Uma visão geral de um fabricante da indústria de cabos

Hoje, vamos explorarcobre, o material principal mais utilizado na indústria de fios e cabos.

I. Fundamentos do cobre

O cobre é um dos primeiros metais usados pela humanidade, pois desde os tempos pré-históricos as pessoas extraíam cobre em depósitos a céu aberto para produzir armas, ferramentas e vasos.O uso do cobre teve um profundo impacto no avanço da civilização humana primitiva.

O cobre existe naturalmente na crosta terrestre e nos oceanos.0.01%, enquanto em alguns depósitos de minério de cobre, as concentrações podem atingir3,5%No caso dos minerais de cobre, os minerais de cobre são os minerais que mais se encontram na natureza, que são agregados com outros minerais, que são extraídos e concentrados em minerais de cobre.Concentrados de cobrecom elevado teor de cobre.

1. Propriedades

O cobre possui excelentes propriedades físicas e químicas, incluindo alta condutividade elétrica, condutividade térmica, resistência à corrosão e ductilidade.

O cobre puro ocupa o segundo lugar depois da prata em condutividade elétrica e térmica. Pode ser desenhado em fios extremamente finos ou enrolado em folhas finas.rosa-vermelho, mas forma uma película de óxido roxo-púrpura na sua superfície, por isso é comumente chamadocobre vermelho(cobre roxo)).

Além do cobre puro, o cobre pode ser ligado com estanho, zinco ou níquel para criar ligas com características distintas:

Algumas ligas também oferecem resistência ao desgaste superior ou desempenho de fundição.

2. Aplicações

Devido às suas excelentes propriedades, o cobre é amplamente usado em indústrias, incluindo eletricidade, máquinas, transporte e construção.

• Eletricidade e electrónica (≈ 50% da procura industrial):- Não.

  Fabricação de cabos de alimentação, cabos de comunicação, motores, geradores, rotores, instrumentos electrónicos e medidores.e PCBPor exemplo, as ligas de cobre cromo-zircônio são utilizadas para conduções de transistores devido à sua elevada condutividade e resistência ao calor.A adoção do cobre pela IBM em vez do alumínio nos chips de silício marcou um grande avanço na metalização de semicondutores.

• Construção:- Não.

  Nos EUA, no Japão e na Europa Ocidental, desde meados dos anos 80, o sector eléctrico tem sido o maior consumidor de cobre refinado.O consumo no estrangeiro deslocou-se significativamente para os serviços de construçãoDe acordo com a Copper Development Association (CDA), a construção continuou a ser o maior mercado de utilização final de produtos de cobre nos EUA em 1997.A resistência do cobre à corrosão o torna ideal para tubulações de águaA construção é responsável pela maior parte do consumo de cobre nos EUA.

• Campos emergentes:- Não.

  Com o progresso tecnológico, as aplicações do cobre agora se estendem à medicina, biologia, supercondutividade e proteção ambiental.A espuma de poliuretano que contém cobre ou óxido de cobre reduz drasticamente a liberação de cianeto de hidrogénio tóxico (HCN) durante a combustãoNumerosos estudos confirmam que as propriedades bactericidas do cobre ajudam a reduzir a propagação de bactérias causadoras de pneumonia, inibem o crescimento bacteriano e mantêm a limpeza da água potável.As perspectivas de tubulação de cobre na construção doméstica continuam muito promissoras.

II. Reservas globais de cobre

Os recursos de cobre são abundantes em todo o mundo.310 milhões de toneladas, com uma base de reservas de590 milhões de toneladasO Chile e os Estados Unidos detêm as maiores reservas, representando cerca de230,7%e150,3%A taxa de crescimento do PIB é, em média, mais elevada do que a taxa de crescimento do PIB.

Existem nove grandes tipos industriais de depósitos de cobre:

1. Porfírio

2. Arenisca/shale

3. Sulfeto de Cu-Ni

4. Tipo pirita

5. Tipo Cu-U-Au

6. Cobre nativo

7. Tipo de veia

8. Tipo de carbonato

9. Tipo Skarn

Os quatro primeiros tipos dominam, representando96%de reservas globais, com depósitos de porfírio e arenito/shale representando55%e29%No entanto, o60 gigantescas minas de cobre(cada uma > 5 milhões de toneladas de Cu) existem a nível mundial, incluindo 38 tipos de porfírio e 15 tipos de xisto, que, juntos, compõem88%de depósitos gigantes.

Os recursos de cobre concentrado recuperáveis da China são relativamente limitados.

• Mina de cobre Dexing (Jiangxi)

• Mina de cobre de Yulong (Tibete)

• Mina de cobre de Ashele (Xinjiang)

III. Processos de fusão de cobre

Os minérios de cobre extraídos da terra são concentrados emConcentrados de cobreou minérios de alta qualidade antes de serem fundidos em cobre refinado e produtos a jusante.

Dois métodos primários de fusão dominam globalmente:

1. Pirometalurgia (refinagem a fogo)

• ProdutosCobre de cátodo(cobre eletrolítico) através da fusão e do refino eletrolítico.

• Adequado para minérios de sulfeto de alta qualidade.

• O sucata de cobre é outra matéria-prima essencial, categorizada como:

  • Resíduos antigos:De equipamentos obsoletos, edifícios, oleodutos subterrâneos.

  • Novo sucata:De resíduos de fabrico (~ 50% do rendimento da produção de cobre).

• Classificação da sucata:

  • De cobre misto, nu:> 90% de pureza

  • De ferro ou açoContém materiais de cobre (motores, PCB)

  • Cobre secundário:Fabricados a partir de sucata e matérias semelhantes

2. Hidrometalurgia (SX-EW)

• Adequado para minérios oxidados de baixo grau.

• ProdutosCobre eletroforado(cátodo de cobre através de extracção por solvente)

3Comparação da pirometalurgia e da hidrometalurgia

A hidrometallurgia oferece vantagens significativas em termos de custos, mas é limitada em termos de aplicação.As melhorias tecnológicas desde os anos 90 permitiram uma adopção mais ampla nos EUA.A expansão aumentou a oferta mundial de cobre, contribuindo para uma queda dos preços a partir de um pico de 1996 de2,600/t- Não.- Não.toa)ro- Não.nd- Não.- Não.1,600/tno final de 1998.

Os custos médios de produção no final dos anos 90 foram de1,400 ¢1,600/tO custo mais baixo registado para a hidrometallurgia foi de 64,73 ¢/lb.20 ¢/lb(450/t),wItHana.v- Não.a)gebeEu...ow- Não.- Não.50 cêntimosEu...b- Não.- Não.(1Os custos aumentam acima de 50 ¢/lb quando se processam minérios de sulfeto, minérios de alta qualidade ou se se opera em climas frios.

Desenvolvimento hidrometallúrgico da China

Desde a década de 1970, a China tem pesquisado a extração de cobre a partir de minérios de baixa qualidade.Centenas para 2No entanto, a produção total continua a ser insuficiente em comparação com a produção de cobre refinado da China de cerca de 1 milhão de toneladas por ano.500/t) são muito superiores à média mundial (~$1No decurso do período de inquérito, oNono Plano Quinquenal, a hidrometallurgia foi designada prioridade nacional, com instalações de demonstração construídas nas minas de Dexing, Yulong e Tonglüshan.A capacidade hidrometallúrgica da China deverá exceder50,000 t/ano.

Em termos globais, o cobre refinado hidrometallúrgico aumentou de20,5%(1980) para10%(1994) e18%(1997), com projecções que sugerem uma eventual25 ¢ 35%.

IV. Diferenças entre a haste de cobre sem oxigénio e a haste de cobre com baixo teor de oxigénio

1. Absorção/dessorção e estado de existência de oxigénio

• O cobre de cátodo normalmente contém1050 ppm de oxigénio; a solubilidade sólida à temperatura ambiente é de ~ 2 ppm.

• Barras de cobre com baixo teor de oxigénio:200-400 ppm de oxigénio (às vezes até 450 ppm), absorvido em estado líquido.

• Barras de cobre sem oxigénio, fundidas para cima:Normalmente < 10 ‰ 50 ppm de oxigénio, por vezes tão baixo quanto1 ‰ 2 ppm.

O oxigénio precipita comoCu2ONo cobre com baixo teor de oxigénio, em bordas de grãos, afetando negativamente a dureza.Considerando que a porosidade é comum em barras de baixo teor de oxigénio.

2Microstrutura: laminados a quente versus fundidos

• Barra de baixo oxigénio: estrutura recristalizada → laminada a quente (8 mm), dendritos fundidos quebrados.

• Barras sem oxigénio: Grãos fundidos grosseiros, por vezes de vários mm de tamanho → área de limite de grãos menor → requertemperaturas de recozimento mais elevadas.

Para um aquecimento bem sucedido, o primeiro aquecimento após o desenho deve ser10~15% mais elevadoO desenho contínuo posterior exige uma margem de recozimento suficiente para garantir a suavidade do produto final.

3Inclusões, variabilidade do oxigénio, óxidos de superfície e defeitos de rolamento

O cobre sem oxigénio mostra geralmente:

• Menos inclusões

• Teor estável de oxigénio

• Sem defeitos de rolagem a quente

• Películas de óxido de superfície tão finas como≤ 15 Å

Em contrapartida, as hastes com baixo teor de oxigénio podem sofrer de óxidos subterrâneos formados durante a fundição e a laminação, levando à quebra do fio.descascamentoou mesmode descascagem duplaA vara.

4. Duração

Ambas as hastes podem ser puxadas para0.015 mm, mas o espaçamento entre os filamentos dos fios supercondutores ultrafinos pode atingir0.001 mm, onde o cobre livre de oxigénio se destaca.

5Considerações económicas

O cobre sem oxigénio requer matérias-primas de qualidade superior.> 1 mmPara os fios mais finos, a haste sem oxigénio possui a vantagem.

6Processamento de diferenças

Os processos de desenho e recozimento não podem ser idênticos.Nenhum dos tipos é universalmente mais suave.

V. Identificação dos materiais de cobre para cabos

O mercado do cabo enfrenta desafios para distinguir o cobre genuíno dos produtos falsificados, em especialAlumínio revestido de cobre (CCA)eAlumínio-magnésio revestido de cobre (CCAM), que surgiram nos últimos anos.

Comparação de preços (aproximadamente):

• De aço inoxidável:¥50.000/t- Não.

• CCA:¥25.000/t- Não.

  (Gravidade específica: Cu = 8.9, Al = 2,7)

Cinco métodos de identificação

1. Inspecção visual

Aparecem núcleos de cobre genuínosvermelho-púrpuraOs núcleos falsos parecem roxos escuros, amarelados ou branqueados, com baixa resistência mecânica. Esfregar o núcleo exposto em papel branco pode deixar marcas pretas se estiverem presentes impurezas.

2Exame transversal

CCA e CCAM são geralmente fios finos amarrados.núcleos de alumínio brancosob uma fina camada de cobre.

3. Teste de chama

• CCA / CCAM: O condutor abaixa, não se inflama facilmente; após a queima, torna-se cinzento/escuro; frágil e se rompe em segmentos quando torcido.

• Cobre sem oxigênio: Forma contas fundidas; o comportamento varia com o diâmetro do fio (o fio fino derrete, o fio grosso mantém a forma).

4Teste de arranhões.

• Cobre enlatado: marca de arranhão amarela

• Cobre nu sem oxigénio: arranhão avermelhado

• CCA / CCAM: padrão de arranhões brancos como flocos de neve

• Aço revestido de cobre: atração magnética confirma núcleo de aço

5. Ensaios por instrumentos

Os condutores devem cumprir:GB/T 3953-2009Metrica chave:Resistividade de CC a 20 °C.

Norma de ensaio:GB/T 3048.2-2007(modifica a IEC 60468:1974)

Limite de resistência (máximo):

• Fios de cobre redondos e duros (Ty3.0 mm):≤ 0,01777 Ω·mm2/m- Não.

• Fios de cobre redondos e macios (TR):≤ 0,017241 Ω·mm2/m

A medição é normalmente realizada usando uma ponte de Kelvin ou um instrumento de precisão semelhante, convertendo a resistência em resistividade com base na área da secção transversal.

Fornecido pelo Minfeng Cable Group, uma fábrica direta e um fornecedor de soluções de balcão único para a indústria de fios e cabos.