应根据实际情况进行取证（现场记录、排照、录象等）后确定。

⑤精矿进厂后仓储损失（包括检斤后仓外损失、卸车损失、仓内存放和运输损失）按0．3％计算
电解铜-铜的性质
电解铜
铜在元素周期表中，原子序数为29，属第一副族。

其性质为：
①物理性质
铜是一种玫瑰红色金属，柔软、有金属光泽，密度为8．92克／厘米3，溶点为1083．5℃，沸点为2595℃，富于延展性，易弯曲，强度较好，在导电性和导热性方面，铜仅次于银，居第二位，它可以进行冷热压力加工，由于其具有面心立方晶格，铜及其化合物无磁性。

熔点时铜的蒸气压很
小，因而在冶金过程温度下，不易挥发。

②化学性质
液体铜能溶解某些气体，H2、O2、SO2、CO2、CO和水蒸气等，溶解气体对铜的机械性质及导电性均有一定影响，纯铜在常温下与干燥空气和湿空气不起作用，但在CO2湿空气中，表面会产生绿色薄膜CuCO3Cu（OH）2又称铜绿，它能保证铜不再被腐蚀。

铜在空气中加热到185℃即开始与氧作用，表面生成一层暗红色铜氧化物，当温度高于350℃时，铜颜逐渐从玫瑰色变成黄铜色，最后变成黑色。

铜不能溶解于硝酸和有氧化剂存在的硫酸中，铜能溶解于氨水中，也能与氧、卤等元素直接化合
电解铜-铜的用途
以铜为基体的合金称为铜合金，铜加入合金元素后，可改变其某些机械性能，同时又能保持纯铜的某些优良特性，常用的铜合金有黄铜、青铜、白铜三类，它在电子、电器、造船、建筑、汽车工业、国防工业及各种冷凝器、换热器等方面有特定的用途，尤其是在制造核废料容器、大型集成电路、记忆合金等方面。

电解铜-发展前景
电解铜
继出台一系列规定整顿钢铁行业后，发改委又开始出拳整治铜冶炼行业。

上周五，发改委公布了《铜冶炼行业准入条件》，从投资条件、工艺装备、能源消耗、环境保护等方面做出了具体规定，以规范铜冶炼行业的投资行为，制止盲目投资和低水平重复建设。

在高铜价的刺激下，中国内正在掀起新一轮的铜冶炼产能扩张浪潮。

除行业龙头企业外，一些从来没有做过铜冶炼的企业也纷纷涉足其间，在电解铝行业盲目投资热似乎又在铜冶炼领域显现。

一些业内人士对此颇为忧虑，他们担心如果任其发展，过不了多久，中国铜冶炼也将重蹈电解铝行业整体亏损的覆辙。

据《第一财经日报》了解，中国内第一大铜企业——江西铜业(集团)公司计划在2007年将电解铜的产能由现在的4 0万吨增加到70万吨；山东阳谷县目前正在建设30万吨的大型铜冶炼项目；福建一家企业更是准备上马40万吨的铜冶炼生产线。

在建设和准备上马的铜冶炼项目产能高达238万吨，相当于中国内现有产能。

《铜冶炼行业准入条件》最值得注意的就是对铜冶炼企业的资质做出了明确的规定，规定铜冶炼必须符合自有矿山原料比例达到25%以上(或者自有矿山原料和通过合资合作方式取得5
年以上矿山长期合同的原料达到总需求的40%以上)，项目资本金比例达到35%及以上等条件。

中国铜的生产流程以铜精矿和火法冶炼粗铜为主导。

而现状是，加工能力大于冶炼能力，冶炼能力又大大超过铜精矿的保障能力，铜精矿资源和废杂铜都需要进口。

统计数据显示，21世纪以来，国内铜精矿的产量一直没有明显增长，保持在年产60万吨(含铜量，下同)上下，2007年底将形成近370万吨冶炼能力，远远超过届时全中国铜精矿资源的保障能力和国际市场可能提供的铜精矿量。

在中国铜矿山的生产能力也只能满足冶炼能力的40%。

“资源自给率下降，将导致中国内大型企业丧失在产业链上游的话语权和支配权，慢慢沦为国际铜矿和冶炼商在中国内的代理加工基地，危及整个行业的可持续发展，进而对国家战略和经济安全造成不利影响。

”安徽铜陵有色金属(集团)公司总经理韦江宏说。

电解铜-执行原则
标准执行条例中列举的阴极铜品位是以国标GB／T467-1997《阴极铜》中的标准阴极铜（Cu －CATH-2）含铜的下限99．95％作为计算依据，符合本标准的其它牌号的阴极铜的单耗计算。

铜金属属出口征税商品，海关和外经贸主管部门在审批、备案、核销企业加工贸易合同时，其单耗标准值应在标准中规定的单耗上下限之间，尤其不得低于下限。

[1]。