电解铜

电解铜（Electrolytic copper）亦称阴极铜，是一种呈紫红色、无臭、有光泽、可延展的金属，电解铜中的铜含量不少于99.95%^[1]，密度为8.96 g/mL，电解铜和铜的区别在于：制作工艺，电解铜是电解精炼得到的纯铜，一般纯度较高；铜可以通过采矿和冶炼的方法提取得到，纯度不如电解铜纯度高^[3]。

电解铜可用于制作电子连接系统、电子驱动系统^[4]，海底供电深海铜包电缆与太阳能发电厂的发动机、电力、 电子、电缆、控制与保护装置，另外其也可以用于制作铜基电缆^[5]，电解铜适用于铸造铜合金等^[6]。

食入大量的铜会引起严重的恶心，会有含绿蓝物的呕吐物、腹痛、腹泻、吐血、变性血红素症、血尿等症状。严重者会有肝炎、低血压、昏迷、溶血、急性肾衰竭、抽搐等并发症甚至可能引发死亡^[7]。

铜精矿（ copper concentrate ）是将铜矿石粉碎、球磨后，用浮选的方式分离捕集含铜矿物所得精矿砂，供炼铜使用^[3]。铜精矿是铜冶炼的主要原料^[8]。为制定合理的配料比，提高冶炼和有价元素的回收率以及为伴生元素的综合利用提供依据。根据冶金工业部标准YB112-82，铜精矿按干矿品位(铜含量在12%以上)分为十五个品级^[9]。铜精矿一般要求测定 Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、S、As、F、Co、CaO，MgO、Al2O3、Au和Ag等，其中Cu、Ag为有价元素^[10]。自然界含铜矿物有200多种^[11]，而具有经济价值的只有10多种，其中常见的是硫化矿^[12]，如硫化铜（Copper(II) sulfide）精矿又名铜蓝，化学式为CuS，一般为墨绿色到黄绿色，有时也掺杂有少许蓝色或灰色粉末，含铜一般在15%~45%。中国进口铜精矿几乎全部为硫化铜矿^[8]，用于提炼铜和制备铜化合物^[13]。

从使用过的东西(旧废铜料)和制造业的弃料(新废铜料)回收铜，对于整个铜工业来说是很重要的，世界铜产量的5~10%是从废铜料的再精炼得来的，另外25~30%是直接回收的铜，主要为铜合金。直接回收的铜的30~40%来源于旧废铜料(用过的东西)，60~70%来源于新废铜料(加工弃料)，按照含量以及合金化程度可以将废铜分为以下几类：1.阴极等级的废铜，只需重新熔化浇铸；2.由纯铜或大量纯铜组成的铜废料；3.合金废铜，这是废铜料回收的最大组成部分，主要来自新、旧废铜料的黄铜、青铜和铜镍niè合金，将这些合金再精炼成纯铜耗能较多，故需在倾动式的、膛式的或感应电炉中重熔，再铸成合金材料；4.各种成分的低级铜废料，在鼓风炉或者膛式炉中重新熔炼，然后经火法精炼和电解精炼即可^[14]。

电解铜还可以用于熔铸铜棒、铜锭以及铸造含铜合金等，如耐磨铜合金（主要含有铅、锡、铝、锰等金属），易切削铜合金（铜-铅、铜-碲dì、铜-锑等合金），黄铜是一种最常用的铜合金，其基本成分为铜与锌的合金，再添加铅、镍、铝、等可以形成多种类型的黄铜合金^[15]。

据美国能源部估计，如果工业设备能够利用所有可用的节能措施，便可以减少11%~18%(620亿~1040亿千瓦时/a)的电能。若电动机效率进一步提高，铜的应用空间会进一步扩大。高额定功率运行的CMR发动机有待于优化并降低生产成本，而铜则成为主要能源效益和性能进步的关键^[4]。

在数据中心，超过80%的信号传输设备使用铜电缆和铜连接件。对于少于100m的距离，超过10000MB/s的带宽铜电缆的价钱只是其他电缆成本的一小部分。铜工业可以通过研发带宽大、能耗低，并且易于安装连接的铜基电缆来加强其竞争地位。铜的一个核心能力就是通过同一电缆输出功率和数据，即可同时传输电力和数据，可以在没有独立供电的连接器、连接线和交流引出线的情况下，驱动网络装置，如国际互联网、IP电话、无线接入点和网络插座等，从而简化家庭、商业和市政设施中将数字娱乐、通信、计算和安全设备与高速网网络连接的过程^[4]。

铜引线框架、 插头、接线板电缆、导线、变压器、电机、雷管和其他形式的铜连接件都被广泛应用于电子设备^[5]。

鱼养殖业是正在快速发展的价值数十亿美元的全球产业。铜制品有效地解决了海水养殖网箱所面临的重大问题，传统的网箱是用防污涂料和合成材料建造的，使用几个月后便会受到海洋生物(即藻膜、各种腕足类动物)的侵蚀，这种污垢减少了鱼获取干净的含氧水的机会，并为寄生物和病原体创造了滋生的机会，铜制品的抗污、抗菌特性及其机械强度的结合^[2]，便可以解决这一问题。铜制网箱可以通过清除污染环境来减少或消除使用抗生素的必要性^[16]。

铜是最出色的电、热传导体^[2]，由于发展中国家能源设施的大量扩展，对公用传输设备、配电网和大型的工业设备上使用的高电流、高效率产品的需求正在快速增加，铜正是这种能够满足大功率输电容量需求的金属。相较于传统的铅包电缆，海底供电深海铜包电缆的耐疲劳性更好，因而需求巨大，为铜及铜基新材料提供了巨大的市场；而用于超导装置中的缓冲器已开始成为体现铜的重要应用价值的一项新技术^[4]。

铜在绿色能源系统中，特别是在风力、潮汐、生物燃料、波浪、地热和太阳能发电厂的发动机、电力、 电子、电缆、控制与保护装置中起着非常重要的作用。太阳能光电系统需要用铜来进行能量传递及接地，并用铜制造开关和控制系统部件。在海洋系统中，铜可以抗海洋微生物污染和海水腐蚀^[17]，并且具有杀菌的作用^[16]。

铜的电解精炼是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片(也称始极片)或不锈钢板作为阴极，阴、阳极相间地装装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的混合水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属(如硒xī、碲)等不易溶，成为阳极泥沉于电解槽底。溶液中的铜在阴极上优先析出，而其他电位较负的金属不能在阴极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去，这样，阴极上析出的铜纯度很高，称为阴极铜或电解铜^[18]；

阳极：Cu→Cu2++2e-

阴极：Cu2++2e-→Cu，

铜是一种非常柔软的金属^[1]，不溶于水，微溶于酸，氨水，沸点为2595 °C，熔点为1083 °C，密度为8.96g/mL；具有良好的延展性，传热性与导电性^[2]，抗张强度大，抗蚀性强，易焊接，纯铜可拉成微细铜丝^[19]。

铜具有的易加工性，色彩和氧化色彩，高光泽度，使它成为一种极具吸引力的装饰性金属^[20]，易与锌、锡、铅、锰、钻、镍、铝、铁等金属形成合金，如铜锌合金，铜锡合金，铜钻镍合金^[19]。

铜与金银一样，属于活性小的金属。铜在干燥空气中常温时稳定，加热时生成黑色氧化铜(CuO)，在含有CO2的潮湿空气中，铜的表面会慢慢生成有毒的铜绿，即铜锈(Cu(OH)2CO3）^[18]。铜在高温下不与氢、氨或碳作用，但在常温下能与卤素作用。硫易与铜发生反应，铜与含有H₂S的空气接触时，表面能生成铜硫化物的黑色薄膜^[21]。

铜被氧化的色彩主要有黑色、棕色、黄色、橙色、红色、紫罗兰色、蓝色和绿色，这使其成为最容易通过反应过程来着色的金属^[20]，在铜化合物中有两种价态正离子即Cu2+与Cu+^[19]。

常见的反应有：

丹尼尔电池：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+^[22]。

铜的氧化还原反应：2Cu+O2=2CuO，

CuO+H2=Cu+H2O；

铜与卤素反应：Cu+Cl2=CuCl2^[23]。

家鼠口服LD50 152 mg/kg^[2]。

食入大量的铜，会引起严重的恶心、会有含绿蓝物的呕吐物、腹痛、腹泻、吐血、变性血红素症、血尿等症状。严重者会有肝炎、低血压、昏迷、溶血、急性肾衰竭、抽搐等并发症，甚至可能引发死亡^[7]。

哺乳动物慢性铜中毒症状表现为反胃，呕吐，黄色水样便腹泻、黄疸、绿色唾液与呕吐物，肝功能损害^[7]、食欲减退、尿中血红蛋白增加、出现血尿等^[19]。

一般认为铜的毒性是由于芬顿型氧化还原反应而产生的，高浓度的铜会造成活性氧损伤。

过量的铜累积在肝细胞溶酶体内时，会与金属硫蛋白复合；而铜的肝毒性则出现在溶酶体饱和时，铜在细胞核中积累，引起细胞核损伤，这种损伤可能是氧化损伤的结果，包括脂质过氧化，铜抑制硫基酶^[19]，如葡萄糖-6-磷酸1-脱氢酶，谷胱甘肽还原酶，对氧磷酶，保护细胞抵御自由基，铜也影响基因的表达^[2]。

急性铜中毒处理：脱离现场、对症处理。口服中毒者立即用清水洗胃，或用牛奶、蛋清、豆浆等口服保护胃黏膜，也可用0.1%亚铁氰化钾分次服用，可生成不溶性亚铁氰qíng化铜，以减少铜的吸收，并用金属解毒剂解毒^[24]。

职业环境接触铜烟或铜粉尘时，工作人员需佩戴防毒防尘面具，严格预防皮肤直接接触铜化合物，克服劳动过程中的个人不良卫生习惯，严禁在车间内喝水、膳食、吸烟等另外，要预防含铜化合物的误食发生^[19]。

保持干燥，避免与湿润的空气接触，铜在含有二氧化碳的潮湿空气中，铜表面会生成一层薄的碱式碳酸铜^[25]。

避免与腐蚀物质以及湿润的空气接触，保持干燥^[25]。

中国颁布的《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》(GBZ21-2007)中规定：工作场所空气中铜尘与铜烟暴露的时间加权平均容许浓度分别为1.0mg/m3、0.2mg/m3，短时间接触容许浓度分别为2.5mg/m3、0.6mg/m3^[19]，德国研究基金会（DFG）允许接触限值0.1mg/m3^[2]。