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做铜和有色产业链,这15大知识必须烂熟于心


2015-01-15    浏览次数(423)    
做铜和有色产业链,这15大知识必须烂熟于心

导读:铜对人类文明历史的重大影响是任何材料所无法比拟的。铜是第一个广泛应用的金属,它的作用如此之大以致人类文明发展史上有两个阶段以它的合金命名:青铜时代和亚青铜时代。如今铜依然是世界上第三个用量最大的金属,仅次于铁、铝。如果没有铜,现代生活将难以想象。从工业、日用品、建筑装饰乃至艺术领域,铜的身影在人们身边可谓无处不在。本文从储藏、生产、消费、下游应用、价格影响因素等方面详细剖析铜产业链,是有色金属产业人士的研究必备材料。

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一、铜有多重要?

铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损,还有很好的延展性,同时导热和导电性能较好,可型性好易加工。相比于铁和铝,铜是相对稀有的元素,在地壳中含量仅为 0.005%,而铁和铝的含量分别达到5%和8%。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色,表面形成氧化铜膜后,外观呈紫铜色。金属铜,原子序数29,原子量63.54,比重8.9(铝2.7、铁7.9、铅11.3,金19.3),熔点1083℃(铅327、铝660、铁1536)。元素符号Cu,是其拉丁名称cuprum的缩写。

铜具有许多可贵的物理化学特性。最主要的一点是其电导率远高于其他基础金属及铁,只有银超过它。同样,其热导率亦大大超过除银之外的其他金属。 通常铜具有很强的耐腐蚀性,几千年来其在建筑和雕塑上的应用足以证明这一点。铜在空气中暴露一段时间,经过氧化,表面会形成淡绿色铜膜,一旦薄膜形成,对内部金属将起到永久性保护作用。铜具有抗有机酸及碱(氨水除外)的特性,因此可以埋入地下或浸入水中而不受腐蚀。1_副本.png

此外,铜的抗张强度大,易熔接;具有极好的可塑性和延展性,易于铸造、辗轧、挤压,甚至拉成很细的铜丝,制成很薄的铜箔。铜能与许多金属形成具有各种特性及广泛用途的合金。它有良好的电反应特性,不具磁性。最后一点,它的色彩丰富,无论是纯铜还是合金,均适合在建筑、艺术及装饰上应用。

人类应用铜己有数千年的历史。墓葬考古发现,早在6000年前的史前时期,埃及人就使用铜器。铜既是一个古老的金属,又是一个充满生机和活力的现代工程材料。当前人类步入了丰富多彩的,以电气化和电子信息为特征的、高度文明的社会,为铜的应用开辟了更为广阔的大地。铜以品种繁多的金属、合金和化合物的形式被人们利用,业已深深地渗入了生产和生活的各个方面,成为人类跨入21世纪取得飞速发展的一个不可缺少的重要金属。

二、铜产业链概述

铜的生产过程分为铜精矿开采,粗铜冶炼以及精铜冶炼三个步骤,这三个步骤将铜的产业链分成了三个阶段,第一个阶段是采矿阶段,分露天开采、地下开采和浸出法开采;,第二个阶段是冶炼阶段,分火法冶炼和湿法冶炼,其中火法冶炼还分粗炼和精炼两个流程,第三阶段是加工阶段,铜加工产品有铜棒、铜管、铜板、铜线、铜锭、铜条以及铜箔等多种类型。

图1:产业链构成图

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图2:产业链构成图2

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三、铜产业链之上游——“储、产”:铜精矿资源分布不均衡

目前已探明的世界铜矿资源约为3.5--5.7亿吨,从地区分布看,全球铜蕴藏量最丰富的地区共有五个:(1)南美洲秘鲁和智利境内的安第斯山脉西麓;(2)美国西部的洛杉矶和大坪谷地区;(3)非洲的刚果和赞比亚;(4)哈萨克斯坦共和国;(5)加拿大东部和中部。4_副本.png5_副本.png

全球铜资源比较丰富,是人类使用较早且应用范围较广的金属之一。随着经济发展的需求,铜精矿的供给持续增加且快速增长,铜精矿产量的年平均增速为4%。1900 年全球铜精矿产量仅4.95 万吨,到2010 年全球产量已经达到15989 万吨。尤其是在20 世纪60 年代出现湿法冶炼铜后,铜精矿使用溶剂萃取电积法(SX-EW)开采也大幅提高了铜精矿产量,到2009 年浸出法开采的铜精矿产量接近33 万吨。

从全球铜矿资源分布的情况来看,铜矿资源分布相对集中。北美洲早期产量占铜矿资源的较大份额,20 世纪80 年代后,欧洲、亚洲以及南美洲后来居上,尤其是南美洲铜矿产量突飞猛进。目前全球铜矿主要分布在南美洲的智利和秘鲁,北美洲的墨西哥、美国和加拿大,亚洲的中国、印尼和哈萨克斯坦,欧洲的波兰和俄罗斯,大洋洲的澳大利亚,以及非洲的赞比亚等地区。其中智利是全球铜矿储备最丰富的国家,其铜储量和基础储量分别占全球的29%和36%。而中国作为用铜大国,铜资源却相对短缺,储量和基础储量分别占全球的5.5%和6.3%。

由于全球铜精矿资源分布不平衡,美洲成为铜精矿产量最高的地区,也是铜的主要出口国家集中地区,而亚洲尤其是中国作为铜的主要使用地区铜资源相对匮乏,成为主要进口铜的地区,这使得全球的铜精矿贸易十分活跃。6_副本.png

图3:全球铜精矿贸易图

从全球铜矿产能分布中可以看出,南美洲尤其是智利占据了绝对的垄断地位,全球前20大铜矿中智利占据了8 家,但这些矿产资源并不完全掌握在这些国家手里,而是由国际矿业巨头实际控制。近年来,由于采矿开发项目的高风险、高成本以及高收益性,采矿业成为整合度较高的行业,经过10 年左右的持续整合,目前的大型铜矿实际控制人均为国际大型矿业跨国公司,如自由港迈克墨伦铜金矿公司(Freeport McMoran Copper &Gold)、必和必拓(BHP Billiton)、力拓(Rio Tinto)、英美矿业(Anglo American)、斯特拉塔(Xstrata)等,持续的整合以及行业的垄断给采矿行业带来了显著的增值效应,使得行业的定价能力大幅提高,由于上游的矿商对铜矿行业基本形成垄断,矿产商可以通过控制产量来影响供给,并进一步影响铜价。7_副本.png

根据ICSG 公布的产能预测来看,2009-2014 年全球铜矿产能增长19.6%,年均增长率为4.4%。而从未来铜矿产量增长的发展趋势来看,主要增长地区还将是南美洲以及非洲地区的大型铜矿,但非洲国家在近年来政治动荡加剧,使得产量波动巨大,未来铜矿产量增长仍然依赖于南美地区,而南美地区铜矿绝大多数被全球几大国际矿业公司控制,未来铜矿行业垄断格局将会得以持续。

四、铜产业链之下游——“消费”:全球和中国铜消费地区分布8_副本.png

全球:中美主导消费

从2010 年全球铜消费情况来看,中国、美国、德国以及日本仍然是铜的主要消费国,中国的铜消费占比达到近37%,是最主要的铜消费国家,同时从近年来各国铜消费趋势看,中国占比在快速增加,而传统消费大国美国、日本都出现不同程度下降。中国和美国仍然是主导铜消费的主要地区。

但从消费结构上来看,发达国家和发展中国家则各不相同,中国为代表的发展中国家铜消费主要以电力电子,家电消费以及建筑为主,而美国为代表的发达国家主要是建筑消费为主,电力电子以及家电消费品占铜消费比例较小。9_副本.png

中国:电力电缆、地产、家电应用最大

中国目前是全球最大的铜消费地区,同时中国铜消费需求仍然处于上升趋势之中,所以全球铜需求主要看中国需求,中国需求成为近十年来拉动铜价上涨的主要因素。中国的铜消费领域主要分布在电力电缆、房地产和家电等行业、其中电力电缆行业占据了40%以上的份额,其次是房地产以及家电行业,此外汽车行业近年来也成为铜消费的拉动力量之一。

五、全球主要铜矿进出口国家10_副本.png

主要铜矿出口国

1、智利

2、秘鲁

3、印度尼西亚

4、澳大利亚

5、加拿大

6、巴西

7、哈萨克斯坦

8、美国

9、阿根廷

10、蒙古

主要铜矿进口国

1、中国

2、日本

3、印度

4、韩国

5、德国

6、西班牙

7、菲律宾

8、保加利亚

9、巴西

10、瑞典11_副本.png12_副本.png

六、铜的主要应用领域之一:电气工业中的应用

铜具有优良的导电和导热性,居所有工程金属材料之冠,这是它在当前电气化和电子信息社会中产生举足轻重作用的主要依据。铜还有许多优异的综合性能:它对大气、海水、土壤以及许多化学介质有很强的耐蚀性;它用在结构上刚柔并济,富有弹性,耐摩擦,抗磨损;它具有多彩的外观,是人们钟爱的、古朴典雅的象征。除了上述众多的使用性能外,它还有一系列良好的加工、铸造、焊接、易切削等工艺性能,从而使它获得了经济和广泛的应用。

电气工业中的铜:

⑴ 电力输送

电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于变压器、开关、接插元件和联接器等。 我国在过去一段时间内,由于铜供不应求,考虑到铝的比重只有铜的 30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。

⑵ 电机制造

在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。一台电机运转累计电费很高,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~100%。

⑶ 通讯电缆

80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。但是把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。

⑷ 住宅电气线路

近年来,随着我国人民生活水平提高,家电迅速普及,住宅用电负荷增长很快。如图一所示,1987年居民用电量为 269.6亿度( l度=1千瓦.小时),10后年的 1996年猛升到 1131亿度,增加 3.2倍。尽管如此,与发达国家相比仍有很大差距。例如,1995年美国的人均用电量是我国的14.6倍,日本是我国的8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。

七、铜的主要应用领域之二:建筑和艺术用铜

⑴ 管道系统

由于铜水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点,使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的性能价格比。在住宅和公用建筑中,用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统,日益受到人们的青睐,成为当前的首选材料。在发达国家中,铜制供水系统己占很大比重。

⑵ 房屋装修

在欧洲采用铜板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性,可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史,至今仍发出诱人的光彩;而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅建设上的应用也越来越多。

⑶ 塑像和工艺品

世界上没有哪一种金属,能够像铜那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。现代乐器,如长笛使用白铜制成,萨克斯管用的是黄铜材料。各种精美的艺术品,价廉物美的镀金以及仿金、仿银首饰也都需要使用各种成分的铜合金。

⑷ 钱币

自从人类祖先使用钱币进行交易以来,就用铜和铜合金来制造钱币,历代相传,沿袭至今。随着现代自动投币电话、乘车和购物等利民活动的发展,造币用铜量有增无减。

八、铜的主要应用领域之三:电子工业中的应用

电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出铜的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路,发展到微电子和半导体集成电路中。

⑴ 电真空器件

电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。

⑵ 印刷电路

铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上,因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。

⑶ 集成电路

微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),若用铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属铜在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。

⑷ 引线框架

引线框架材料占集成电路总成本的1/3--l/4,而且用量很大;因此,必须要有低的成本。铜合金价格低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、钎焊性和优良的耐蚀性,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前铜在微电子器件中用量最多的一种材料。

九、铜的主要应用领域之四:能源及石化工业中的应用

⑴ 能源工业

火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。 其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于铜导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要300吨冷凝管材。另外太阳能的利用也要使用许多铜管。

⑵ 石化工业

铜和许多铜合金,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。

⑶ 海洋工业

铜不但耐海水腐蚀,而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业已在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。

十、铜的主要应用领域之五:交通工业中的应用

⑴ 船舶

由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2--3%。军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20--25吨。

⑵ 汽车

汽车用铜每辆10--20公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6-9%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用铜量比较大的是散热器。此外,近年来为了环保,大力推广和发展电动汽车,每辆汽车的用铜量将成倍增加。

⑶ 铁路

铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。

⑷ 飞机

飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁铜合金,众多仪表中使用铜弹性元件等等。

十一、铜的主要应用领域之六:机械和冶金工业中的应用

⑴ 机械工程几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用铜以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、涡轮、涡杆、联结件、紧固件、扭拧件、镙钉、镙母等,比比皆是。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。

(2)冶金设备

冶金工业的连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件如结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用铜管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。

⑶ 合金添加剂

铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2--0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀“蒙乃尔合金”,在核工业中广泛使用。

十二、铜的主要应用领域之七:轻工业中的应用

轻工业产品与人民生活密切相关。由于铜具有良好综合性能,到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下:

⑴ 空调器和冷冻机

空调器和冷冻机的控温作用,主要通过采用高导热性能的异型铜管热交换器的蒸发及冷凝作用来实现。利用铜的良好加工性能,用于制造空调器、冷冻机、化工设备等装置中的热交换器,可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的2--3倍。

⑵ 钟表

目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用“钟表黄铜”制造。

⑶ 造纸

造纸工艺复杂,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件,大部分都用铜合金制作。

⑷ 印刷

印刷中用铜版进行照相制版。 在自动排字机上,要通过黄铜字型块的编排,来制造版型,这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜,有时也用铜或青铜。

⑸ 酿酒

在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内衬。在发酵缸中,为了降温,常用铜管通水冷却。还用铜管通水蒸汽在酿造啤酒时进行加热,以及用铜管输送酒液等。

⑹ 医药

制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等。

十三、铜的主要应用领域之八:高科技上的应用

铜在新兴产业以及高科技领域中也发挥重要作用。

⑴ 计算机

其集成电路芯片要通过铜和铜合金组成的引线框架和印刷电路才能进行工作。

⑵ 超导和低温 

超导合金的应用离不开铜。铜在低温下仍有良好韧塑性,是低温工程中不可少的材料。

⑶ 航天技术

除了微电子控制系统和仪器、仪表设备以外,许多关键性的部件也用到铜和铜合金。

⑷ 高能物理

可用铜作绕组,构筑出长距离的强磁场通道。此外,在受控热核反应装置中也有类似结构。

十四、铜的主要应用领域之九:铜化合物的应用

铜的化合物,主要有:硫酸铜(五水、一水和无水)、醋酸铜、氧化铜和氧化亚铜、氯化铜和氯化亚铜、氯氧化铜、硝酸铜、氰化铜、脂肪酸铜、环烷酸铜等,在农牧业、工业和医疗卫生等各个领域都有广泛应用。其中应用最广的是硫酸铜。

人类应用铜化合物的历史可以追溯到五千多年前,墓葬中发现古埃及人已使用硫酸铜做染色时的媒染剂,一直沿用至今。根据统计,目前世界上生产硫酸铜的厂超过一百家,世界年消费量约20万吨,估计其中3/4用于农牧业,主要用作杀菌剂。

⑴ 在农牧业中的应用

铜的化合物是消除病虫害的有效杀菌农药,可以控制所有霉菌或真菌引起的病害。除直接采用硫酸铜泡种子外,在果园和农田中经常使用的是一些铜盐混合液。

⑵ 在工业上的应用

铜化合物在工业上的应用很广,几乎每一行业都或多或少地用到它,铜的化合物有兰、绿、红、黑等彩色,可以用做玻璃、陶瓷、水泥、搪瓷的着色剂。硫酸铜是印染工艺中常用的媒染剂,以提高光泽的持久性和耐洗性。添加铜化合物的油漆有抗海水生物污损的作用。铜的一些有机化合物是有效的防腐剂,用于纸浆、木材、木制品和帆布等织物的防腐。

⑶ 在人体保健上的应用

铜是人体健康不可缺少的微量营养素,对于血液、中枢神经和免疫系统,头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。铜主要从日常饮食中摄入。13_副本.png

十五、影响铜现货价格的因素

a.国际经济形势。商品市场与经济形势的相关之处是显而易见的,尤其是当今世界经济日趋全球化,商品市场与经济有着更多的关联性,因此铜的价格与经济形势密切相关。铜的消费主要集中在发达工业国家,这些国家如美国、日本、西欧等国的经济状况对铜价影响更大,一般来说,经济形势好,铜的需求增加,价格上升,反之则下降。

b.生产国的生产状况。智利是铜资源最丰富和世界最大的铜出口国,非洲中部的赞比亚和扎伊尔也是重要的产铜国,它们生产的铜几乎全部用于出口,它们的生产状况对国际铜市场影响很大。这三个国家的治局势一直不太稳定,劳资纠纷也时常发,这对铜价也产生直接影响。

c.季节性影响。铜价的季节性波动较明显,每年的一月份为低谷,八月份创高价。

d.产业策的影响。由于铜主要用在电气、电子、建筑、机械及运输业,所以国家对这些行业的产业策对铜价有着更重要影响。

e.替代品的价格。在电讯工业中,铜一直是重要原料,但由于光导纤维技术的推广与应用,对铜的地位提出挑战,同时,铝等金属材料与铜有着同等属性,在大部分使用领域中也代替了铜。

f.库存量的影响。库存量是影响铜价的重要因素之一。企业在不同的市场情况下,会采取不同的措施增加或减少库存。以保证生产所需原料或加快资金流转,在不同时期也会利用吞吐储备来稳定铜市。

g.其它策、法规的影响。由于铜市场是一个国际性市场,国际贸易量很大,所以增加有关国家的进出口策、汇率体系、打击走私的力度等方面因素的变化,对铜价也会产生影响 。

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来源: 扑克投资家

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