金属铜的导电优势与环境影响

日期: 2024-08-30 13:04:39|浏览: 72|编号: 91806

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金属铜的导电优势与环境影响

ESG 指的是环境、社会和治理,会影响公司的报告和对监管要求的遵守,包括财务状况。因此,电气和电子行业的专业人士最好对这一日益增长的趋势有一些基本的了解。

在图1中,我们可以看到风险从锂到石墨、稀土、镍和钴依次降低,而位于最底部的铜面临的风险最低。

铜的分布情况是怎样的?

根据地球化学知识,铜在世界各地分布广泛,其中智利是铜产量最大的国家,其次是秘鲁、刚果、中国、美国、俄罗斯等十几个国家,还有其他几个主要产铜国,如图2所示。

图2:全球铜产量分布。

为了突出铜的全球分布,第二大生产国是图中未具体列出的所有其他国家。这可以看作是一个好消息,有助于降低图 1 中列出的风险因素。

铜矿开采对环境的影响:矿渣问题

金属开采过程并不清洁。大多数作业都会留下大量称为矿渣的废料,全球有多达 18,000 个这样的垃圾场。

尾矿可能以泥浆或污泥的形式存在,通常储存在土坝围起来的池塘中。如果土坝被冲垮,会导致含有有毒金属和其他物质的尾矿大量泄漏。当这种情况发生时,数百万加仑的尾矿可能会被释放,污染下游水体。

即使没有这样的灾难,炉渣也会干燥,并以细小颗粒的形式向空气中释放毒素。需要明确的是,含有锌、铅、锑和砷等金属的灰尘不适合人类呼吸,尤其是小孩。

由于许多矿井年代久远,所有权不明晰,管理这些尾矿的难度也加大了。这是上个世纪过时的工业实践的一个例子,当时采矿作业的长期影响及其对环境的破坏没有得到充分考虑或有效解决。这些问题被当作别人的问题而置之不理,或者干脆被忽视。

避免炉渣问题的一些可能的解决方案包括增加开采和精炼铜的回收利用,以及开发基于碳而非金属的纳米技术

电气应用中铜的潜在替代品

有人建议考虑使用更丰富的金属,包括铁、铝和镁,作为铜的替代品。然而,这似乎不太可能在不久的将来成为普遍现象,甚至没有必要。

尽管工程、供应和成本考虑因素很复杂,但很容易理解为什么铜通常是首选导体。图 3 列出了每种金属的导电性。上面的贵金属银和铜下面的金价格昂贵,通常仅在触点等应用中少量使用。

图3:常见金属的电导率。

虽然其他金属通常被认为是导体,但在大多数情况下,由于它们的其他特性和更大的电阻损耗,它们并不是首选。然而,它们在组件或系统中可能发挥特定作用。锌通常与铜合金制成黄铜用于连接器,或与锡合金制成青铜,而镍和锡是其他常见于组件端接的贵金属。

未列入此金属表中的是纳米技术领域的另一种发展中的替代品,即碳纳米管和石墨烯,它们正在开发和发展中。这些材料的导电性不仅与铜相当,甚至可能超过铜。目前,它们的成本和可用性仍然存在问题,但值得关注这项即将到来的技术。

碳基技术可能带来的环境效益之一是原材料丰富,因为碳无处不在。而且,虽然这些材料必须制造,但与金属不同,它们不需要开采,因此不会产生炉渣。

铜在循环经济中的作用

简而言之,内燃机消耗燃料并将其燃烧成二氧化碳、水和各种不良副产品。为世界提供电力的铜等金属不会被消耗,而是会被使用多年。之后,它们可以被回收、再循环和再利用。

这种根本区别是欧盟“循环经济”等举措背后的驱动力之一,该举措以现有的废弃电器及电子设备指令(WEEE指令)为基础,要求将此类设备从垃圾填埋场和焚烧场转移到封闭的物质循环中。

从更技术的角度来看,欧洲标准系列 EN 50625(废弃电气和电子设备的收集、物流和处理要求)及其技术规范 50625-5 等指南专门针对电子产品中的铜和贵金属。

符合该标准要求,铜、金、银、钯等金属必须100%作为再生原料回收,四种金属的回收率至少要达到90%,才能重新进入商业流通领域,与新生产的金属相结合,继续生产新产品。

50625 系列标准的其他部分涉及灯泡、阴极射线管和平板显示器、含有制冷剂的温度交换设备以及光伏板等产品的特定预处理,如果您使用这些产品,这些部分将特别令人感兴趣。

闭环产品生命周期思维在电子行业并非新鲜事物,消费电子产品的区域性收集、回收和再利用已实行数十年。目前,美国环境保护署 (EPA) 的指导方针将其称为“捐赠”,而不是强制收集。

像 e- 这样的回收组织为符合最佳实践的回收运营商提供认证,并拥有可按地区搜索的全球回收公司索引。当地固体废物管理部门也可能提供此类服务,例如废弃电气和电子设备的投放点或定期路边回收服务。

从实际角度来看,铜和类似金属最有可能属于 ISRI 废料回收规范 EM3 下的废料类别,即报废电子设备处理产生的电路板和碎电路板。有关这方面的更多信息,请参阅文章“让电子产品更易于回收”。

2011年,我国也开始实施《废弃电器电子产品目录(第一批)》和《废弃电器电子产品目录制定、调整的若干规定》,并设立废弃电器电子产品处理基金,主要是为了推行废弃电器电子产品回收处理的长效机制,规范我国废弃电器电子产品回收处理活动,防治和减少环境污染,促进资源综合利用,发展循环经济,建设资源节约型和环境友好型社会。

关于铜的现状的要点

铜是优良的电导体,这一点毫无疑问:

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