Essentiële toepassingen van koper die u moet weten

Koper: Een van de vroegste metalen die door de mens is ontdekt. Archeologische vondsten in graven hebben aangetoond dat de Egyptenaren 6000 jaar geleden al koperen gereedschappen gebruikten. Koper komt in de natuur voor als inheems koper, cupriet en chalcociet. Natief koper en cupriet zijn schaars.

Tegenwoordig wordt meer dan 80% koper ter wereld geraffineerd uit chalcociet, een soort laagwaardig erts dat slechts ongeveer 2-3% koper bevat. De ontwikkeling van de kopermetallurgie heeft een lange weg afgelegd, maar zelfs vandaag de dag wordt koper voornamelijk gesmolten met behulp van pyrometallurgie, die goed is voor ongeveer 80% van de totale koperproductie ter wereld.

Moderne hydrometallurgietechnieken worden geleidelijk geïntroduceerd, waardoor de kosten van koperraffinage aanzienlijk dalen.

Koper heeft veel waardevolle fysische en chemische eigenschappen, zoals een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid, chemische stabiliteit, hoge treksterkte, goed lasbaarheidcorrosiebestendigheid, vervormbaarheid en smeedbaarheid.

 Zuiver koper kan tot zeer fijne draden worden getrokken of tot zeer dunne koperfolies worden gemaakt. Het kan legeringen vormen met zink, tin, lood, mangaan, kobalt, nikkel, aluminium, ijzer en andere metalen. De gevormde legeringen zijn voornamelijk verdeeld in drie categorieën: messing, een koper-zink legering; brons, een koper-tin legering; en koper-nikkel, een koper-kobalt-nikkel legering.

Aandeel van de belangrijkste toepassingen van koper en koperlegeringen.

Koper is een non-ferrometaal dat nauw verbonden is met de mens en op grote schaal wordt gebruikt in de elektrotechniek, lichte industrie, machinebouw, bouw, nationale defensie, enz. In China is het koperverbruik na aluminium het tweede non-ferrometaal. metalen materialen.

Volgens de gemiddelde jaarlijkse consumptie per hoofd van de bevolking: ontwikkelde landen (met ongeveer 1,1 miljard mensen) is tussen de 10-20 kg; ontwikkelingslanden (met ongeveer 4,9 miljard mensen) is tussen de 0-2 kg.

Het koperverbruik in ontwikkelde landen ligt aanzienlijk hoger dan in ontwikkelingslanden. In ontwikkelde landen moet een gemiddelde inwoner ongeveer een ton koper verbruiken in zijn leven, wat een aanzienlijk aantal is.

Uit de vergelijking van bovenstaande twee gegevens blijkt dat het niveau van het koperverbruik tot op zekere hoogte het ontwikkelingsniveau van een land weerspiegelt. Hoewel de vraag naar koper in China de afgelopen jaren aanzienlijk is toegenomen, zijn er nog steeds enkele arme gebieden op het platteland waar het gemiddelde jaarlijkse verbruik per hoofd van de bevolking slechts ongeveer 0,1 kg bedraagt, wat vergelijkbaar is met India (0,13 kg), wat duidt op een enorm ontwikkelingspotentieel.

Structuur van het koperverbruik in China:

Structuur van het koperverbruik in de Verenigde Staten:

Uit de bovenstaande twee cijfers blijkt dat er een aanzienlijk verschil is in de structuur van het koperverbruik tussen China en de Verenigde Staten. Het verbruik van elektrische en elektronische producten in China is goed voor de helft van het totale verbruik, terwijl het in de VS goed is voor 70%.

De VS heeft ook een grotere koperconsumptie in de bouw, terwijl in China de koperconsumptie in de bouw te verwaarlozen is. Vergeleken met Europese en Amerikaanse landen is de toepassing van koper in de bouw in China de afgelopen jaren net begonnen, met een enorme potentiële markt.

Volgens statistieken steeg het gebruik van koper in woningen in de Verenigde Staten van 120 kg per huishouden in 1970 tot 200 kg in 1996. Auto's gebruikten gemiddeld 10 kg koper per voertuig in 1950 en steeg naar 19 kg in 1996. Elektrische voertuigen vereisen een toename van het kopergebruik van 25 kg naar 40 kg per voertuig.

Allocatie van kopergebruik in verschillende bouwsectoren in de wereldwijde kopermarkt.

Specifieke toewijzing van het gebruik van koper in verschillende bouwsectoren in de wereldwijde kopermarkt is als volgt:

(1) Woningbouw, inclusief: leidingsystemen (water, warmte, gas, sprinklers, enz.); huisfaciliteiten (airconditioning, koelkasten, enz.); decoratie van gebouwen (daken, gootdecoraties, enz.); communicatielijnen (audio, video, data, enz.); stroomvoorzieningssystemen.

(2) Productie van apparatuur, waaronder: industriële apparatuur (motoren, transformatoren, enz.); vervoer (auto's, spoorwegen, vliegtuigen, enz.); elektronische apparaten; lichte industriële producten (huishoudelijke apparaten, instrumenten, gereedschap, enz.).

(3) Basisinfrastructuur, waaronder: grootschalige technische projecten (transportfaciliteiten, petrochemische industrie, mijnbouw en metallurgie, etc.); elektriciteitsindustrie (transmissie, distributie, etc.); communicatienetwerken. Het is vermeldenswaard dat de woningbouw rechtstreeks verband houdt met de levensstandaard van mensen, en koper heeft het grootste aandeel in de toepassing op dit gebied. China beschouwt woningbouw als een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van de nationale economie. Het is duidelijk dat het actief bevorderen van de toepassing van koper een belangrijke rol speelt in de economische en sociale ontwikkeling van het land.

Toepassing van koper in de elektrische industrie:

(1) Vermogenstransmissie

Nationale gegevens over elektriciteitsverbruik van 1998 tot 2003.

De bovenstaande figuur toont de situatie van het elektriciteitsverbruik in China van 1998 tot 2003, met 2003 als voorspelde waarde. De snelle toename van de vraag naar elektriciteit als gevolg van de economische ontwikkeling van China vereist een grote hoeveelheid sterk geleidend koper voor de transmissie van elektriciteit, dat voornamelijk wordt gebruikt in stroomkabels, stroomrails, transformatoren, schakelaars, connectoren en onderlinge verbindingen. Bij het overbrengen van energie via draden en kabels genereren elektrische weerstanden warmte en energieverspilling.

Vanuit het oogpunt van energiebesparing en economie bevordert de wereld momenteel de norm voor de "optimale kabeldoorsnede". In het verleden was de populaire standaard alleen gebaseerd op het verkleinen van de kabeldoorsnede om de minimaal toegestane grootte van de kabel te minimaliseren bij de nominale stroom die vereist is door het ontwerp, om de initiële installatiekosten te verlagen zonder gevaarlijke oververhitting te veroorzaken.

Kabels die volgens deze norm worden gelegd hebben lagere installatiekosten, maar verbruiken relatief meer energie door de elektrische weerstand tijdens langdurig gebruik. De norm "optimale kabeldoorsnede" houdt rekening met zowel de eenmalige installatiekosten als het energieverbruik, waardoor de kabelmaat op de juiste manier wordt vergroot voor energiebesparing en optimale alomvattende economische voordelen. Volgens de nieuwe standaard wordt de kabeldoorsnede vaak meer dan verdubbeld ten opzichte van de oude standaard, wat een besparing van ongeveer 50% kan opleveren.

In het verleden heeft China, vanwege onvoldoende aanvoer van koper, de maatregel genomen om koper te vervangen door aluminium in bovengrondse hoogspanningstransmissielijnen, omdat aluminium slechts 30% van het gewicht van koper uitmaakt en hoopt zo het gewicht te verminderen. Vanuit het oogpunt van milieubescherming zullen bovengrondse transmissielijnen echter worden vervangen door ondergrondse kabels. Onder dergelijke omstandigheden heeft aluminium nadelen zoals een slecht geleidingsvermogen en een grotere omvang van de kabel in vergelijking met koper, waardoor het minder concurrerend wordt.

Om dezelfde redenen is het ook een verstandige keuze om aluminium gewikkelde transformatoren te vervangen door energiezuinige koperen gewikkelde transformatoren.

(2) Motorproductie

Bij de productie van motoren wordt veel gebruik gemaakt van koperlegeringen met een hoge geleidbaarheid en sterkte. De belangrijkste koperen onderdelen zijn de stator, rotor en askop. In grote motoren moet de wikkeling gekoeld worden door water of waterstofgas, de zogenaamde interne dubbelwaterkoeling of waterstofgekoelde motoren, waarvoor lange holle geleiders nodig zijn.

Motoren zijn grote elektriciteitsverbruikers en nemen ongeveer 60% van alle elektriciteit voor hun rekening. De cumulatieve elektriciteitsrekening voor het laten draaien van een motor is erg hoog. Over het algemeen bereikt deze de kosten van de motor zelf binnen de eerste 500 bedrijfsuren en is deze 4-16 keer zo hoog binnen een jaar. Over de gehele levensduur kunnen de kosten oplopen tot 200 keer.

Een kleine verbetering in de efficiëntie van motoren kan niet alleen energie besparen, maar ook aanzienlijke economische voordelen opleveren. Het ontwikkelen en toepassen van efficiënte motoren is tegenwoordig een veelbesproken onderwerp in de wereld. Omdat het interne energieverbruik van motoren voornamelijk afkomstig is van het weerstandsverlies van de wikkelingen, is het vergroten van de doorsnede van de koperdraad een belangrijke maatregel om efficiënte motoren te ontwikkelen. De afgelopen jaren zijn er enkele motoren met een hoog rendement ontwikkeld die 25-100% meer koperen wikkelingen gebruiken dan traditionele motoren. Momenteel financiert het Amerikaanse Ministerie van Energie een ontwikkelingsproject dat voorstelt om motorrotors te produceren met behulp van gegoten kopertechnologie.

(3) Communicatiekabels

Sinds de jaren 1980 hebben optische vezelkabels, vanwege de voordelen van de grote stroomdragende capaciteit, voortdurend koperkabels vervangen op communicatie-backbones en de toepassing ervan snel bevorderd. Er is echter nog steeds een grote hoeveelheid koper nodig om elektrische energie om te zetten in optische energie en om gebruikerslijnen in te voeren. Met de ontwikkeling van de communicatie-industrie, neemt de afhankelijkheid van mensen van communicatie toe, en de vraag naar zowel optische vezelkabels als koperdraden zal blijven toenemen.

(4) Elektrische bedrading voor woningen

In de afgelopen jaren, met de verbetering van de levensstandaard van de mensen in China en de snelle popularisering van huishoudelijke apparaten, is de elektrische belasting van woningen snel toegenomen. Zoals te zien is in figuur 6.6, bedroeg het huishoudelijk elektriciteitsverbruik in 1987 26,96 miljard kilowattuur (kWh); in 1996 was het gestegen tot 113,1 miljard kWh, een toename van 3,2 keer.

Ondanks deze groei is er nog steeds een aanzienlijke kloof in vergelijking met ontwikkelde landen. In 1995 was het elektriciteitsverbruik per hoofd van de bevolking in de Verenigde Staten bijvoorbeeld 14,6 keer zo hoog als in China, en in Japan was het 8,6 keer zo hoog als in China. Er is nog steeds een groot potentieel voor het huishoudelijk elektriciteitsverbruik in China om in de toekomst te groeien. Verwacht wordt dat het van 1996 tot 2005 1,4 keer zo groot zal worden.

Momenteel is de ontwerpcapaciteit van elektrische bedrading voor woningen in China relatief laag. Tabel 6.1 vergelijkt de architectonische elektrische ontwerpnormen in Beijing, Hongkong en Japan voor een appartement met twee slaapkamers. Het is te zien dat Hongkong en Japan in hun ontwerpen volledig rekening hebben gehouden met de vraag naar toenemend residentieel elektriciteitsverbruik, terwijl de ontwerpcapaciteit voor residentiële elektrische bedrading in China dringend moet worden verbeterd.

De toepassing van koper in de elektronica-industrie

De elektronica-industrie is een opkomende industrie die naarmate ze groeit nieuwe koperen producten en nieuwe toepassingen blijft ontwikkelen. Momenteel hebben de toepassingen zich ontwikkeld van elektronenbuizen en gedrukte schakelingen tot micro-elektronica en halfgeleider geïntegreerde schakelingen.

(1) Elektronenbuizen

Elektronenbuizen bestaan voornamelijk uit hoogfrequente en ultrahoogfrequente zendbuizen, golfgeleiders en magnetronbuizen, waarvoor zuurstofvrij koper met een hoge zuiverheidsgraad en met dispersie versterkt zuurstofvrij koper nodig is.

(2) Gedrukte schakelingen

Koperen gedrukte schakelingen gebruiken koperfolie als oppervlak, dat op een plastic bord als drager wordt geplakt. Het bedradingsschema van het circuit wordt door fotolithografie op de koperen plaat gedrukt en het overtollige deel wordt verwijderd door etsen om een onderling verbonden circuit achter te laten.

Perforeer vervolgens gaten in de verbinding tussen de printplaat en de buitenkant, steek de aansluitpunten van discrete componenten of andere onderdelen erin en las ze op dit pad om de assemblage van een compleet circuit te voltooien. Als de dompelplaatmethode wordt gebruikt, worden alle verbindingslassen kan in één keer worden voltooid.

Daarom worden gedrukte schakelingen op grote schaal gebruikt in situaties waarin een precieze lay-out van de circuits nodig is, zoals radio's, televisies, computers, enz. Bovendien zijn er verschillende goedkope, smeltarme en goed vloeiende soldeermaterialen op koperbasis nodig voor circuitverbindingen.

(3) Geïntegreerde schakelingen

De kern van de micro-elektronicatechnologie wordt gevormd door geïntegreerde schakelingen. Een geïntegreerde schakeling is een geminiaturiseerde schakeling waarbij de componenten en interconnecties waaruit de schakeling is opgebouwd, geïntegreerd zijn in, op of boven een substraat van halfgeleiderkristalmateriaal (chip) met behulp van gespecialiseerde procestechnologie.

Dit type microschakeling is duizenden of zelfs miljoenen keren kleiner in omvang en gewicht dan de meest compacte discrete componentschakeling in structuur. De opkomst ervan heeft een enorme verandering teweeggebracht in computers en is de basis geworden van de moderne informatietechnologie.

De momenteel ontwikkelde geïntegreerde schakelingen op zeer grote schaal kunnen honderdduizenden of zelfs miljoenen transistors produceren op een enkel chipoppervlak dat kleiner is dan een vingernagel. Onlangs heeft het internationaal bekende computerbedrijf IBM een doorbraak bereikt door koper in plaats van aluminium te gebruiken als interconnectie in siliciumchips.

Dit nieuwe type koperen microchip kan een efficiëntiewinst van 30% behalen, de afmetingen van circuitlijnen terugbrengen tot 0,12 micron en het mogelijk maken om tot 2 miljoen transistors op een enkele chip te integreren. Dit heeft nieuwe perspectieven geopend voor het oeroude metaal koper in de nieuwste technologie op het gebied van halfgeleider geïntegreerde schakelingen.

(4) Loodframes

Om de normale werking van geïntegreerde schakelingen of hybride schakelingen te beschermen, moeten ze worden verpakt; en tijdens het verpakken moet een groot aantal connectoren in de schakeling uit de afdichting worden geleid.

Deze draden hebben een bepaalde sterkte nodig om het ondersteunende raamwerk van het geïntegreerde verpakkingscircuit te vormen, dat het loodframe wordt genoemd.

In de huidige productie worden loodframes, om een snelle en grootschalige productie te bereiken, meestal continu op een metalen strip gestempeld in een specifieke opstelling. Het materiaal van het loodframe maakt 1/3 tot 1/4 uit van de totale kosten van de geïntegreerde schakeling en wordt op grote schaal gebruikt; daarom is een lage kostprijs noodzakelijk.

Koperlegeringen hebben lage prijzen, hoge sterkte, geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid, uitstekende verwerkingsprestaties, soldeerbaarheid en corrosiebestendigheid. Door legeren kunnen hun eigenschappen binnen een groot bereik worden geregeld om beter te voldoen aan de prestatievereisten van loodframes.

Koper is een belangrijk materiaal geworden voor loodframes en is momenteel het meest gebruikte materiaal voor koper in micro-elektronische apparaten.

De toepassing van koper in de energie- en petrochemische industrie

(1) Energie-industrie

Zowel thermische energie als atoomenergie gebruiken stoom om arbeid te verrichten. De stoomkringloop is als volgt: de ketel genereert stoom - de stoom drijft de turbine aan om te werken - de stoom na het werk wordt naar de condensor gestuurd - afgekoeld tot water - teruggestuurd naar de ketel om weer stoom te worden.

Tijdens deze periode bestaat de hoofdcondensor uit buisplaten en condensorbuizen. Koper wordt gebruikt om ze te maken vanwege de goede thermische geleiding en de weerstand tegen watercorrosie. Ze zijn allemaal gemaakt van geel messing, aluminium messing of wit koper.

Volgens de gegevens is voor elke 10.000 kilowatt geïnstalleerd vermogen 5 ton condensorbuizen nodig. Voor een energiecentrale van 600.000 kilowatt is 3.000 ton condensorbuizenmateriaal nodig. Het gebruik van zonne-energie vereist ook veel koperen buizen.

Een hotel in de buurt van Londen met een zwembad heeft bijvoorbeeld een zonneboiler die het water in de zomer op een temperatuur van 18-24°C kan houden. De zonneboiler bevat 356 kilo koperen buizen.

(2) Petrochemische industrie

Koper wordt soms ook gebruikt in de petrochemische industrie. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van koper-nikkellegeringen voor warmtewisselaars in zeewatergekoelde kerncentrales. De legering heeft een uitstekende weerstand tegen zeewatercorrosie en hoge temperaturen, waardoor het ideaal is voor gebruik in deze toepassing.

Koper wordt ook gebruikt bij de constructie van pijpleidingen en tanks voor olie- en gastransport vanwege de hoge sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid.

Daarnaast wordt koper gebruikt in katalysatoren voor chemische reacties in raffinaderijen en andere chemische fabrieken.

(2) Petrochemische industrie

Koper en veel koperlegeringen hebben een goede corrosiebestendigheid in niet-oxiderende zuren zoals waterige oplossingen, zoutzuur, organische zuren (zoals azijnzuur, citroenzuur, vetzuren, melkzuur, oxaalzuur, etc.), verschillende alkaliën behalve ammoniak, en niet-oxiderende organische verbindingen (zoals oliën, fenolen, alcoholen, etc.).

Daarom worden ze veel gebruikt in de petrochemische industrie om verschillende containers, pijpleidingsystemen, filters, pompen en kleppen te maken voor contact met corrosieve media.

Koper wordt ook gebruikt voor de productie van verschillende verdampers, warmtewisselaars en condensors vanwege de thermische geleidbaarheid. Vanwege de goede plasticiteit is koper bijzonder geschikt voor de productie van warmtewisselaars met complexe structuren en kruisgeweven koperen buizen in de moderne chemische industrie.

Daarnaast wordt brons gebruikt om gereedschap te maken in aardolieraffinaderijen omdat er geen vonken ontstaan bij een botsing, wat brand kan voorkomen.

(3) Oceaanindustrie

De oceaan beslaat meer dan 70% van het aardoppervlak en er wordt steeds meer waarde gehecht aan de rationele ontwikkeling en het gebruik van mariene hulpbronnen. Zeewater bevat chloride-ionen die gemakkelijk corrosie kunnen veroorzaken en veel metalen materialen zoals koper, ijzer, aluminium en zelfs roestvrij koper zijn niet bestand tegen zeewatercorrosie.

Daarnaast kan mariene biofouling zich ook vormen op het oppervlak van deze materialen, evenals niet-metalen materialen zoals hout en glas. Koper is uniek omdat het niet alleen bestand is tegen zeewatercorrosie, maar ook een bacteriedodend effect heeft wanneer koperionen oplossen in water, wat mariene biofouling kan voorkomen.

Daarom zijn koper en koperlegeringen zeer belangrijke materialen in de oceaanindustrie en worden ze veel gebruikt in zeewaterontziltingsinstallaties, offshore olie- en gasplatforms en andere kust- en onderwaterfaciliteiten.

Bijvoorbeeld pijpleidingsystemen, pompen en kleppen die worden gebruikt in zeewaterontziltingsprocessen, apparatuur die wordt gebruikt op olie- en gasplatforms, inclusief spatzones en onderwaterbouten, boren dagen, anti-bioomhulzen, pompen, kleppen en pijpleidingsystemen, enzovoort.

De toepassing van koper in de transportindustrie

(1) Schepen

Vanwege hun uitstekende weerstand tegen zeewatercorrosie zijn veel koperlegeringen, zoals aluminiumbrons, mangaanbrons, aluminiummessing, brons (tin-zinkbrons), witkoper en nikkel-koperlegering (Monel-legering), standaardmaterialen voor de scheepsbouw geworden. Koper en koperlegeringen zijn verantwoordelijk voor 2-3% van het gewicht van oorlogsschepen en de meeste grote commerciële schepen. De propellers van oorlogsschepen en de meeste grote commerciële schepen zijn gemaakt van aluminiumbrons of messing.

De schroeven op grote schepen wegen 20-25 ton per stuk, terwijl die op de Elizabeth Queen en Mary Queen vliegdekschepen tot 35 ton per stuk wegen. De zware staartassen van grote schepen zijn vaak gemaakt van "Admiral" brons en de conische bouten van roeren en propellers zijn ook van hetzelfde materiaal gemaakt. Koper en koperlegeringen worden ook veel gebruikt in motoren en ketelruimten. Het eerste koopvaardijschip ter wereld met kernenergie gebruikte 30 ton witkoperen condensorbuizen. Recentelijk worden grote verwarmingsspiralen met aluminium koperen buizen gebruikt als olietanks.

Er zijn 12 van deze opslagtanks op een schip van 100.000 ton en het bijbehorende verwarmingssysteem is behoorlijk groot. De elektrische apparatuur aan boord is ook zeer complex, met motoren, communicatiesystemen, enz. die bijna volledig afhankelijk zijn van koper en koperlegeringen om te functioneren.

Koper en koperlegeringen worden vaak gebruikt voor decoratie in de kajuit van schepen van alle afmetingen, en zelfs houten boten worden bij voorkeur vastgezet met schroeven en spijkers van een koperlegering (meestal siliciumbrons), die in massa kunnen worden gewalst. In het verleden werd koperen bekleding vaak gebruikt om de romp te beschermen tegen biofouling op zee, maar nu wordt vaak kwastkoperen verf gebruikt.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd een anti-magnetisch mijnenapparaat ontwikkeld om te voorkomen dat Duitse magnetische mijnen schepen zouden aanvallen. Een koperen strip werd rond de koperen romp bevestigd en er werd een elektrische stroom doorheen geleid om het magnetische veld van het schip te neutraliseren, waardoor de mijnen niet konden ontploffen.

Sinds 1944 zijn alle geallieerde schepen, in totaal ongeveer 18.000, uitgerust met dit demagnetiseerapparaat ter bescherming. Sommige grote slagschepen hebben hiervoor een grote hoeveelheid koper nodig. Eén van hen gebruikt bijvoorbeeld 28 mijl (ongeveer 45 kilometer) koperdraad, dat ongeveer 30 ton weegt.

(2) Auto's

Elke auto bevat doorgaans 10-21 kilogram koper, afhankelijk van het type en de grootte van het voertuig. Voor kleine auto's is de gebruikte hoeveelheid koper goed voor 6-9% van hun gewicht. Koper en koperlegeringen worden voornamelijk gebruikt in radiatoren, leidingen van remsystemen, hydraulische apparatuur, tandwielen, lagers, remblokken, distributie- en voedingssystemen, sluitringen en diverse connectoren, fittingen en decoratieve onderdelen.

Radiatoren gebruiken relatief veel koper. In moderne buis-en-strip-radiatoren worden koperen strips in radiatorbuizen gelast en dunne koperen strips in warmteafvoerende lamellen gevouwen. De afgelopen jaren zijn er veel verbeteringen aangebracht om de prestaties van koperen radiatoren verder te verbeteren en ze beter te laten concurreren met aluminium radiatoren.

Wat materialen betreft, worden spoorelementen aan koper toegevoegd om de sterkte en het verwekingspunt te verhogen zonder de thermische geleidbaarheid op te offeren, waardoor de dikte van de strip wordt verminderd en het koperverbruik wordt beperkt.

In termen van fabricageprocessen zijn hoogfrequente of laserlassen van koperen buizen wordt gebruikt en voor de assemblage van de radiateurkern wordt kopersoldeer gebruikt in plaats van met lood verontreinigd zacht soldeer.

De resultaten van deze inspanningen zijn weergegeven in tabel 6.2. Vergeleken met gesoldeerde aluminium radiatoren zijn de nieuwe koperen radiatoren onder dezelfde warmteafvoeromstandigheden, d.w.z. bij dezelfde lucht- en koelmiddeldrukval, lichter in gewicht en aanzienlijk kleiner in afmeting, en de goede corrosiebestendigheid en lange levensduur van koper maken de voordelen van koperen radiatoren nog duidelijker.

(3) Spoorwegen

Voor de elektrificatie van spoorwegen is een grote hoeveelheid koper en koperlegeringen nodig. Per kilometer bovenleiding is meer dan 2 ton speciaal gevormde koperdraad nodig. Om de sterkte te verhogen wordt vaak een kleine hoeveelheid koper (ongeveer 1%) of zilver (ongeveer 0,5%) toegevoegd.

Daarnaast zijn de motoren, gelijkrichters en besturings-, rem-, elektrische en seinsystemen in treinen allemaal afhankelijk van koper en koperlegeringen om te kunnen functioneren.

(4) Vliegtuigen

Koper is ook essentieel voor de werking van vliegtuigen. Koperen materialen worden bijvoorbeeld gebruikt voor bedrading, hydraulische, koeling- en pneumatische systemen in vliegtuigen, aluminiumbronzen buizen worden gebruikt voor lagerhouders en landingsgestellagers, antimagnetische koperlegeringen worden gebruikt voor navigatie-instrumenten en veel instrumenten gebruiken onder andere berylliumkoperen elastische elementen.

Toepassingen van koper in mechanische en metallurgische industrieën

(1) Werktuigbouwkunde

Koperen onderdelen zijn te vinden in bijna alle machines. Naast de grote hoeveelheid koper die wordt gebruikt in motoren, circuits, hydraulische systemen, pneumatische systemen en regelsystemen, een verscheidenheid aan transmissieonderdelen en bevestigingsmiddelen van messing en brons, zoals tandwielen, wormwielen, wormassen, connectoren, bevestigingsmiddelen, torsie-elementen, schroeven, moeren, enz.

Bijna alle onderdelen die ten opzichte van elkaar bewegen in een machine hebben lagers of bussen nodig die gemaakt zijn van slijtvaste koperlegeringen, vooral de cilindervoeringen en glijplaten van grote extruders en smeedpersendie bijna van brons zijn en enkele tonnen kunnen wegen.

Veel elastische elementen worden ook gemaakt van siliciumbrons en tinbrons. Lasgereedschappen, spuitgietmallen en nog veel meer maken gebruik van koperlegeringen.

(2) Metallurgische apparatuur

De metallurgische industrie is een grootverbruiker van elektriciteit en staat bekend als de "elektrische tijger". Bij de bouw van een metallurgische fabriek moeten een grootschalig stroomdistributiesysteem en stroombedieningsapparatuur die afhankelijk is van koper aanwezig zijn.

Bovendien heeft in de pyrometallurgie de continugiettechnologie gedomineerd en voor de belangrijkste onderdelen van de kristallisator worden meestal koperlegeringen met hoge sterkte en hoge thermische geleidbaarheid gebruikt, zoals chroomkoper en zilverkoper.

Voor elektrisch smelten worden watergekoelde smeltkroezen voor vacuümboogovens en vlamboogovens gemaakt van koperen buizen, en verschillende inductieverwarmingsspoelen worden omwikkeld met koperen buizen of speciaal gevormde koperen buizen en gekoeld met water.

(3) Legeringsadditieven

Koper is een belangrijk additief element in koper-ijzer en aluminiumlegeringen. Het toevoegen van een kleine hoeveelheid koper (0,2~0,5%) aan laaggelegeerd constructiekoper kan de sterkte en weerstand tegen atmosferische en mariene corrosie verbeteren.

Door koper toe te voegen aan corrosiebestendig gietijzer en roestvast koper kan de corrosiebestendigheid nog verder worden verbeterd. Hoog-nikkel legeringen met rond 30% koper staan bekend om hun hoge sterkte en corrosiebestendigheid, zoals "Monel legering", die veel gebruikt wordt in de nucleaire industrie.

Veel aluminiumlegeringen met hoge sterkte bevatten ook koper. Door middel van afschrikken en veroudering warmtebehandeling, worden fijne deeltjes neergeslagen en diffuus verdeeld in de legering, waardoor de sterkte aanzienlijk verbetert, bekend als verouderde aluminiumlegering.

De bekendste is duraluminium of hard aluminium, dat een belangrijk constructiemateriaal is voor de productie van vliegtuigen en raketten en koper, mangaan en magnesium bevat.

Toepassingen van koper in de lichte industrie

Lichte industriële producten zijn nauw verbonden met het leven van mensen en hebben een grote verscheidenheid. Door de goede uitgebreide prestaties van koper is het overal te zien in de lichte industrie. Hier zijn een paar voorbeelden:

(1) Airconditioners en koeleenheden

De temperatuurregeling van airconditioners en koeleenheden wordt voornamelijk bereikt door verdamping en condensatie van koperen buizen in warmtewisselaars. De grootte en warmteoverdrachtprestaties van de warmtewisselbuizen bepalen in grote mate de efficiëntie en miniaturisatie van de hele airconditioner en koeleenheid. In deze machines worden koperen buizen met een hoge thermische geleidbaarheid gebruikt.

Onlangs zijn warmtebuizen met interne groeven en hoge lamellen ontwikkeld en geproduceerd met behulp van de uitstekende verwerkingseigenschappen van koper voor gebruik in warmtewisselaars voor airconditioners, koeleenheden, chemische en apparaten voor het terugwinnen van afvalwarmte.

De totale warmtegeleidingscoëfficiënt van de nieuwe warmtewisselaar kan worden verhoogd tot 2-3 keer die van gewone buizen en 1,2-1,3 keer die van buizen met lage vertanding, waardoor 40% koper wordt bespaard en het volume van de warmtewisselaar met meer dan 1/3 wordt verminderd.

(2) Klokken

De meeste werkende onderdelen van klokken, timers en uurwerken die momenteel worden geproduceerd, zijn gemaakt van "klokmessing". De legering bevat 1,5-2% lood en heeft goede verwerkingseigenschappen, waardoor het geschikt is voor massaproductie.

Tandwielen worden bijvoorbeeld gesneden uit lange geëxtrudeerde messing staven en arbors worden gestanst uit strips van overeenkomstige dikte. Uurwerken met gegraveerde patronen, schroeven en verbindingen zijn gemaakt van messing of andere koperlegeringen.

Een groot aantal goedkope horloges is gemaakt van messing (tin-zink-brons) of vernikkeld met nikkel-zilver (wit koper). Sommige beroemde klokken zijn gemaakt van koper en koperlegeringen. De uurwijzer van de Britse "Big Ben" is gemaakt van massief koperen staven en de minutenwijzer is gemaakt van een koperen buis van 14 meter lang.

In een moderne klokkenfabriek zijn koperlegeringen de belangrijkste materialen en deze worden verwerkt met persen en nauwkeurige mallen om 10.000 tot 30.000 klokken per dag te produceren tegen lage kosten.

(3) Vervaardigen van papier

In de snel veranderende maatschappij van vandaag is het papierverbruik hoog. Het oppervlak van het papier ziet er eenvoudig uit, maar het papierproductieproces is zeer complex en vereist veel machines, waaronder koelers, verdampers, kloppers, papiermachines en nog veel meer.

De meeste van deze onderdelen, zoals verschillende warmtewisselbuizen, rollen, klopstaven, halfvloeibare pompen en gaas, zijn gemaakt van koperlegeringen.

De langdradige papiermachine die momenteel gebruikt wordt, spuit bijvoorbeeld de voorbereide pulp op een bewegend gaas met kleine maasgaten (40-60 mazen). Het gaas is geweven van messing en fosforbronzen draden en heeft een grote breedte, meestal meer dan 6 meter, en moet volledig recht worden gehouden.

Het gaas beweegt op een reeks kleine koperen of messing rollen en wanneer natte vezels met pulp erdoorheen gaan, wordt het vocht eronder vandaan gezogen. Het gaas trilt ook om de kleine vezels in de pulp aan elkaar te binden. De maaswijdte van grote papiermachines kan oplopen tot 8,1 meter breed en 30,5 meter lang.

Natte pulp bevat niet alleen water, maar ook corrosieve chemische stoffen die gebruikt worden in het papierproductieproces. Om de papierkwaliteit te garanderen, worden strenge eisen gesteld aan het gaasmateriaal, dat een hoge sterkte, elasticiteit en corrosiebestendigheid moet hebben, eigenschappen die perfect geschikt zijn voor koperlegeringen.

(4) Afdrukken

Koperplaten worden gebruikt voor fotolithografie bij het drukken. Gepolijste koperplaten worden belicht met lichtgevoelige emulsie en vervolgens belicht met fotografische afbeeldingen. De lichtgevoelige koperplaat moet worden verwarmd om de emulsie uit te harden.

Om verweking door verhitting te voorkomen, bevat koper vaak een kleine hoeveelheid zilver of arseen om de verwekingstemperatuur te verhogen. Vervolgens wordt de plaat geëtst om een drukoppervlak te vormen met verspreide concave en convexe punten.

In automatische zetmachines worden koperen lettermallen gebruikt om plaatmodellen te maken, een andere belangrijke toepassing van koper in drukkerijen. Lettermallen worden meestal gemaakt van loodhoudend messing, soms van koper of brons.

(5) Farmaceutische producten

In de farmaceutische industrie worden verschillende stoom-, kook- en vacuümapparaten van zuiver koper gebruikt. Zinkwit koper wordt veel gebruikt in medische instrumenten. Koperlegeringen zijn ook veelgebruikte materialen voor brilmonturen en meer.

Koper voor architectuur en kunst

(1) Pijpleidingsysteem

Door zijn mooie uiterlijk, duurzaamheid, eenvoudige installatie, veiligheid, brandpreventie, gezondheidszorg en vele andere voordelen, hebben koperen waterleidingen een duidelijk prijs-kwaliteitsvoordeel ten opzichte van gegalvaniseerde koperen buizen en kunststof buizen. In woongebouwen en openbare gebouwen wordt koper steeds meer gekozen als het materiaal bij uitstek voor watervoorziening, verwarming, gastoevoer en sprinklersystemen.

In ontwikkelde landen vormen koperen waterleidingsystemen al een groot deel. Het Manhattan Building in New York, naar eigen zeggen het op vijf na hoogste gebouw ter wereld, gebruikt alleen al voor de watervoorziening 60.000 voet (l km) koperen buizen. In Europa wordt veel gebruik gemaakt van koperen leidingen voor drinkwater.

Het gemiddelde verbruik van koperen leidingen voor drinkwater in het Verenigd Koninkrijk is 1,6 kg per persoon per jaar, terwijl dit in Japan 0,2 kg is. Gegalvaniseerde koperen leidingen corroderen gemakkelijk en veel landen hebben het gebruik ervan al verboden. Hong Kong verbiedt het gebruik ervan sinds januari 1996 en Shanghai sinds mei 1998. Het is noodzakelijk dat China het gebruik van koperen leidingsystemen in de woningbouw stimuleert.

(2) Huisdecoratie

In Europa worden koperen platen traditioneel gebruikt voor daken en dakranden. In Scandinavische landen wordt het zelfs gebruikt als muurdecoratie. Koper heeft een goede weerstand tegen atmosferische corrosie, duurzaamheid, recyclebaarheid, uitstekende verwerkbaarheid en een mooie kleur, waardoor het zeer geschikt is voor woningdecoratie.

De toepassing ervan in oude gebouwen zoals kerken schittert vandaag de dag nog steeds, en het gebruik ervan in moderne grootschalige gebouwen, zelfs appartementen en huizen, neemt toe. In Londen bijvoorbeeld heeft het Commonwealth Institute Building, dat de moderne Britse architectuur vertegenwoordigt, een complex dak van koperplaten dat ongeveer 25 ton weegt. Het Crystal Palace Sports Centre, geopend in 1966, heeft een golfvormig dak van 60 ton koper.

Volgens statistieken is het gemiddelde verbruik van koperplaten voor daken in Duitsland 0,8 kg per persoon per jaar, terwijl dit in de Verenigde Staten 0,2 kg is. Bovendien gaat het gebruik van koperen producten voor interieurdecoratie, zoals deurklinken, sloten, scharnieren, leuningen, lampen, wanddecoratie en keukengerei, niet alleen lang mee en is het hygiënisch, maar het voegt ook een elegante sfeer toe en is zeer geliefd bij mensen.

(3) Beeldhouwwerken en ambachten

Er is geen metaal ter wereld dat op grote schaal kan worden gebruikt voor het maken van verschillende ambachten zoals koper, dat van de oudheid tot op de dag van vandaag stand heeft gehouden. In de hedendaagse stedenbouw wordt een groot aantal gegoten koperlegeringen gebruikt om monumenten, klokken, schatkisten, standbeelden, boeddha's en antieke imitaties te maken.

Moderne muziekinstrumenten, zoals fluiten van wit messing en saxofoons van messing, maken ook gebruik van koperen materialen. Verschillende prachtige kunstwerken, goedkope en mooie vergulde of imitatie gouden/zilveren sieraden vereisen ook het gebruik van koperlegeringen met verschillende samenstellingen.

De Tian Tan Boeddha in Hong Kong, voltooid in 1996, is gemaakt van tin, zink en loodbrons, weegt 206 ton en is 26 meter hoog. De South Sea Guanyin Boeddha in Putuo Mountain, provincie Zhejiang, voltooid in 1997, is 20 meter hoog en weegt 70 ton. Het is 's werelds eerste reusachtige koperen standbeeld dat gebouwd is met materialen van imitatiegoud.

Daarna werd in Wuxi een bronzen Sakyamuni Boeddhabeeld met een hoogte van 88 meter voltooid. Grotere Boeddhabeelden zijn in aanbouw op het eiland Hainan, op de Jiu Hua berg en in India en Japan.

(4) Munten

Sinds onze voorouders munten begonnen te gebruiken voor de handel, werden koper en koperlegeringen gebruikt om munten te maken, wat van generatie op generatie is doorgegeven tot op de dag van vandaag. Met de ontwikkeling van moderne activiteiten zoals automatische telefoons die met munten werken, transport en winkelen waar mensen van profiteren, is het gebruik van koper voor de productie van munten in de loop der tijd toegenomen.

Naast het veranderen van afmetingen kunnen verschillende legeringssamenstellingen handig worden gebruikt om munten van verschillende denominaties te maken en van elkaar te onderscheiden door de kleur van de legering te veranderen.

Veel gebruikte munten zijn "zilveren munten" met 25% nikkel, messing munten met 20% zink en 1% tin, en "koperen" munten met kleine hoeveelheden tin (3%) en zink (1,5%). Voor de wereldwijde productie van koperen munten wordt jaarlijks tienduizenden tonnen koper verbruikt.

De Royal Mint in Londen alleen al produceert jaarlijks zevenhonderd miljoen koperen munten, waarvoor ongeveer zevenduizend ton metaal nodig is.

Toepassingen van koper in hightech

Koper heeft niet alleen een breed scala aan toepassingen in traditionele industrieën, maar speelt ook een belangrijke rol in opkomende industrieën en high-tech gebieden. Bijvoorbeeld:

(1) Computers

Informatietechnologie is de voorhoede van hightech. Het is gebaseerd op het gereedschap van de moderne menselijke wijsheid, de computer, om de snel veranderende en enorme zee van informatie te verwerken en te hanteren. Het hart van de computer bestaat uit een microprocessor (inclusief een rekenkundige logische eenheid en een besturingseenheid) en een geheugen.

Deze basiscomponenten (hardware) zijn allemaal grootschalige geïntegreerde circuits, met miljoenen onderling verbonden transistors, weerstanden, condensatoren en andere apparaten verdeeld over kleine chips om snelle numerieke berekeningen, logische bewerkingen en massale informatieopslag uit te voeren.

Deze geïntegreerde circuitchips moeten worden geassembleerd met behulp van loodframes en gedrukte circuits om te kunnen functioneren.

Zoals vermeld in het vorige hoofdstuk "Toepassingen in de elektronica-industrie", zijn koper en koperlegeringen niet alleen belangrijke materialen voor loodframes, soldeer en printplaten, maar spelen ze ook een belangrijke rol bij het onderling verbinden van de minuscule onderdelen van geïntegreerde schakelingen.

(2) Supergeleiding en lage temperatuur

Bij de meeste materialen (behalve halfgeleiders) neemt de elektrische weerstand af als de temperatuur daalt. Wanneer de temperatuur daalt tot een zeer laag niveau, kan de weerstand van bepaalde materialen volledig verdwijnen, wat supergeleiding wordt genoemd.

De maximumtemperatuur waarbij supergeleiding optreedt, wordt de kritische temperatuur van het materiaal genoemd. De ontdekking van supergeleiding heeft een nieuwe grens geopend in het gebruik van elektriciteit.

Met een elektrische weerstand van nul kan een zeer grote (theoretisch oneindige) stroom worden opgewekt met een zeer kleine spanning, waardoor enorme magnetische velden en krachten worden opgewekt, of er is geen afname in spanning of energieverlies wanneer er stroom doorheen gaat. Het is duidelijk dat de praktische toepassingen veranderingen zullen brengen in de menselijke productie en het leven, en het heeft veel aandacht getrokken.

Voor gewone metalen treedt supergeleiding echter pas op wanneer de temperatuur het absolute nulpunt nadert (0K = -273°C), wat in de technische praktijk moeilijk haalbaar is. In de afgelopen jaren zijn enkele supergeleidende legeringen ontwikkeld met hogere kritische temperaturen dan zuivere metalen.

Een Nb3Sn-legering heeft bijvoorbeeld een kritische temperatuur van 18,1K. De toepassing ervan is echter nog steeds sterk afhankelijk van koper. Ten eerste moeten deze legeringen werken bij ultralage temperaturen, die worden bereikt door vloeibaarmaking van gassen zoals vloeibaar helium, waterstof en stikstof, met vloeibaarmakingstemperaturen van respectievelijk 4K (-269°C), 20K (-253°C) en 77K (-196°C).

Koper heeft nog steeds een goede taaiheid en plasticiteit bij zulke lage temperaturen, waardoor het een essentieel constructiemateriaal en pijpleidingtransportmateriaal is bij lage temperaturen.

Bovendien zijn supergeleidende legeringen zoals Nb3Sn en NbTi bros en moeilijk te verwerken tot gevormde materialen, waarvoor koper als bekledingsmateriaal nodig is om ze samen te binden.

Momenteel worden deze supergeleidende materialen gebruikt om sterke magneten te maken in medische diagnostische apparaten zoals MRI en krachtige magnetische scheiders in sommige mijnen. De geplande magneettreinen met snelheden van meer dan 500 km/u vertrouwen ook op deze supergeleidende materialen om de trein op te hangen en de weerstand van het contact tussen wiel en rail te vermijden, waardoor de rijtuigen op hoge snelheid kunnen rijden.

Onlangs zijn er enkele supergeleidende materialen voor hoge temperaturen ontdekt, waarvan de meeste composietoxiden zijn.

Een van de vroegere en meer bekende is loodhoudend koperoxide (YBa2Cu3O7), met een kritische temperatuur van 90K, dat kan werken bij temperaturen van vloeibare stikstof. Momenteel zijn er nog geen materialen ontwikkeld met een kritische temperatuur in de buurt van kamertemperatuur, en deze materialen zijn moeilijk te vormen tot grote blokken, en hun stroomdichtheid die supergeleiding in stand houdt is niet hoog genoeg voor gebruik in toepassingen met hoge elektriciteit. Daarom is verder onderzoek en ontwikkeling nodig.

(3) Ruimtevaarttechnologie

In raketten, satellieten en spaceshuttles vereisen veel kritieke onderdelen ook het gebruik van koper en koperlegeringen, naast micro-elektronische regelsystemen en instrumentatieapparatuur.

De binnenbekleding van de verbrandings- en stuwkrachtkamer van een raketmotor kan bijvoorbeeld gebruik maken van de uitstekende thermische geleidbaarheid van koper voor koeling om de temperatuur binnen het toegestane bereik te houden.

De binnenbekleding van de Ariane 5 raketmotor maakt gebruik van een koper-zilverlegering om 360 koelkanalen te verwerken die tijdens de raketlancering gekoeld worden met vloeibare waterstof. Daarnaast zijn koperlegeringen ook standaardmaterialen die worden gebruikt voor dragende onderdelen in satellietstructuren. Zonnepanelen op satellieten zijn meestal gemaakt van koperlegeringen die verschillende andere elementen bevatten.

(4) Hoge-energiefysica

Het mysterie van de structuur van materie onthullen is een belangrijk fundamenteel wetenschappelijk probleem waar wetenschappers naar streven. Elke stap in de richting van het begrijpen van dit probleem zal belangrijke gevolgen hebben voor de mensheid. Het huidige gebruik van atoomenergie is hier een voorbeeld van.

Het nieuwste onderzoek in de moderne natuurkunde heeft ontdekt dat de kleinste eenheid van materie niet moleculen en atomen zijn, maar quarks en leptonen die miljarden keren kleiner zijn. Onderzoek naar deze fundamentele deeltjes vereist vaak hoge energieën die honderden malen groter zijn dan de nucleaire effecten ten tijde van atoombomexplosies, de zogenaamde hoge-energiefysica.

Zulke hoge energie wordt verkregen door geladen deeltjes over lange afstanden te versnellen in een sterk magnetisch veld, door een vast doelwit te "bombarderen" (hoogenergieversneller) of door twee deeltjesstromen die in tegengestelde richtingen versnellen met elkaar te laten botsen (collider).

Hiervoor wordt koper gebruikt om een sterk magnetisch veldkanaal over lange afstand te maken als wikkelstructuur. Bovendien zijn soortgelijke structuren nodig in apparaten voor gecontroleerde thermonucleaire reacties. Om de warmteontwikkeling door de passage van grote stromen te verminderen, worden deze magnetische kanalen gewikkeld van holle koperen staven om koelvloeistof toe te laten.

De watergekoelde magneet van de beroemde protonensynchrotronversneller van het Europese Laboratorium voor Deeltjesfysica (CERN) bestaat bijvoorbeeld uit ongeveer 300 ton geëxtrudeerd kopermateriaal dat in holle koperen buizen is gewikkeld.

De zware ionenversneller die in 1984 in China werd gebouwd, gebruikte in totaal 46 ton buismateriaal, elk 40 meter lang met een buitendiameter en een binnencirkel. In de later gebouwde positron-elektron botser werden koperen buizen gebruikt met een gewicht van 105 ton.

In het apparaat voor gecontroleerde thermonucleaire reactie dat in China is ontwikkeld, zitten in totaal 16 focusspoelen, die elk zijn omwonden met een 55 meter lange koperen staaf. Het omhulsel is gelast van koperen platen, met daarop koelwaterleidingen gelast. In totaal is er 50 ton koper gebruikt in dit apparaat.

Toepassingen van koperverbindingen

Koperverbindingen zijn onder andere kopersulfaat (pentahydraat, monohydraat en watervrij), koperacetaat, koperoxide en koperoxide, koperchloride en koproxide, koperoxychloride, kopernitraat, kopercyanide, zouten van kopervetzuren, kopercyclohexaancarboxylaten, enz.

Ze hebben brede toepassingen in de landbouw, industrie, geneeskunde, gezondheidszorg en andere gebieden. Kopersulfaat wordt het meest gebruikt en is meestal het pentahydraat kopersulfaat (CuSO4-5H2O), beter bekend als blauwe vitriool vanwege de blauwe kleur. Het wordt vaak gebruikt als grondstof voor de productie van vele andere zouten.

De geschiedenis van het menselijk gebruik van koperverbindingen gaat meer dan 5000 jaar terug, toen de oude Egyptenaren ontdekten dat kopersulfaat een goed beitsmiddel (verfmiddel) was om vlekken te maken.

Volgens de statistieken zijn er momenteel wereldwijd meer dan honderd fabrieken die kopersulfaat produceren, met een jaarlijks verbruik van ongeveer 200.000 ton, waarvan driekwart wordt gebruikt in de landbouw en veeteelt als fungicide.

Toepassingen van koperverbindingen in landbouw en veeteelt

Koperverbindingen zijn effectieve fungiciden die alle ziekten veroorzaakt door schimmels of zwammen kunnen bestrijden. Naast het direct weken van zaden met kopersulfaat, worden verschillende koperzoutmengsels vaak gebruikt in boomgaarden en velden.

De belangrijkste zijn Bordeauxmengsel (kopersulfaat-kalkmengsel) genoemd naar de beroemde Franse wijnstreek en Bourgondiëmengsel (kopersulfaat-sodemengsel), maar ook Paris green en Cuprokill, enz.

Volgens rapporten kunnen koperfungiciden meer dan 300 soorten ziekten voorkomen die vaak voorkomen in meer dan honderd gewassen. Deze gewassen omvatten verschillende meerjarige fruitbomen zoals druiven, sinaasappels, bananen, appels, peren, perziken, etc.; economische gewassen zoals koffie, rubber, katoen, suikerbieten, etc.; granen zoals tarwe, rijst, maïs, gerst, haver, etc.; bonen, tomaten, aardappelen, sla, enzovoort.

Koper is ook een noodzakelijke spoorvoedingsstof voor een gezonde groei van gewassen en vee. Over het algemeen is het zo dat wanneer het beschikbare kopergehalte in landbouwgrond minder is dan 2 ppm (1 ppm is één procent), gewassen een kopertekort krijgen en een lagere opbrengst of zelfs geen groei vertonen. Ook wanneer het beschikbare kopergehalte in weidegrond minder is dan 5 ppm, zal het vee lijden aan kopertekort.

Momenteel heeft het wijdverbreide gebruik van meststoffen met weinig of geen koper, als gevolg van intensieve hoogproductieve bewerkingen, geleid tot landdegradatie en het toenemende probleem van kopertekort wereldwijd.

Om kopertekort te corrigeren en te voorkomen, moeten koperzouten tijdig worden toegevoegd. Ze kunnen direct worden toegevoegd of gemengd met stikstof- en fosforrijke meststoffen, worden toegepast om de bodemkwaliteit te verbeteren voor een langdurig effect, of jaarlijks op de zaailingen van gewassen worden gesproeid. Voor vee kan koperzout, naast het verbeteren van grasland, worden gemengd in voer of direct worden ingespoten bij vee met kopertekortsymptomen.

Kopersulfaat is ook een groeibevorderaar voor varkens en kippen, die hun eetlust kan verbeteren en de voedselconversie kan bevorderen. Het mengen van 0,1% kopersulfaat in voer kan de gewichtstoename van varkens en vleeskuikens aanzienlijk bevorderen. Koperionen hebben sterke desinfecterende en steriliserende effecten en kunnen de verspreiding van sommige veel voorkomende veeziekten voorkomen.

Een kleine hoeveelheid koper in water (minder dan lppm) kan bijvoorbeeld slakken doden, inclusief de slakken die gastheer zijn van de bloedwormparasiet, waardoor leverwormziekte wordt voorkomen die gemakkelijk voorkomt bij tropische en gematigde dieren. Kopersulfaat kan ook worden gebruikt om hokken te desinfecteren om de verspreiding van voetrot bij runderen en schapen te voorkomen, evenals erysipelas bij varkens en dysenterie bij runderen.

Daarnaast kunnen koperzouten worden toegevoegd om vervelende groene algen in vijvers, rijstvelden, kanalen en rivieren te elimineren. Koperzouten kunnen ook worden gebruikt als schimmelremmers en conserveringsmiddelen voor het bewaren van granen, fruit en groenten. Een handige methode is om ze in te pakken met in koperzout gedrenkt papier.

Toepassingen van koperverbindingen in de industrie

Koperverbindingen hebben uiteenlopende toepassingen in de industrie en worden min of meer op elk gebied gebruikt. Hier zijn enkele voorbeelden:

Kopersulfaat is een veelgebruikt beitsmiddel in verfprocessen om de duurzaamheid en wasbestendigheid van glans te verbeteren en wordt veel gebruikt in de textiel- en leerindustrie. Koperverbindingen hebben kleuren zoals blauw, groen, rood, zwart, enz. en kunnen worden gebruikt als kleurstoffen voor glas, keramiek, cement en email. Ze zijn ook bestanddelen van bepaalde haarkleurstoffen.

Kopernitraat toegevoegd aan vuurwerk produceert groen licht, enz. Verf met toegevoegde koperverbindingen heeft aangroeiwerende eigenschappen. Sommige organische koperverbindingen zijn effectieve conserveringsmiddelen die worden gebruikt om corrosie te voorkomen in pulp, hout, houtproducten, canvas en andere stoffen.

Bepaalde koperverbindingen zijn belangrijke chemische stoffen bij de productie van rubber, aardolie en synthetische vezels en spelen een rol bij katalyse en zuivering.

Kopersulfaatelektrolyt wordt gebruikt voor koperplateren, het produceren van elektrolytische koperfolie en het zuiveren van koper.

In de mijnbouw wordt kopersulfaat gebruikt als activator voor flotatie van mineralen zoals lood, zink, aluminium en goud.

Toepassingen van koperverbindingen in de menselijke gezondheid

Koper is een essentiële spoorvoedingsstof voor de menselijke gezondheid, die belangrijk is voor het bloed, het centrale zenuwstelsel en het immuunsysteem, de ontwikkeling en functie van haar, huid en botweefsel, maar ook voor inwendige organen zoals de hersenen, de lever en het hart.

Koper wordt voornamelijk via de dagelijkse voeding opgenomen. De Wereldgezondheidsorganisatie beveelt aan dat volwassenen 0,03 milligram koper per kilogram lichaamsgewicht per dag binnenkrijgen om gezond te blijven.

Zwangere en jonge kinderen moeten de hoeveelheid verdubbelen. Kopertekort kan verschillende ziekten veroorzaken, en om het aan te vullen kunnen kopersupplementen en -pillen worden ingenomen. Koperionen kunnen desinfecteren en steriliseren en zijn nuttig voor ziektepreventie en hygiëne.

Ze kunnen bijvoorbeeld bacteriën zoals E. coli en dysenterie in water doden, slakken en naaktslakken elimineren die schistosomiasis verspreiden en muggenlarven die malaria verspreiden.

Ze kunnen ook worden gebruikt in zwembaden om besmetting door groene algen en de verspreiding van voetschimmel via de vloer, enz. te voorkomen. Koperverbindingen kunnen worden gebruikt om bepaalde ziekten te behandelen. Het is bekend dat het dragen van een koperen ring artritis kan behandelen.

Kopersulfaten worden in sommige westerse landen gebruikt om longaandoeningen en geestesziekten te behandelen, terwijl ze in sommige Afrikaanse en Aziatische landen worden gebruikt om zweren en huidaandoeningen te behandelen. Momenteel worden er koperhoudende medicijnen ontwikkeld.