一.銅的自然屬性

銅是人類最早發現的古老金屬之一，早在三千多年前人類就開始使用銅。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅礦和硫化銅礦。自然銅及氧化銅的儲量少，現在世界上80%以上的銅是從硫化銅礦精煉出來的，這種礦石含銅量極低，一般在2-3%左右。金屬銅，元素符號CU，原子量63.54,比重8.92，熔點1083Co。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色。銅具有許多可貴的物理化學特性，例如其熱導率都很高，化學穩定性強，抗張強度大，易熔接，且抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細的銅絲，制成很薄的銅箔。

銅能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金，形成的合金主要分成三類：黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鈷鎳合金。

純銅是一種堅韌、柔軟、富有延展性的紫紅色而有光澤的金屬，1克的銅可以拉成3000米長的細絲，或壓成10多平方米幾乎透明的銅箔。純銅的導電性和導熱性很高，僅次于銀，但比銀要便宜得多。

銅的顏色很像金，但發紅，銅離子的顏色為藍色。有劇毒，不過，用特定加工法加工的銅沒有毒。

銅在干燥空氣中安定，可保持金屬光澤。但在潮濕空氣中，表面會生成一層銅綠(堿式碳酸銅)，保護內層的銅不再被氧化。

二.銅的冶煉

含銅的礦物比較多見，大多具有鮮艷而引人注目的顏色，例如：金黃色的黃銅礦CuFeS2，鮮綠色的孔雀石CuCO3Cu(OH)2，深藍色的石青2CuCO3Cu(OH)2，赤銅礦Cu2O，輝銅礦Cu2S等，把這些礦石在空氣中焙燒后形成氧化銅CuO，再用碳還原，就得到金屬銅。另外，斑銅礦也是很常見的銅礦石。

從銅礦中開采出來的銅礦石，經過選礦成為含銅品位較高的銅精礦或者說是銅礦砂，銅精礦需要經過冶煉提成,才能成為精銅及銅制品。

銅礦石的加工

工業上使用的銅有電解銅(含銅99.9%～99.95%)和精銅(含銅99.0%～99.7%)兩種。前者用于電器工業上，用于制造特種合金、金屬絲及電線。后者用于制造其他合金、銅管、銅板、軸等。

銅礦石的分類及屬性：

煉銅的原料是銅礦石。銅礦石可分為三類：

·硫化礦-----如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)等。

·氧化礦-----如赤銅礦(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、藍銅礦[2CuCO3Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)等。

·自然銅-----銅礦石中銅的含量在1%左右(0.5%～3%)的便有開采價值，因為采用浮選法可以把礦石中一部分脈石等雜質除去，而得到含銅量較高(8%～35%)的精礦砂。

銅礦石的冶煉過程：

從銅礦石冶煉銅的過程比較復雜。以黃銅礦為例，首先把精礦砂、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合，投入“密閉”鼓風爐中，在1000℃左右進行熔煉。于是礦石中一部分硫成為SO2(用于制硫酸)，大部分的砷、銻等雜質成為AS2O3、Sb2O3等揮發性物質而被除去：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑。一部分鐵的硫化物轉變為氧化物：2FeS+3O2=2FeO+2SO2↑。Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含銅率在20%～50%之間，含硫率在23%～27%之間)，FeO跟SiO2形成熔渣：FeO+SiO2=FeSiO3。熔渣浮在熔融冰銅的上面，容易分離，借以除去一部分雜質。然后把冰銅移入轉爐中，加入熔劑(石英砂)后鼓入空氣進行吹煉(1100～1300℃)。由于鐵比銅對氧有較大的親和力，而銅比鐵對硫有較大的親和力，因此冰銅中的FeS先轉變為FeO，跟熔劑結合成渣，而后Cu2S才轉變為Cu2O，Cu2O跟Cu2S反應生成粗銅(含銅量約為98.5%)。2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑，2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑，再把粗銅移入反射爐，加入熔劑(石英砂)，通入空氣，使粗銅中的雜質氧化，跟熔劑形成爐渣而除去。在雜質除到一定程度后，再噴入重油，由重油燃燒產生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅。得到的精銅約含銅99.7%。

銅的冶煉工藝

銅治金技術的發展經歷了漫長的過程，但至今銅的冶煉仍以火法治煉為主，其產量約占世界銅總產量的85%，現代濕法冶煉的技術正在逐步推廣，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。 火法冶煉與濕法冶煉(SX-EX)。

火法煉銅:

通過熔融冶煉和電解精火煉生產出陰極銅，也即電解銅，一般適于高品位的硫化銅礦。火法冶煉一般是先將含銅百分之幾或千分之幾的原礦石，通過選礦提高到20-30%，作為銅精礦，在密閉鼓風爐、反射爐、電爐或閃速爐進行造锍熔煉，產出的熔锍(冰銅)接著送入轉爐進行吹煉成粗銅，再在另一種反射爐內經過氧化精煉脫雜，或鑄成陽極板進行電解，獲得品位高達99.9%的電解銅。該流程簡短、適應性強，銅的回收率可達95%，但因礦石中的硫在造锍和吹煉兩階段作為二氧化硫廢氣排出，不易回收，易造成污染。近年來出現如白銀法、諾蘭達法等熔池熔煉以及日本的三菱法等、火法冶煉逐漸向連續化、自動化發展。

除了銅精礦之外,廢銅做為精煉銅的主要原料之一，包括舊廢銅和新廢銅，舊廢銅來自舊設備和舊機器，廢棄的樓房和地下管道;新廢銅來自加工廠棄掉的銅屑(銅材的產出比為50%左右),一般廢銅供應較穩定，廢銅可以分為：裸雜銅:品位在90%以上;黃雜銅(電線):含銅物料(舊馬達、電路板);由廢銅和其他類似材料生產出的銅，也稱為再生銅。

濕法煉銅:

一船適于低品位的氧化銅，生產出的精銅稱為電積銅。 現代濕法冶煉有硫酸化焙燒-浸出-電積，浸出-萃取-電積，細菌浸出等法，適于低品位復雜礦、氧化銅礦、含銅廢礦石的堆浸、槽浸選用或就地浸出。濕法冶煉技術正在逐步推廣，預計本世紀末可達總產量的20%，濕法冶煉的推出使銅的冶煉成本大大降低。

火法和濕法兩種工藝的特點 比較火法和濕法兩種銅的生產工藝，有如下特點：

(1)后者的冶煉設備更簡單，但雜質含量較高，是前者的有益補充。

(2)后者有局限性，受制于礦石的品位及類型。

(3)前者的成本要比后者高。

可見，濕法冶煉技術具有相當大的優越性，但其適用范圍卻有局限性，并不是所有銅礦的冶煉都可采用該種工藝。不過通過技術改良，這幾年已經有越來越多的國家，包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥及秘魯等，將該工藝應用于更多的銅礦冶煉上。濕法冶煉技術的提高及應用的推廣，降低了銅的生產成本，提高了銅礦產能，短期內增加了社會資源供給，造成社會總供給的相對過剩，對價格有拉動作用。