1.銅的自然屬性
銅是人類最早發現的古代金屬之壹。早在3000年前,人們就開始使用銅了。自然界中的銅分為自然銅、氧化銅和硫化銅。自然銅和氧化銅的儲量很少。目前世界上80%以上的銅是從硫化銅礦中提煉出來的,這種礦石的銅含量極低,壹般在2-3%左右。金屬銅,元素符號CU,原子量63.54,比重8.92,熔點1083 Co .純銅呈淺玫瑰色或微紅色。銅具有許多有價值的物理和化學性質,如高導熱性、強化學穩定性、高抗拉強度、易焊接、耐腐蝕、可塑性和延展性。純銅可以拉成很細的銅線,做成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金,形成的合金主要分為三類:黃銅為銅鋅合金,青銅為銅錫合金,白銅為銅鈷鎳合金。
2.煉銅
從銅礦中開采出來的銅礦石經過選礦後成為銅精礦或銅品位高的銅礦石,銅精礦需要冶煉委托才能成為精銅和銅產品。
A.銅礦石加工
工業用銅包括電解銅(含銅99.9% ~ 99.95%)和精煉銅(含銅99.0% ~ 99.7%)。前者在電氣工業中用於制造特殊合金、電線和導線。後者用於制造其他合金、銅管、銅板、軸等。
A.銅礦石的分類和性質:
煉銅的原料是銅礦石。銅礦可以分為三類:
(1)硫化礦,如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)。
(2)氧化礦物,如黃銅礦(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、藍銅礦[2CuCO3Cu(OH)2]、矽孔雀石(CuSiO32H2O)等。
(3)自然銅。含銅量約為1% (0.5% ~ 3%)的銅礦石具有開采價值,因為可以通過浮選除去礦石中的脈石等部分雜質,獲得含銅量較高(8% ~ 35%)的精礦。
B.銅礦的冶煉工藝;
從銅礦中提煉銅的過程很復雜。以黃銅礦為例,首先精礦砂、熔劑(石灰石、砂等。)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合後放入“密閉”高爐中,在1000℃左右進行冶煉。因此礦石中壹部分硫變成SO2(用來制硫酸),砷、銻等大部分雜質變成AS2O3、Sb2O3等易揮發物質而被脫除:2 cufs 2+O2 = cu2s+2 FeS+SO2↑。部分硫化鐵轉化為氧化物:2fes+3o2 = 2feo+2so2 ↑。Cu2S和剩余的FeS熔融在壹起形成“冰銅”(主要由Cu2S和FeS相互溶解形成,其銅含量在20% ~ 50%之間,硫含量在23% ~ 27%之間),FeO和SiO2形成熔渣:FeO+SiO 2 = FeSiO 3。熔渣漂浮在熔融冰銅上,容易分離,從而去除部分雜質。然後將冰銅移入轉爐,加入熔劑(石英砂),吹空氣吹煉(1100 ~ 1300℃)。由於鐵對氧的親和力比銅大,銅對硫的親和力比鐵大,冰銅中的FeS首先轉化為FeO,FeO與熔劑結合形成熔渣,然後Cu2S轉化為Cu2O,Cu2O與Cu2S反應生成粗銅(含銅量約98.5%)。2cu2s+3 O2 = 2cu2o+2so 2 = 2cu2o+cu2s = 6cu+SO2 = =,然後將粗銅移入反射爐中,加入熔劑(石英砂),通入空氣氧化粗銅中的雜質,雜質會與熔劑形成熔渣而被除去。雜質去除到壹定程度後,註入重油,通過重油燃燒產生的壹氧化碳等還原性氣體,在高溫下將氧化亞銅還原成銅。獲得的精煉銅含有約99.7%的銅。
B.銅冶煉過程
銅金技術的發展經歷了壹個漫長的過程,但迄今為止銅的冶煉仍以火法冶煉為主,其產量約占世界銅總產量的85%。現代濕法冶金技術逐漸普及,濕法冶金的引入大大降低了銅的冶煉成本。熱解和濕法冶金(SX-EX)。
A.火法煉銅:
陰極銅,即電解銅,是通過冶煉和電解精煉生產出來的,壹般適用於高品位硫化銅礦。火法冶煉壹般是將含銅百分之幾或千分之幾的原礦經選礦提高到20-30%作為銅精礦,在密閉的高爐、反射爐、電爐或閃速爐中進行鋶冶煉,產生的鋶(鋶)再送入轉爐吹煉成粗銅,再在另壹反射爐中氧化精煉除去雜質,或流程短適應性強,銅的回收率可達95%。但礦石中的硫在造鋶和吹煉階段作為二氧化硫廢氣排放,難以回收,易造成汙染。近年來,白銀法、諾蘭達法等熔池熔煉以及日本三菱法、火法冶金法等逐漸向連續化、自動化發展。
制作過程大致如圖所示:
除銅精礦外,廢銅是煉銅的主要原料之壹,包括舊廢銅和新廢銅。舊的廢銅來自舊的設備和機器,廢棄的建築和地下管道。新增廢銅來自加工廠廢棄的廢銅(銅材產量比例約為50%),廢銅供應總體穩定。廢銅分為:裸銅:品位在90%以上;廢銅(電線):含銅材料(舊電機、電路板);由廢銅和其他類似材料生產的銅也被稱為再生銅。
B.濕法煉銅:
壹船適合低品位氧化銅,生產出來的精銅叫電積銅。現代濕法冶金包括硫酸化焙燒-浸出-電積、浸出-萃取-電積和細菌浸出,適用於低品位復雜礦石、氧化銅礦石和含銅廢礦石的堆浸、槽浸或原地浸出。濕法冶煉技術正在逐步推廣,預計到本世紀末將達到總產量的20%。濕法冶煉的引入大大降低了銅的冶煉成本。
濕法冶煉工藝如下:
C.火法冶金和濕法工藝的特征比較與火法冶金和濕法銅生產工藝相比,火法冶金和濕法銅生產工藝具有以下特征:
(1)後者的冶煉設備更簡單,但雜質含量更高,是前者的有益補充。
(2)後者有局限性,受礦石品位和類型的限制。
(3)前者的成本高於後者。
可見濕法冶煉技術具有相當的優勢,但應用範圍有限,並不是所有的銅礦都能采用該技術。然而,通過技術改進,近年來,越來越多的國家,包括美國、智利、加拿大、澳大利亞、墨西哥和秘魯,將這壹工藝應用於更多的銅冶煉。濕法冶金技術的提高及其應用的普及,降低了銅的生產成本,提高了銅礦的生產率,在短時間內增加了社會資源的供給,導致社會總供給相對過剩,對價格產生拉動作用。
3.銅的生產和消費
A.銅資源分布:世界銅資源主要分布在北美、拉丁美洲和中非。目前世界已探明儲量為3.5億噸,其中智利占24%,美國占16.9%,獨聯體占10.15%,紮伊爾占7.39%,贊比亞占4.55%。中國銅產量集中在華東地區,占全國總產量的51.84%,其中安徽、江西兩省約占30%。銅的主要消費地區是華東和華南,約占中國總消費量的70%。
B.銅的主要用途:
銅是紅色金屬,也是綠色金屬。之所以說它是綠色金屬,主要是因為它耐用,容易被重新熔化和重新熔煉,所以回收利用相當便宜。
20世紀60年代,銅的最大使用市場是電器和電子產品,約占總量的28%。從65438到0997,這兩個市場成為銅消費的第二大終端用戶,份額為25%。在許多電器產品中(如電線、公共汽車、變壓器繞組、重型電機、電話線和電話電纜),銅的使用壽命相當長,20到50年後裏面的銅才能被回收。其他含銅電器和電子產品(如小電器和消費電子產品)的使用壽命相對較短,壹般為5-10年。商業電子產品和大型電器通常被回收,因為它們含有除銅以外的其他貴金屬。盡管如此,小型電子消費產品的回收率仍然很低,因為其中幾乎沒有銅。
隨著電子領域科學技術的快速發展,壹些過時的含銅產品越來越過時。比如在80年代,電話交換臺和中心業務局是銅和銅合金廢料的主要來源,但是數字轉換的出現使得這些笨重的金屬密集型的東西越來越過時。
運輸設備是銅的第三大市場,約占總量的13%,與60年代基本持平。雖然運輸的重要性沒有改變,但是銅的用途卻發生了很大的變化。多年來,自動散熱器是該領域最重要的終端用戶;然而,銅在自動化電器和電子產品中的使用量迅速增加,而在熱交換器市場的使用量有所下降。壹輛車的平均使用壽命是10-15年,在其整體拆解回收之前,幾乎所有的銅(包括散熱器和電線)都被回收。
工業機械設備是另壹個主要的應用市場,其中銅的使用壽命通常很長。但是這個市場銅的使用量並沒有增加,現在只占總使用量的12%,而60年代是21%。消費品和壹般產品的相對重要性也從60年代的13%下降到70年代的9%。硬幣和武器是這個領域的主要終端用戶。子彈很少被回收,壹些硬幣可以被熔化,而許多硬幣被收藏家或儲蓄者保留,無法回收。
C.銅資源回收
銅相當耐用。它是導電的,通常不會隨時間腐蝕或變質。所以銅常被用來生產使用壽命長的產品。1997建築業對銅的消耗約占美國銅總消耗量的42%,比1960高出22%。現在家裏銅的使用也比過去50年或者100年前有了明顯的增加。
建築物的基礎設施可以擴建或現代化,但家中或辦公室的銅線、銅管和黃銅配件幾乎不需要更換。由於銅的使用壽命較長,而且家中所含的銅比現在的建築結構中所含的銅要少,所以建築和建築業中只有少量的銅屑。
對於建築用銅線、銅管、銅配件,與鋼鐵、鋁、塑料相比,舊廢銅的回收率(即舊廢銅的消耗量與銅的總消耗量之比)相對較低。原因是包裝產品(鋼、鋁、塑料的主要終端用戶)只有幾個星期的周期,壹年可以循環使用幾次。但另壹方面,銅制品壹般使用壽命長。這影響了用於回收的廢銅的供應。
附:美國市場銅回升
銅和銅合金容易回收。1997年從美國加工的廢料中回收了145萬噸銅,同年美國還出口了37.9萬噸銅及銅合金。美國從國內礦藏和國外原料中提取的初級精銅總量為20噸。含銅碎屑中約2/3為新碎屑,1/3為舊碎屑。
美國基礎設施發達,可以向冶煉廠、冶煉廠、軋銅廠、鑄造廠、鑄錠廠等地方提供廢銅。這些工廠需要銅芯片進行加工或節省成本。在1997中,大約19%的銅在熔爐中被處理。美國冶煉的大部分銅來自與采礦作業相關的初級冶煉廠。這些工廠大多不使用銅片,雖然有些用少量的銅片來控制轉爐內銅液的溫度。美國有兩個中間冶煉廠,伊利諾伊州的Chemetco和佐治亞州的南方電力設備廠,主要加工廢銅。這些工廠的原料都是沒有雜質的舊銅屑,這些舊銅屑在回收之前必須進行升級。
美國大多數初級精煉廠依賴銅和正極作為其主要原料供應來源。但仍有少部分煉廠加工高級1號銅渣或在銅渣中購買泡沫銅或正極。壹般來說,火熔的鑄塊或者二次原料得到的負極,哪裏都不能用。這些原材料大多用於銅軋制廠。二次陰極可能不適合生產細線,所以最初只用於生產家用電線。壹些二次陰極也與壹次熔爐的陰極混合,用於生產其他電線和電纜。
南方電纜廠利用高品位廢銅生產陰極,與外購負極壹起用於生產電線電纜。沃倫頓精煉廠是另壹家廢銅加工廠,主要生產火法冶煉錠。Reading industry和Cerro copper industry經營和管理為制管廠提供原材料的廢銅加工廠。加拿大的Noranda和Asarco都在其初級冶煉廠使用高品位的廢銅。美國精煉廠加工的廢銅約占美國回收銅的10%。
銅廠是美國最大的廢銅消耗者,占美國廢銅總消耗量的50%以上。這些銅廠使用廢銅和合金廢銅。這些原料必須是高級的,因為它只是要再次熔煉,沒有任何提煉。許多廢銅都是新的。比如合金棒材廠使用的廢銅很大壹部分是消費者回收的銅。回收的廢銅也是銅帶和銅片生產商的主要原材料來源,但制管廠使用購買的銅,而不是征稅的銅。平均而言,這些碎片含有美國銅軋制廠所需的約56%的原材料。
鑄錠廠和鑄造廠依靠廢銅獲得銅,在1997,廢銅占其銅需求的93%。壹般來說,生產鑄造產品的要求沒有生產鍍金鉑金產品或拉絲產品那麽嚴格,所以鑄錠廠和鑄造廠可以使用低品位的銅和銅合金廢料進行生產。
銅具有高的內在價值,這使得銅的回收相當經濟。碎片收集者、交易者、加工者和消費者所需的基礎設施沒有得到市政府的支持,也沒有獎勵項目。
當銅廠從消費者手中回收廢銅時,這些廢銅的價格只有廢銅中金屬價格的90%。例如,當銅桿廠調整價格時,他們會設定壹個“黃銅桿金屬銷售價格值”和壹個“消費者回收價格”。在美國的期貨市場,廢銅的價格壹般略低於Comex交易市場設定的銅價。
4.影響銅價的因素
A.國際經濟形勢。商品市場與經濟形勢的相關性是顯而易見的,特別是隨著世界經濟的全球化,商品市場與經濟的相關性更強,所以銅價與經濟形勢密切相關。銅的消費主要集中在發達工業國家。美國、日本、西歐等這些國家的經濟狀況對銅價影響較大。壹般來說,經濟形勢好的時候,對銅的需求增加,價格就上去了,反之亦然。
B.生產國的生產情況。智利是世界上銅資源最豐富的國家,也是最大的銅出口國。中非的贊比亞和紮伊爾也是重要的銅生產國。他們生產的銅幾乎全部用於出口,他們的生產情況對國際銅市場影響很大。這三個國家政局壹直不穩,勞資糾紛經常爆發,對銅價也有直接影響。
C.季節性影響。銅價季節性波動明顯,每年1月低8月高。
D.產業政策的影響。因為銅主要用於電力、電子、建築、機械和交通運輸等行業,國家針對這些行業的產業政策對銅價的影響更為重要。
E.替代品的價格。在電信行業,銅壹直是重要的原材料。然而,由於光纖技術的普及和應用,銅纜的地位受到了挑戰。同時,鋁等金屬材料具有與銅相同的性質,在大多數應用領域已經取代了銅。
F.庫存的影響。庫存是影響銅價的重要因素之壹。在不同的市場條件下,企業會采取不同的措施來增加或減少庫存。為了保證原材料的生產或加快資金的流動,政府還會動用吞吐儲備來穩定不同時期的銅市。
G.其他政策法規的影響。由於銅市是國際市場,國際貿易量很大,加大相關國家的進出口政策、匯率制度、打擊走私的力度也會對銅價產生影響。
5.國內銅價走勢特征
銅期貨交易自1993年3月11在國內正式推出,是國內較為規範和成熟的交易品種之壹,其價格已成為國內銅現貨交易的重要指導價格。縱觀近幾年的走勢,國內銅期貨價格有以下特點:
A.上海金屬交易所和倫敦金屬交易所(LME)市場走勢壹致,相互影響;
B.上海黃金交易所有自己的技術特點,也沒有失去獨立性:
C.與其他品種相比,銅期貨的價格波動相對較小,大戶很難惡意操縱市場、強行持倉。
6.銅和銅制品的分類
A.根據自然界存在的形式分類
天然銅——銅含量在99%以上,但儲量很少;
氧化銅礦石-數量很少。
硫化銅礦石——含銅量極低,壹般在2-3%左右。世界上80%以上的銅是從硫化銅礦中提煉出來的。
B.按生產過程分類
銅精礦——熔煉前挑選的含銅量高的礦石。
粗銅——銅精礦冶煉的產物,含銅量為95-98%。
純銅-熔煉或電解後含量超過99%的銅。熔煉可獲得99-99.9%的純銅,電解可使銅的純度達到99.95-99.99%。
C.按主要合金成分分類
黃銅-銅-鋅合金
青銅銅錫合金等。(除了鋅和鎳,其他元素的合金稱為青銅)。
白銅-銅-鈷-鎳合金
d、按產品形態分類:銅管、銅棒、銅絲、銅板、銅帶、銅條、銅箔等。
7.銅的產品編號和質量標準
1997年9月以前,銅期貨合約的標的物質量標準為GB466-82,交割產品為1號銅。1997年9月至1998年8月,GB466-82和GB/T-467-1997同時實施,GB/T467-1997標準從1998年9月起全部實施。