电解铜

电解铜，将粗铜（含铜99%）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸（H2SO4）和硫酸铜（CuSO4）的混合液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子（Cu）向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜。

简介

将粗铜（含量铜99%）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸（H2SO4）和硫酸铜（CuSO4）的混和液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子(Cu）向阴极移动，到达阴极后将会获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。粗铜中杂质铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子（Zn和Fe）。由于这些离子与铜离子相比不难析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。比铜不活泼的杂质如金跟银等沉积在电解槽的底部。这样生产出来的太铜板，称为“电解铜”，质量高，可以用来制作电气产品。沉淀在电解槽底部的比喻为“阳极泥”，里面富含金银，是十分贵重的物体，取出再加工具有极高的经济价值

化学反应

把电解铜再进一步加工，可制作成为极细的电解铜粉。

铜电解精炼的原理如下：

阳极反应：Cu — 2e = Cu2+

Me — 2e = Me2+

H2O — 2e = 2H+ + 1/2O2

SO4 2- — 2e = SO3 + 1/2O2

式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳极上溶解进入溶液。H2O和SO4 2-失去电子的反应由于其电位比铜正，故在正常情况下不会发生。贵金属的电位更正，不溶解，而进入阳极泥。

阴极反应：Cu2+ + 2e = Cu

2H+ + 2e = H2

Me2+ + 2e = Me

在这些反应中，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原，但它们在阳极不溶解，因此只有铜离子还原是阴极反应的主要反应。

原材料

（1）铜精矿

在自然界中自然铜存量极少，一般多以金属共生矿的形态存在。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、碲、钴、镍、钼等。根据铜化合物的性质，铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型，主要以硫化矿和氧化矿，特别是硫化矿分布最广，目前世界钢产量的90％左右来自硫化矿。

铜矿石经选矿富集获得精矿，常见为褐色、灰色、黑褐色、黄绿色，成粉状，粒度一般小于0.074mm。含铜量13-30％，按行业标准YS／T318-1997《铜精矿》的规定，其化学成分和产品分类如表1。

（2）未精炼铜

按国家标准GB／T11086-1989《铜及铜合金术语》规定，未精炼铜包括冰铜、黑铜、沉淀铜和粗铜。冰铜主要由硫化亚铜和硫化亚铁组成的中间产品，黑铜通常用彭风炉熔炼废杂铜或氧化铜矿石而产生的含杂质较多的铜，铜含量一般为60％-85％。沉淀铜通常用铁从含铜的溶液中置换，沉淀而获得的铜和氧化铜的不纯混合物，干量计算铜含量一般约50％-85％。粗铜是用转炉吹炼冰铜而产生的纯度不高的铜，粗铜中铜的含量一般约为98％，本标准中规定的未精炼铜，主要指的是粗铜。粗铜按行业标准YS／T70-1993《粗铜》的规定，按化学成分分为三个品级。

（3）铜废碎料

铜废碎料涉及的范围较广，包括紫铜、黄铜、青铜、白铜的废杂料，本标准规定的铜废碎料仅指紫杂铜。紫杂铜为铜制品所产生的各类废料、废件。如废旧电缆、紫铜管、棒、板、块、带及带薄镀层的上述材料和其它非合金类铜废料等。有以下5种分类及规格：

第1类：

（a）紫铜管、棒、板、块、带，表面干净，无油泥和其它沾附、夹杂。

（b）各种裸铜线、短线和其它纯铜废料。

第2类：

（a）1类铜废料中混有纸屑、各种绝缘材料、少量油泥、锈垢、杂物，但重量必须小于1％。

（b）直径0．3mm以上的漆包线，无污物和杂物。

第3类：各种报废的纯铜或有薄镀锌层的纯铜电器开关，零部件。

第4类：

（a）直径0．1-0．3mm的漆包线。

（b）有油泥或少量其它夹杂的漆包线。

（c）干净、发脆的火烧线。

第5类：各种纯铜水箱、蒸发器、热交换器具、但其内部不得有充填物，只允许有少量自然形成的水垢。

阴极铜

（1）阴极铜的品质要求：铜精矿由电解精炼法或电解沉积法生产得到阴极铜。按国标GB／T467－1997《阴极铜》的规定，阴极铜按化学成分分为高纯阴极铜（Cu－CATH－1）和标准阴极铜（Cu－CATH－2）和两个牌号。

阴极铜的试验方法：高纯阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB／T13293－1991《高纯阳极铜化学分析方法》的规定进行，标准阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB／T5121-1996《铜及铜合金化学分析方法》的规定进行。表面质量用目视检测。

加工方法

铜的冶炼方法可分为两类：火法冶金和湿法冶金。世界上精铜产量的85％以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，湿法冶金生产的精铜只占15％左右。

（1）火法冶金

火法炼铜的方法很多，主要有：鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、闪速熔炼、电炉熔炼等。从以上炼铜的工艺流程图看出：硫化铜精矿（含铜量为13％－30％）可以采用几种不同的冶金方法进行熔炼，得到冰铜，再经过转炉吹炼得到含铜大于97．5％的粗铜，因粗铜的质量仍满足不了工业用铜的要求，必须精炼后得到的精铜要求含铜99．95％以上。在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素。

在中国，从铜精矿中提取金属铜，主要采用火法冶金的方法，目前，比较先进的是闪速熔炼，其产量占全国产铜量的30％以上。由于能耗低，规模大，能有效控制环境污染等优点。这一冶炼技术正在炼铜工业上得到日益发展。闪速熔炼根据不同炉型的工作原理可分为两种类型：Outokumpu闪速熔炼、InCo闪速熔炼。以下介绍Outokumpu熔炼的工艺流程。

（2）湿法冶金

湿法冶金在许多情况下与火法相配合的。其过程的主要化学反应是在水溶液中进行的。铜（锌）矿物预先通过氧化或硫酸焙烧，转变可溶状态，然后再进行浸出、净化电积、以提取电解铜。通常有RLE法、常压氨浸出法（阿比特法）、高压氨浸出法、细菌浸出法等。从焙烧→浸出→净化→电积，简称RLE法。其生产流程，湿法冶金主要适用从低品位氧化矿、废矿堆及浮选尾矿中提取金属铜。

蚀刻液

线路板生产过程产生大量的蚀刻液，该液中含有铜（铜含量约为120-140g/l）、氨水及氯化铵。对于这种蚀刻液，传统的处理方法是线路板生产企业作为废液售卖给回收公司，回收公司以其为原料生产硫酸铜产品，但其中大量含氨液体得不到有效的利用，造成资源浪费，并且不能产生效益。蚀刻液萃取-电沉积（SX-EW）再生闭路循环工艺是使用萃取剂，萃取蚀刻液中的铜，以硫酸反萃成硫酸铜后用电积方法生产金属铜，而萃取后残液则调整PH及添加剂再生成蚀刻液子液使用，达到节省资源、减少污染、增加企业效益的目的。

所采用工艺流程是根据铜工业冶炼工艺：萃取-电积工艺进行蚀刻液电解铜技术，这一技术成熟可靠，广泛使用工艺。

损耗原因

本标准只考虑了工艺损耗，途耗未计算在内。

（1）工艺损耗

炉渣含铜损失是铜冶炼的主要损失，按损失的形态可分为三种类型：

①化学损失

是指铜以Cu2O形态造渣引起的损失。只要炉料中含有足够的硫，Cu2O都将变成硫化物。但如果含硫不足或者氧化气氛太大，而又没有足够的反应条件时，炉渣含Cu2O对就可能较高。

②物理损失

是指铜以Cu2S形态溶解于炉渣中引起的损失。它取决于炉渣成分，酸性炉渣溶解较少，FeO含量高的炉渣对Cu2S溶解度大，因此，为了降低铜的物理损失，应尽可能减少炉渣中的FeO量，或者提高酸度，或者加入CaO代替一部分FeO。

③机械损失

是由于冰铜颗粒未能从炉渣中沉清所引起的。炉渣粘度和比重过大，熔点过高使冰铜不易沉清；炉渣过热度不够，熔池容积和形状不合理，沉清时间没有保证；化学反应不完全，产生气泡的浮游作用；冰铜颗粒大细，来不及结合成大颗粒沉降。此外，烟气和电解液的排放都会引起铜的损失。

铜冶炼生产过程中的金属损失（以葫芦岛东北有色金属集团公司为例）情况：

①鼓风炉熔炼工序金属回收率97．8％，金属损失2．2％；

②转炉吹炼工序金属回收率99．5％，金属损失占投入工序金属量的0．5％；

③阳极炉精练工序金属回收率99．5％，金属损失占投入工序金属量的0．5％；

④铜电解工序金属回收率99％，金属损失占投入工序金属量的1％。

按以上各工序金属回收率计算，铜冶炼总回收率为96.0％，金属损失4．0％。

（2）途耗

精矿在运输、贮存的损耗比较复杂，一般可以按下述规定执行，但在本标准中，途耗将不包括在内。

①精矿在港口落地后装车，货损按0．1％计算，若在5天后装车，每增加1天，货损增加0.01％。

②精矿在落地后，每倒动一次，货损0．1％。

③火车运输过程，货损按0．3％-0．4％计算，运输距离超过500公里，每100公里增加0.1％。

④因外界因素影响，货损有时增加。下大雨2小时以上货损加0．05；下中雨连续4小时以上货损加0．05％；下小雨8小时以上，货损加0.05％。货物落地后，因风大造成损失，应根据实际情况进行取证（现场记录、排照、录象等）后确定。

⑤精矿进厂后仓储损失（包括检斤后仓外损失、卸车损失、仓内存放和运输损失）按0．3％计算。

用途

电解铜就是用电解方法使铜阴极沉积而得到电解精炼铜。按纯度不同分为一号铜(T1)、二号铜(T2)、三号铜(T3)、四号铜(T4)。

铜与人类关系非常密切有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，我国有色金属材料消费中仅次于铝。

铜电气电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。用干各种电缆和导线，电机和变压器绕阳，开关以及印刷线路板等机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等化学工业中广泛应用干制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。

国防工业中用以制造子炮单炮乘件等每生产100万发子弹重用铜13--14味

建筑工业中，用做各种管道，管道配件装饰器件等。

发展前景

铜产品被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域。我国铜资源储备有限，对外依存度高，我国铜冶炼产能持续提升，其增速超过铜精矿供给增速。2020年我国电解铜产量约为1003万吨，预计供需缺口在200万吨以上。而我国仅电解铜就需大量进口，叠加铜矿资源较为匮乏而冶炼能力较为充足的行业条件，也需要大量进口铜精矿。我国国内铜的供给弹性较小，铜矿开发项目制以及资本支出周期往往导致铜矿产出周期与需求周期错配，供给存在较大的约束性，且易受不确定因素影响。

前国内三大铜消费增长动力分别是家电、房地产以及新能源/半导体行业。以空调为例，尽管2020年受到疫情影响导致国内产量有所下降，但是进入2020年下半年以来空调市场复苏态势明显。进入2021年随着空调能效新政正式落地，未来空调市场可能面临一轮短暂的销量增长。而国内经济较大程度依赖房地产拉动，形成完整的经济周期--地产周期--铜价周期的传导链条，进入2020年房屋竣工面积开始回暖的背景下，未来市场对于铜的需求可能会进一步提高。

执行原则

标准执行条例中列举的阴极铜品位是以国标GB／T467-1997《阴极铜》中的标准阴极铜（Cu－CATH-2）含铜的下限99．95％作为计算依据，符合本标准的其它牌号的阴极铜的单耗计算。铜金属属出口征税商品，海关和外经贸主管部门在审批、备案、核销企业加工贸易合同时，其单耗标准值应在标准中规定的单耗上下限之间，尤其不得低于下限。

交易合约

上海期货交易所阴极铜标准化合约

交易品种 阴极铜 

交易单位 5吨/手 

报价单位 元( 人民币)/吨 

最小变动价位 10元/吨 

每日价格最大波动限制 不超过上一交易日结算价±3% 

合约交割月份 1---12月 

交易时间 上午9:00—11:30 下午1:30—3:00 

最后交易日 合约交割月份的15日(遇法定假日顺延) 

交割日期 最后交易日后连续五个工作日 

交割品级 标准品：标准阴极铜，符合国标GB/T467-1997 标准阴极铜规定，其中主成份铜加银含量不小于99.95%。

替代品：高纯阴极铜，符合国标GB/T467-1997 高纯阴极铜规定；或符合BS EN 1978:1998高纯阴极铜规定。 

交割地点 交易所指定交割仓库 

最低交易保证金 合约价值的5% 

交割方式 实物交割 

交易代码 CU 

上市交易所 上海期货交易所。