Pamatzināšanas par varu
Varš ir senākais metāls, ko izmantoja cilvēki. Jau aizvēsturiskos laikos cilvēki sāka iegūt atklātās vara raktuves un izmantot iegūto varu ieroču, instrumentu un citu piederumu izgatavošanai. Vara izmantošanai ir liela ietekme uz agrīnās cilvēces civilizācijas attīstību. Varš ir metāls, kas pastāv zemes garozā un okeānā. Vara saturs zemes garozā ir aptuveni 0,01%, un dažās vara atradnēs vara saturs var sasniegt 3-5%. Lielākā daļa vara dabā pastāv kā savienojumi, proti, vara minerāli. Vara minerāli agregējas ar citiem minerāliem, veidojot vara rūdu. Iegūtā vara rūda pēc bagātināšanas kļūst par vara koncentrātu ar augstu vara kategoriju.
1. Īpašības
Varam ir labas fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, elektrovadītspēja, siltumvadītspēja, izturība pret koroziju un elastība. Elektrovadītspēja un siltumvadītspēja ir otrajā vietā aiz sudraba. Tīru varu var ievilkt ļoti smalkās vara stieplēs un izgatavot no ļoti plānas vara folijas. Tīra vara svaigais šķērsgriezums ir rozā sarkanā krāsā, bet pēc vara oksīda plēves izveidošanās uz virsmas izskats ir purpursarkans, tāpēc to bieži sauc par sarkano varu.
Papildus tīram vara var kombinēt ar alvu, cinku, niķeli un citiem metāliem, veidojot sakausējumus ar dažādām īpašībām, proti, bronzu, misiņu un balto varu.
Cinka pievienošanu tīram varam (99,99%) sauc par misiņu. Piemēram, elektrostaciju kondensatoros un automašīnu radiatoros izmanto parastās misiņa caurules ar 80% vara un 20% cinka; niķeļa pievienošanu sauc par balto varu, bet pārējo sauc par bronzu. Izņemot cinku un niķeli, visus vara sakausējumus ar citiem metāla elementiem sauc par bronzu. Tos sauc par to, kādi elementi tiek pievienoti. Nozīmīgākās bronzas ir alvas fosforbronza un berilija bronza. Piemēram, alvas bronzai manā valstī ir ļoti sena pielietojuma vēsture, un to izmanto zvanu, statīvu, mūzikas instrumentu un upurēšanas piederumu liešanai. Alvas bronzu var izmantot arī kā gultņus, bukses un nodilumizturīgas detaļas.
Atšķirībā no tīra vara vadītspējas, ar leģēšanas palīdzību var ievērojami uzlabot vara izturību un izturību pret koroziju. Daži no šiem sakausējumiem ir nodilumizturīgi un tiem ir labas liešanas īpašības, savukārt citiem ir labas mehāniskās īpašības un izturība pret koroziju.
2. Lietojumi
Pateicoties iepriekšminētajām izcilajām īpašībām, varš ir plaši izmantots rūpniecībā. Ieskaitot elektrorūpniecību, mašīnu ražošanu, transportēšanu, celtniecību un citus aspektus. Pašlaik varu galvenokārt izmanto elektriskās un elektroniskās rūpniecības jomā, lai ražotu vadus, sakaru kabeļus un citus gatavos produktus, piemēram, motorus, ģeneratoru rotorus un elektroniskus instrumentus un skaitītājus utt. Šī patēriņa daļa veido apmēram pusi no kopējais rūpniecības pieprasījums. Varš un vara sakausējumi ieņem nozīmīgu vietu datoru mikroshēmās, integrālajās shēmās, tranzistoros, iespiedshēmu plates un citās iekārtās un ierīcēs. Piemēram, tranzistoru vados tiek izmantoti ļoti vadoši un ļoti siltumvadoši hroma-cirkonija vara sakausējumi. Nesen IBM, starptautiski pazīstams datoru uzņēmums, ir pieņēmis varu, lai aizstātu alumīniju silīcija mikroshēmās, kas iezīmē jaunāko sasniegumu cilvēces vecākā metāla pielietošanā pusvadītāju tehnoloģijās.
Vidū-1980 elektrorūpniecība veidoja lielāko daļu no rafinētā vara patēriņa ASV, Japānā un Rietumeiropas valstīs, un Ķīna nebija izņēmums.
Kopš 90. gadiem vara izmantošana caurulēm būvniecības nozarē ir krasi palielinājusies, kļūstot par lielāko vara patērētāju ārvalstīs. Saskaņā ar ziņojumu, ko publicējusi vara attīstības asociācija (CDA) Ņujorkā: 1997. gadā būvniecības nozare joprojām bija lielākais vara izstrādājumu galapatēriņa tirgus Amerikas Savienotajās Valstīs. Būvniecības nozare bieži izmanto vara izturību pret koroziju, lai ražotu ūdens caurules, jumtus un citas ūdensapgādes un kanalizācijas iekārtas. Turklāt to izmanto arī ēku apdarē tā skaistā izskata dēļ. Vara izmantošana būvniecības nozarē ieņem pirmo vietu kopējā vara izstrādājumu patēriņā Amerikas Savienotajās Valstīs. Saskaņā ar China Nonferrous Metals Group iekšējo statistiku 1997. gadā elektriskā rūpniecība (tostarp vadi un kabeļi) veidoja 77,7% no manas valsts vara patēriņa, kļūstot par lielāko vara tirgu. Strauji attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, vara pielietojuma joma paplašinās, un varš ir sācis spēlēt lomu medicīnā, bioloģijā, supravadītspējā un vidē. Piemēram, ja poliuretāna plastmasas putas satur varu vai vara oksīdu, tās var ievērojami samazināt nāvējoši toksisko gāzi, kas izdalās, šai plastmasai degot – ciānūdeņradi (HCN). Liels pētījumu datu apjoms pierāda, ka vara baktericīda iedarbība var efektīvi samazināt pneimonijas baktēriju izplatīšanos, kavēt baktēriju augšanu un uzturēt dzeramo ūdeni tīru un higiēnisku. Tāpēc turpmākās vara cauruļu attīstības perspektīvas vietējā būvniecības nozarē būs ļoti plašas.
3. Vara rezerves:
Pasaules vara resursi ir salīdzinoši bagāti. Saskaņā ar ASV Raktuvju biroja statistiku 1995. gadā pasaules vara metālu rezerves ir 310 miljoni tonnu, bet rezervju bāze ir 590 miljoni tonnu. Valstis ar lielākajām vara rezervēm ir Čīle un ASV, kas veido attiecīgi 23,7% un 15,3% no pasaules rezervju bāzes, kam seko Polija 15%, Zambija 6%, Krievija 5%, Zaira 5%, Peru 4%. , Kanādā 4% un Austrālijā 4%.
Vara raktuvju rūpnieciskie veidi pasaulē tiek iedalīti deviņās kategorijās: porfīra tips, smilšakmens slānekļa tips, vara-niķeļa sulfīda tips, pirīta tips, vara-urāna-zelta tips, dabīgā vara tips, dzīslu tips, karbonāta tips un skarns. veids. Pirmās četras kategorijas ir vissvarīgākās, kas veido 96% no pasaules kopējām vara rezervēm, no kurām porfīra un smilšakmens slānekļa raktuves veido attiecīgi 55% un 29%. Pasaulē ir aptuveni 60 milzu vara raktuves ar vairāk nekā 5 miljonu tonnu vara rezervēm, no kurām 38 ir porfīra raktuves, bet 15 smilšakmens slānekļa raktuves, kas kopumā veido 88% no milzīgajām vara raktuvēm. Ķīnas ieguvei ir pieejams ļoti maz vara koncentrāta resursu. Pašlaik lielākās vara raktuves ir Deksingas vara raktuves Dzjansji, Julongas vara raktuves Tibetā, Julongas vara raktuves un nesen atklātā Ašeles vara raktuves Sjiņdzjanā. 4. Vara kausēšanas process Vara raktuvēs iegūtā vara rūda pēc bagātināšanas kļūst par vara koncentrātu vai vara rūdas smiltīm ar augstāku vara šķiru. Vara koncentrāts ir jāizkausē un jāizņem, lai tas kļūtu par rafinētu varu un vara izstrādājumiem. Šobrīd pasaulē ir divi galvenie vara kausēšanas veidi: pirometalurģija un hidrometalurģija (SX-EX) 1. Uguns metode:
Katoda varš, kas pazīstams arī kā elektrolītiskais varš, tiek ražots kausējot un elektrolītiski attīrot, kas parasti ir piemērots augstas kvalitātes vara sulfīda rūdām.
Papildus vara koncentrātam vara lūžņi ir viena no galvenajām rafinētā vara izejvielām, tostarp vecā vara lūžņi un jaunā vara lūžņi. Vecie vara lūžņi nāk no vecām iekārtām un
vecas mašīnas, pamestas ēkas un pazemes caurules; jauni vara lūžņi nāk no pārstrādes rūpnīcās izmestajiem vara lūžņiem (vara materiālu izlaides attiecība ir aptuveni 50%). Parasti vara lūžņu piegāde ir samērā stabila. Vara lūžņus var iedalīt: tukša vara lūžņi: pakāpe virs 90%; dzeltenais vara lūžņi (vads): vara saturoši materiāli (veci motori, shēmas plates);
Varu, kas ražots no vara lūžņiem un citiem līdzīgiem materiāliem, sauc arī par pārstrādātu varu.
2. Mitrā metode:
Kuģis ir piemērots zemas kvalitātes vara oksīdam, un iegūto attīrīto varu sauc par elektrolītisko varu.
Mitrās kausēšanas process ir:
3. Pirometalurģijas un hidrometalurģijas divu procesu raksturojums
Salīdzinot divus vara ražošanas procesus pirometalurģiju un hidrometalurģiju, ir šādas īpašības:
(1) Pēdējā kausēšanas iekārta ir vienkāršāka, bet piemaisījumu saturs ir lielāks, kas ir izdevīgs papildinājums pirmajam.
(2) Pēdējam ir ierobežojumi, un tas ir atkarīgs no rūdas kategorijas un veida.
(3) Pirmā cena ir aptuveni 70-80 centi/mārciņa (apmēram 1540-1760 ASV dolāri par tonnu), savukārt otrā cena ir tikai 30-40 centi par mārciņu (apmēram { {4}} ASV dolāri/t).
Redzams, ka hidrometalurģijas tehnoloģijai ir ievērojamas priekšrocības, taču tās pielietojuma apjoms ir ierobežots. Ne visas vara raktuves var izkausēt ar šo procesu. Tomēr, pateicoties tehnoloģiskiem uzlabojumiem, arvien vairāk valstu, tostarp Amerikas Savienotās Valstis, Čīle, Kanāda, Austrālija, Meksika un Peru, pēdējos gados ir piemērojušas šo procesu lielākam skaitam vara raktuvju. Hidrometalurģijas tehnoloģijas pilnveidošana un tās izmantošanas veicināšana ir samazinājusi vara ražošanas izmaksas, palielinājusi vara raktuvju ražošanas jaudu, palielinājusi sociālo resursu piedāvājumu īstermiņā, radījusi relatīvu kopējā sociālā piedāvājuma pārpalikumu, velkošā ietekme uz cenām. 1997. gadā vara fjūčeru cena nokrita no augstākā līmeņa 2600 ASV dolāriem par tonnu 1996. gadā līdz aptuveni 1600 ASV dolāriem par tonnu 1998. gada novembrī. Tas ir tieši saistīts ar to, ka ir ievērojami palielinājies hidrometalurģiskā procesa īpatsvars, kā rezultātā tirgū tiek laists liels daudzums zemu izmaksu vara. Pašlaik, tā kā vara vidējās ražošanas izmaksas ir no 1400 līdz 1600 ASV dolāriem par tonnu (64-73 centi par mārciņu), nākotnes līgumu cenu kritums ir saprātīga cenu atgriešanās pie vērtības. Tā īpatsvaram kausēšanas procesā turpinot pieaugt, vara cenu tendence tiks ietekmēta arvien dziļāk. Saskaņā ar ziņojumiem pašreizējās minimālās hidrometalurģiskās vara kausēšanas izmaksas ir tikai 20 centi par mārciņu (atbilst 450 ASV dolāriem par tonnu), augstākā ir 77 centi par mārciņu (atbilst 1697,5 ASV dolāriem par tonnu), un vidējās ir aptuveni mazāk par 50 centiem par mārciņu (atbilst 1100 ASV dolāriem par tonnu). Jāpiebilst, ka 1995. gadā vara mitrās kausēšanas vidējās ražošanas izmaksas bija tikai 39 centi par mārciņu. Pēdējā laikā slapjās vara kausēšanas vidējās ražošanas izmaksas ir palielinājušās, galvenokārt tāpēc, ka slapjā vara kausēšanas process ir paplašināts līdz vara sulfīda minerālu apstrādei. Vara slapjās kausēšanas process ir vairāk piemērots vara oksīda minerālu un nabadzīgu rūdu apstrādei, savukārt, apstrādājot sulfīdu minerālus un bagātākas rūdas vai ja raktuves atrodas aukstā vietā, arī mitrās vara kausēšanas tehnoloģijas ražošanas izmaksas ir augstākas, galvenokārt virs 50 centiem par mārciņu. Ķīna sāka pētīt vara ieguves tehnoloģiju no zemas kvalitātes vara rūdām 1970. gados. 1983. gadā tika izveidota pirmā slapjās vara kausēšanas rūpnīca ar 120 tonnu gada produkciju. Pēdējā laikā, pateicoties izcilu ārzemju vara ekstraktoru ieviešanai un vietējās vara rūpniecības attīstībai, ir uzbūvēti desmitiem mazu slapjo kausēšanas iekārtu, kuru jauda ir no dažiem simtiem līdz 2,{30}} tonnām, bet vara gada produkcija ir tikai 15,000 tonnas, kas nav pietiekami, salīdzinot ar 1 miljonu tonnu rafinētā vara gadā manā valstī. Šobrīd vara ražošanas izmaksas manā valstī ir aptuveni 18 500 juaņu, kas ir daudz augstākas nekā pasaulē vidēji 1477 ASV dolāri (67 centi). 95. gadu periodā Valsts plānošanas komisija un Ķīnas krāsaino metālu rūpniecības korporācija uzskaitīja hidrometalurģijas projektu kā galveno pētniecības projektu un uzcēla vairākas demonstrācijas rūpnīcas Deksingas vara raktuvēs, Julongas vara raktuvēs, Daye Tonglushan vara raktuvēs un citās vietās. Pēc vairāku gadu smaga darba tiek lēsts, ka manas valsts hidrometalurģijas tehnoloģija līdz šī gadsimta beigām ievērojami attīstīsies, un tiek lēsts, ka gada ražošanas jauda sasniegs vairāk nekā 50,{41}} tonnas. Saskaņā ar statistiku, 1980. gadā hidrometalurģiskā vara kausēšanas rezultātā iegūtā rafinētā vara veidoja 2,5% no pasaules rafinētā vara produkcijas, un šī proporcija pieauga līdz 10% 1994. gadā un 18% 1997. gadā. Paredzams, ka hidrometalurģiskā vara īpatsvars ražošanas apjoms galu galā palielināsies līdz 25-35%.
