بررسی اجمالی از یک تولید کننده صنعت کابل

امروز به بررسی خواهیم پرداختمس، پرکاربردترین مواد هسته در صنعت سیم و کابل است.

I. مبانی مس

مس یکی از اولین فلزات مورد استفاده بشر است. در دوران ماقبل تاریخ، مردم ذخایر مس روباز را برای تولید سلاح، ابزار و ظروف استخراج می کردند. استفاده از مس تأثیر عمیقی بر پیشرفت تمدن اولیه بشر داشت.

مس به طور طبیعی در پوسته زمین و اقیانوس ها وجود دارد. میانگین فراوانی پوسته آن در حدود است0.01٪، در حالی که در برخی از ذخایر سنگ مس، غلظت می تواند برسد3-5٪. در طبیعت، مس بیشتر به صورت مرکب به صورت سنگ معدن مس یافت می شود. این سنگ‌ها با مواد معدنی دیگر ادغام می‌شوند، سپس استخراج و تغلیظ می‌شوندکنسانتره مسبا محتوای مس بالا

1. خواص

مس دارای خواص فیزیکی و شیمیایی عالی از جمله هدایت الکتریکی بالا، هدایت حرارتی، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری است.

مس خالص بعد از نقره در رسانایی الکتریکی و حرارتی در رتبه دوم قرار دارد. می توان آن را به سیم های بسیار ریز کشیده یا به شکل فویل های نازک درآورد. مس خالص تازه شکسته شده ظاهر می شودرز قرمز، اما روی سطح خود یک لایه اکسید مایل به قرمز مایل به بنفش تشکیل می دهد، از این رو معمولاً به آن می گویندمس قرمز(مس بنفش).

فراتر از مس خالص، مس را می توان با قلع، روی یا نیکل آلیاژ کرد تا آلیاژهایی با ویژگی های متمایز ایجاد کند:

آلیاژسازی به طور قابل توجهی استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در مقایسه با مس خالص افزایش می دهد. برخی از آلیاژها نیز مقاومت در برابر سایش یا عملکرد ریخته گری بالاتری دارند.

2. برنامه های کاربردی

مس به دلیل خواص برجسته آن به طور گسترده در صنایع از جمله برق، ماشین آلات، حمل و نقل و ساخت و ساز استفاده می شود.

• برق و الکترونیک (≈ 50 درصد تقاضای صنعتی):را

  تولید کابل های برق، کابل های ارتباطی، موتور، ژنراتور، روتور، ابزار الکترونیکی و کنتور. مس و آلیاژهای مس نقش حیاتی در تراشه های کامپیوتر، آی سی ها، ترانزیستورها و PCB ها دارند. به عنوان مثال، آلیاژهای مس کروم-زیرکونیوم به دلیل رسانایی بالا و مقاومت حرارتی برای سرب های ترانزیستور استفاده می شوند. استفاده از مس به جای آلومینیوم در تراشه های سیلیکونی توسط IBM، یک پیشرفت بزرگ در متالیزاسیون نیمه هادی ها بود.

• ساخت و ساز:را

  در ایالات متحده، ژاپن و اروپای غربی از اواسط دهه 1980، بخش برق بزرگترین مصرف کننده مس تصفیه شده بوده است - چین نیز روند مشابهی را دنبال کرد. با این حال، پس از دهه 1990، مصرف خارج از کشور به طور قابل توجهی به سمت خدمات ساختمانی تغییر کرد. با توجه به انجمن توسعه مس (CDA)، ساخت و ساز بزرگترین بازار مصرف نهایی محصولات مس در ایالات متحده در سال 1997 باقی ماند. مقاومت در برابر خوردگی مس آن را برای لوله های آب، سقف ها و سیستم های زهکشی ایده آل می کند، در حالی که جذابیت زیبایی شناسی آن از دکوراسیون معماری پشتیبانی می کند. بخش ساخت و ساز بیشترین سهم مصرف مس را در ایالات متحده به خود اختصاص داده است

• زمینه های در حال ظهور:را

  با پیشرفت تکنولوژی، کاربردهای مس اکنون به پزشکی، زیست شناسی، ابررسانایی و حفاظت از محیط زیست گسترش یافته است. به عنوان مثال، فوم پلی یورتان حاوی مس یا اکسید مس، آزاد شدن سیانید هیدروژن سمی (HCN) را در طی احتراق به شدت کاهش می دهد. مطالعات متعدد تایید می‌کنند که خواص باکتری‌کشی مس به کاهش گسترش باکتری‌های عامل ذات‌الریه، مهار رشد باکتری‌ها و حفظ پاکیزگی آب آشامیدنی کمک می‌کند. در نتیجه، چشم انداز لوله کشی مسی در ساخت و ساز داخلی بسیار امیدوار کننده است.

II. ذخایر جهانی مس

منابع مس در سراسر جهان فراوان است. طبق گزارش اداره معادن ایالات متحده (1995)، ذخایر جهانی مس در سطح جهانی قرار داشت310 میلیون تن، با پایه ذخیره از590 میلیون تن. شیلی و ایالات متحده بزرگترین ذخایر را در اختیار دارند23.7٪و15.3٪به ترتیب پایگاه ذخیره جهان و پس از آن لهستان، زامبیا، روسیه، زئیر، پرو، کانادا و استرالیا قرار دارند.

نه نوع صنعتی عمده ذخایر مس وجود دارد:

1. پورفیری

2. ماسه سنگ / شیل میزبان

3. سولفید مس-نیکل

4. از نوع پیریت

5. نوع Cu-U-Au

6. مس بومی

7. نوع ورید

8. از نوع کربناته

9. نوع اسکارن

چهار نوع اول غالب هستند، نشان دهنده96%ذخایر جهانی، با ذخایر پورفیری و ماسه سنگ / شیل55%و29%به ترتیب. تقریبا60 معدن بزرگ مس(هر بیش از 5 میلیون تن مس) در سطح جهان وجود دارد که شامل 38 نوع پورفیری و 15 نوع شیل است که با هم تشکیل می شوند.88%از ذخایر غول پیکر

منابع کنسانتره مس قابل بازیافت چین نسبتاً محدود است. معادن اصلی داخلی عبارتند از:

• معدن مس دکسینگ (جیانگشی)

• معدن مس یولونگ (تبت)

• معدن مس اشل (سین کیانگ)

III. فرآیندهای ذوب مس

سنگ معدن مس استخراج شده از زمین در آن متمرکز می شودکنسانتره مسیا سنگ معدن های با عیار بالا قبل از ذوب شدن به مس تصفیه شده و محصولات پایین دستی.

دو روش ذوب اولیه در سطح جهانی غالب است:

1. پیرومتالورژی (پالایش آتش)

• تولید می کندمس کاتد(مس الکترولیتی) از طریق ذوب و پالایش الکترولیتی.

• مناسب برای سنگ معدن سولفید با عیار بالا.

• ضایعات مس یکی دیگر از مواد اولیه اصلی است که به شرح زیر طبقه بندی می شود:

  • قراضه قدیمی:از تجهیزات منسوخ، ساختمان ها، خطوط لوله زیرزمینی.

  • قراضه جدید:از ضایعات تولید (حدود 50 درصد بازده تولید مس).

• طبقه بندی قراضه:

  • مس مخلوط لخت:خلوص بیش از 90 درصد

  • ضایعات برنج / سیم:حاوی مواد مسی (موتور، PCB)

  • مس ثانویه:تولید شده از ضایعات و مواد مشابه

2. هیدرومتالورژی (SX-EW)

• مناسب برای سنگ معدن اکسید شده با عیار پایین.

• تولید می کندمس الکتروون(مس کاتدی از طریق استخراج با حلال-الکتروینینگ).

3. مقایسه Pyro- و Hydrometalurgy

هیدرومتالورژی مزایای هزینه قابل توجهی را ارائه می دهد اما کاربرد محدودی دارد. همه سنگ های مس مناسب نیستند. با این حال، پیشرفت های تکنولوژیکی از دهه 1990 امکان پذیرش گسترده تری را در ایالات متحده، شیلی، کانادا، استرالیا، مکزیک و پرو فراهم کرده است. این گسترش عرضه جهانی مس را افزایش داد و به کاهش قیمت نسبت به اوج سال 1996 کمک کرد2،600/تی∗∗تیoالفroتوnد∗∗1600/tدر اواخر سال 1998

میانگین هزینه های تولید در اواخر دهه 1990 بود1،400–1600/t(64-73 ¢/lb). کمترین هزینه هیدرومتالورژی ثبت شده بود20 ¢ / پوند(450/تی)،wمنتیهاناverالفgهبهلow∗∗50¢/لب∗∗(1100/t). هزینه ها در هنگام پردازش سنگ معدن سولفیدی، سنگ معدن با عیار بالا، یا عملیات در آب و هوای سرد به بالای 50 ¢/lb افزایش می یابد.

توسعه هیدرومتالورژی چین

از دهه 1970، چین در مورد استخراج مس از سنگ معدنی با عیار پایین تحقیق کرده است. اولین کارخانه هیدرومتالورژی (120 تن در سال) در سال 1983 ساخته شد. در دهه های اخیر، ده ها کارخانه کوچک (ظرفیت: صدها تا 2000 تن) ظهور کرده اند، با این حال کل تولید تنها 15000 تن در سال باقی مانده است - در مقایسه با تولید مجدد 1 میلیون تن مس در چین، کافی نیست. هزینه های تولید مس داخلی (~ 18500 ¥ / تن) بسیار بیشتر از میانگین جهانی (~ 1477 دلار / تن یا 67 ¢ / پوند) است. در طولبرنامه پنج ساله نهمهیدرومتالورژی با احداث کارخانه‌های نمایشی در معادن دکسینگ، یولونگ و تونگ‌لوشان به عنوان یک اولویت ملی تعیین شد. تا سال 2000، انتظار می‌رفت که ظرفیت هیدرومتالورژی چین از آن فراتر رود50000 تن در سال.

در سطح جهانی، مس تصفیه شده هیدرومتالورژیکی از2.5٪(1980) به10%(1994) و18%(1997)، با پیش‌بینی‌هایی که سهم‌های احتمالی را نشان می‌دهد25-35٪.

IV. تفاوت بین میله مسی بدون اکسیژن و میله مسی کم اکسیژن

1. جذب/ دفع اکسیژن و حالت وجود

• مس کاتدی معمولاً حاوی10-50 ppm اکسیژن; حلالیت جامد در دمای اتاق ~2ppm است.

• میله مسی کم اکسیژن:200-400 پی پی ام اکسیژن (گاهی تا 450 پی پی ام)، در حالت مایع جذب می شود.

• میله مسی بدون اکسیژن ریخته گری رو به بالا:معمولاً کمتر از 10 تا 50 ppm اکسیژن، گاهی اوقات به اندازه پایین1-2 ppm.

اکسیژن رسوب می کندCu2Oدر مرزهای دانه در مس با اکسیژن کم، تاثیر منفی بر چقرمگی دارد. مس بدون اکسیژن ساختار تک فازی همگن با آخال های کمتر و تقریباً بدون منافذ را نشان می دهد، در حالی که تخلخل در میله های کم اکسیژن رایج است.

2. ریزساختار: نورد داغ در مقابل بازیگران

• میله کم اکسیژن: نورد گرم → ساختار تبلور مجدد (8 میلی متر)، دندریت های ریخته گری شکسته.

• میله بدون اکسیژن: دانه های درشت ریخته گری شده، گاهی اوقات به اندازه چندین میلی متر → منطقه مرزی کوچکتر دانه → نیازدمای بازپخت بالاتر.

برای آنیل موفقیت آمیز، اولین آنیل بعد از کشیدن باید باشد10 تا 15 درصد بالاتردر قدرت نسبت به میله های کم اکسیژن در شرایط معادل. کشش مداوم بعدی نیاز به حاشیه بازپخت کافی برای اطمینان از نرمی محصول نهایی دارد.

3. اجزاء، تغییرپذیری اکسیژن، اکسیدهای سطحی، و عیوب نورد

مس بدون اکسیژن به طور کلی نشان می دهد:

• گنجاندن کمتر

• محتوای اکسیژن پایدار

• بدون عیب نورد گرم

• لایه های اکسید سطحی به نازکی≤15 Å

در مقابل، میله های کم اکسیژن ممکن است از اکسیدهای زیرسطحی تشکیل شده در هنگام ریخته گری و نورد رنج ببرند که منجر به شکستن سیم می شود. برای کاهش این امر، برخی از تولیدکنندگان به این امر متوسل می شوندلایه بردارییا حتیدو لایه برداریمیله

4. سرسختی

می توان به هر دو میله کشید0.015 میلی متراما ممکن است فاصله بین رشته‌ای سیم‌های ابررسانا بسیار ظریف باشد0.001 میلی متر، جایی که مس بدون اکسیژن برتری دارد.

5. ملاحظات اقتصادی

مس بدون اکسیژن به مواد اولیه با عیار بالاتر نیاز دارد. برای قطر سیم> 1 میلی متر، میله کم اکسیژن مقرون به صرفه تر است. برای سیم ریزتر، میله بدون اکسیژن مزیت را دارد.

6. تفاوت های پردازش

فرآیندهای ترسیم و بازپخت نمی توانند یکسان باشند. نرمی سیم به پارامترهای ترکیب، ساخت میله، کشش و آنیل بستگی دارد.هیچ کدام از آنها به طور جهانی "نرم تر" نیستند.

V. شناسایی مواد مس برای کابل

بازار کابل با چالش هایی مواجه است که مس اصلی را از محصولات تقلبی متمایز می کندآلومینیوم با روکش مس (CCA)وآلومینیوم منیزیم با روکش مس (CCAM)، که در سال های اخیر ظهور کرده اند.

مقایسه قیمت (تقریبا):

• مس بدون اکسیژن:50000 ین/تنرا

• CCA:¥25000/tرا

  (وزن مخصوص: Cu = 8.9، Al = 2.7)

پنج روش شناسایی

1. بازرسی بصری

هسته های مس واقعی ظاهر می شوندبنفش قرمز، براق و نرم. هسته های تقلبی به رنگ بنفش تیره، مایل به زرد یا سفید با مقاومت مکانیکی ضعیف به نظر می رسند. در صورت وجود ناخالصی، مالیدن هسته در معرض روی کاغذ سفید ممکن است لکه های سیاهی بر جای بگذارد.

2. معاینه مقطعی

CCA و CCAM معمولا سیم های ریز رشته ای هستند. برش مقطع نشان می دهدهسته های آلومینیومی سفیدزیر یک لایه نازک مسی

3. تست شعله

• CCA / CCAM: هادی افت می کند، به راحتی مشتعل نمی شود. پس از سوختن، خاکستری/تیره می شود. شکننده است و در صورت پیچ خوردن به قطعات تقسیم می شود.

• مس بدون اکسیژن: دانه های مذاب را تشکیل می دهد. رفتار با قطر سیم متفاوت است (سیم ریز ذوب می شود، سیم ضخیم شکل خود را حفظ می کند).

4. تست خراش

• مس کنسرو شده: علامت خراش زرد

• مس بدون اکسیژن: خراش مایل به قرمز

• CCA / CCAM: الگوی خراش دانه‌ای برفی

• فولاد با روکش مس: جاذبه مغناطیسی هسته فولادی را تایید می کند

5. تست ابزار

هادی ها باید رعایت کنندGB/T 3953-2009(سیم مسی گرد برای مقاصد الکتریکی). معیار کلیدی:مقاومت DC در 20 درجه سانتیگراد.

استاندارد آزمون:GB/T 3048.2-2007(IEC 60468:1974 را اصلاح می کند)

حد مقاومت (حداکثر):

• سیم مسی گرد سخت (Ty3.0 میلی متر):≤ 0.01777 Ω·mm²/mرا

• سیم مسی گرد نرم (TR):≤ 0.017241 Ω·mm²/m

اندازه‌گیری معمولاً با استفاده از پل کلوین یا ابزار دقیق مشابه انجام می‌شود و مقاومت را بر اساس سطح مقطع به مقاومت تبدیل می‌کند.

ارائه شده توسط Minfeng Cable Group، یک کارخانه مستقیم و ارائه دهنده راه حل یک مرحله ای برای صنعت سیم و کابل.