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铜元素符号Cu,为紫红色金属,在元素周期表中属IB族,原子序数29,原子量63.546,面心立方晶体,常见化合价为+2,+1。
铜是人类最早制取和使用的金属,据考证公元前4000年伊朗就有人工冶炼与铸造、冷加工和退火制成的铜器。我国甘肃兰州东乡马家窑出土了距今4800多年前的青铜器(铜锡合金含Sn6%~10%)和炼铜的炉渣。夏代(公元前21世纪~公元前16世纪)我国进入了青铜时代。商周(公元前16世纪~公元前221年)已是青铜器的鼎盛时期。其高度的历史价值、艺术价值和精湛的铸造技术举世闻名。河南二里头出土的商代早期铜爵是目前所知最早的青铜容器,用组合陶范浇铸,冶铸技术已具相当水平。郑州出土的重达80千克的方鼎是商代中期(公元前14世纪前后)的代表。商代后期青铜冶铸技术进一步发展,青铜器形状复杂,花纹复杂而精美,物品种类繁多,有礼器、乐器、兵器、车马器、生活用具和生产工具,河南殷墟出土的司母戊鼎和湖南宁乡出土的四羊铜尊是其中的代表。在河南、江西有多处商周的冶铸遗址,留有可铸造锛、凿、斧、刀、镞、戈等多种工具的石范(模子)。在湖北大冶铜绿山发现了春秋时代(公元前770~公元前476年)世界上最早的炼铜竖炉,当时的矿石主要是氧化铜矿。云南江川李家山的古墓群出土了距今2500年前具有滇文化特色大量精美青铜器皿。
我国还是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国家。早在西汉就会用铁从硫酸铜溶液中置换铜。到宋代有资料统计,仅1162年铅山场等四个铜场用此法产铜量达187万斤。北宋哲宗时(1086~1100)张潜等撰写了湿法提取铜的专著——《浸铜要略》。
欧洲在公元前1000多年已采用硫化铜矿炼铜。美洲印第安人在公元前2000多年已用天然铜锻制器件;南美印加入在西班牙人到来前已会用硫化矿炼铜。
欧洲1556年出版的《论冶金》作者阿·格里科拉在书中叙述了铜的提取和精炼。17世纪末英国人开始用反射炉炼铜。19世纪末转炉吹炼铜锍(铜铁硫的合金)生产粗铜获得成功,是铜冶炼技术的重大进步,此时发明的铜电解精炼,对铜冶炼技术进步意义重大。
中国有灿烂的古代文明,但近代落后了。到1949年中国的铜年产量只有约3000吨。新中国成立后铜工业迅速发展,恢复和扩建了沈阳、上海、昆明、重庆等冶炼厂,新建了铜陵、白银、大冶和云南等大型炼铜厂。冶炼技术不断提高,20世纪50年代初期用带式烧结机代替了烧结锅,用转炉代替了真吹炉。20世纪60年代初建成了电炉、反射炉炼铜厂,20世纪70年代研究成功了处理氧化矿的离析法工艺;20世纪80年代创造了“白银炼铜法”;引进国外先进的闪速炉炼铜法,20世纪90年代引进诺兰达法和氧气顶吹熔池熔炼法,创造了水口山炼铜法;开发了浸出一萃取一电积湿法工艺处理贫铜矿。大型炼铜厂冶炼技术接近国际先进水平。1982年铜产量是1952年的12倍,1998年中国电铜产量达121.13万吨。
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