Основные свойства меди: Электротехническая медь, основные характеристики

Медь и ее сплавы — Материалы и свойства

Автор Admin На чтение 2 мин. Просмотров 31 Опубликовано 2021-12-16

Медь – мягкий пластичный металл красного (в изломе розового) цвета. Обладает высокой электропроводностью и вязкостью, из-за которой плохо обрабатывается резанием, коррозиестойка в атмосфере, бензине, воде. Свойства меди зависят от наличия примесей. Вредные примеси – свинец, висмут, сера, фосфор снижают электро- и теплопроводность, а также механические свойства меди. Так, свинец и висмут делают медь ломкой, а сера вызывает хрупкость на холоде.

Основные марки меди: М000, М00, MO, M1. Производится она в виде слитков, полос, лент, прутков, труб, проволоки, катодов.

Сплавы меди – первые металлические сплавы, созданные человеком. Их подразделяют на латунь (сплав с цинком), бронзу (сплав с различными элементами, кроме цинка и никеля), медно-никелевые сплавы.

Содержание

1. Латунь
2. Бронза
3. Мельхиор и нейзильбер

Латунь

Латунь – сплав меди с цинком, содержащий до 50 % (чаще до 20 %) цинка. Латунь может быть следующих марок: Л96, Л90, Л80, Л68 и др. Здесь цифра после Л означает процентное содержание меди (остальное приходится на цинк). Специальные латуни, кроме цинка, содержат и другие легирующие элементы: алюминий, свинец, никель, марганец и олово.)

Латунь поставляют в виде слитков, поковок, листов, лент, прутков, труб, трубок, проволоки и других форм, из которых изготавливают арматуру, подшипники, детали машин и приборов, крепежные изделия.

Бронза

Бронза – двух- или многокомпонентный сплав меди с различными элементами. Двойные сплавы, кроме меди, содержат один из металлов, соответствующий названию бронзы. Бронзы подразделяют на оловянис- тые и безоловянистые. К последним относятся алюминиевые, свинцовые, бериллие- вые„ а также многокомпонентные бронзы.

Бронзы превосходят латуни по прочности, коррозионной стойкости и литейным свойствам. Изделия из них вырабатывают литьем. Маркируют бронзы, как и латуни, по начальным буквам сплава и легирующего элемента. Например, бронза марки Бр.А7 содержит 7 % алюминия (остальное – медь).

В зависимости от свойств бронз из них изготавливают паро- и водопроводную арматуру, подшипники, шестерни, пружины.

Медно-никелевые сплавы представлены мельхиором и его заменителем – нейзильбером.

Мельхиор и нейзильбер

Мельхиор – сплав меди с никелем (19 %), железом (0,8 %) и небольшим количеством кобальта. Мельхиор марки MH-19 содержит, кроме меди, 19 % никеля и десятые доли процента кобальта.

Нейзильбер (новое серебро) – тройной сплав меди, никеля и цинка. Нейзильбер марки МНЦ 15-20 содержит 15 % никеля и 20 % цинка.

Из медно-никелевых сплавов изготавливают прокат в виде труб, проволоки , полос, лент, широко используемых в машиностроении для изготовления ответственных деталей машин, приборов, аппаратуры и т. п.

Добыча меди: способы, обогащение и применение

Блестящий металл розового цвета, обладающий высокой пластичностью – вот что такое медь. Минерал отличается высокой электро- и теплопроводностью, хорошо поддаётся механической обработке и образует множество соединений с другими металлами, достаточно широко востребованными в хозяйственной деятельности человека. Кроме того, медь отличается высокой коррозионной стойкостью.

Содержание

• Разновидности медных руд
• Природные минералы, содержащие медь
• Добыча медной руды
  • В карьере
  • В шахтах
  • Бурение скважин
• Получение меди
  • Пирометаллургический метод
  • Гидрометаллургический метод
  • Электролизный метод
• Области применения
• Месторождения в России и мире
• Мировые запасы
• Страны, добывающие медь

Её плотность составляет – 8890 кг/м³.

Температура плавления равняется 1083⁰C.

Разновидности медных руд

Существует девять геологических видов медных руд, имеющих промышленное значение:

• Железно-никелевые руды, залегающие в магматических горных породах.
• Медистые песчаники и сланцы. Стратиформные запасы составляют 30% запасов меди и поэтому занимают второе место в данном списке.
• Медно-никелевые. Залежи отличаются разнообразием форм с крупными вкраплениями искомого металла.
• Медно-порфировые. Они являются безусловными лидером и обеспечивают 40% мировой добычи меди.
• Карбонатитовые. Уникальны тем, что имеется всего лишь одно месторождение в мире, кроме того в их составе присутствуют щелочные соединения.
• Кварцево-сульфидные. Существенной роли в обеспечении добычи не играют.
• Самородные. Располагаются в местах окисления рудников медно-сульфидных руд.
• Скарновые. Размещаются среди известняков и отличаются крайней неоднородностью морфологической структуры.

Медь в перечисленном списке руд бывает представлена в сульфидной, оксидной или смешанной форме, что определяет соответствующие разновидности залежей. По виду своего строения в породах залежи подразделяются на вкраплённые, массивные и сплошные текстуры. В ближайшей перспективе этот список могут пополнить руды, залегающие на дне морей, океанов, а также конкреции урановых месторождений.

Природные минералы, содержащие медь

В природе существую 250 медесодержащих минералов, однако практическое использование находят не более 20. Список самых распространённых из них с указанием процентного содержания меди:

• Самородная медь – 88-100%.
• Куприт – 88,8%.
• Тенорит – 79,9%.
• Хальзокин – 79,8%.
• Ковеллин – 66,5%.
• Борнит – 52-65%
• Атакамит – 59,5%.
• Малахит – 57,4%.
• Брошантит – 56,2%.
• Азурит – 55,3%.
• Блеклые руды – 22-53%.
• Энаргит – 48,3%.
• Хризоколла – 32,8-40,3%.
• Халькопирит – 34,5%.
• Кубанит – 22-24%.

Добыча медной руды

Медь – один из самых первых металлов, освоенных человечеством. В самом начале его добывали, собирая самородки, а затем научились извлекать из руд. С годами технологии добычи полезных ископаемых совершенствовались. Но определяющим фактором при выборе способа добычи, всегда являлась и является глубина расположения залежей. Впрочем, существуют специально разработанные стандарты, учитывающие множество факторов и позволяющие выбрать наиболее удачное с экономической точки зрения решение, в плане выбора рабочей глубины разработки и применяемых технологий.

В карьере

В случае размещения пласта осваиваемого минерала на глубине не более 500 м, наиболее целесообразным является открытый способ добычи. Именно с его помощью извлекается большая часть медных руд. Несмотря на ряд проблем, связанных с освоением значительной площади, перемещением огромных масс пустой породы, привлечением значительного количества технических средств и вредным воздействием на окружающую среду, способ отличается достаточно высокой эффективностью и отсутствием значительных потерь полезного ископаемого. Соотношение выхода металла на добываемую руду составляет: 1:200.

Проведя предварительные геологические исследования в месте будущего карьера или разреза, производится съём и удаление в отвалы верхних слоёв породы. Очень часто это сопровождается бурением твёрдых скальных массивов и взрывными работами. Ископаемый минерал извлекается слоями с дальнейшей разработкой новых массивов. Руда забирается ковшевой техникой (экскаваторами, погрузчиками) и грузится в транспортные средства (конвейера, самосвалы) для перевозки на перерабатывающие предприятия.

В шахтах

Если искомая руда располагается на глубине порядка 1 км, то в дело идёт закрытый способ добычи, то есть – строительство шахты и организация вертикальных, наклонных или горизонтальных выработок. Используя горнопроходческую технику и буровое оборудование, разрабатываются медесодержащие слои. После чего добытая порода загружается и извлекается на поверхность. Для этого подземные сооружения оснащаются лифтами, подъёмным оборудованием, железнодорожными путями.

Медь

Способ достаточно затратный, но в то же время обеспечивающий доступ к глубокозалегающим месторождениям.

Бурение скважин

Существует и третий метод добычи медных руд – с помощью закачки выщелачивающих растворов кислот и щелочей вглубь заранее пробуренной скважины. В результате чего получается полужидкая смесь, извлекаемая на поверхность мощными насосами, подвергаемая в дальнейшем переработке.

Получение меди

После добычи руды возникает следующая проблема: как извлечь из неё необходимый материал? Существует несколько способов.

Одна из древнейших технологий заключалась в сжигании малахитовых руд с ограниченным доступом воздуха. Размещённая в горшках масса, смешанная с углём, сгорала, выделяя при этом угарный газ. Что приводило к достижению желаемого результата – получению достаточно чистой для своего времени меди.

Понятно, что за прошедшие века методы и способы переработки руд претерпевали серьёзные изменения движимые целью достижения наиболее оптимальных результатов при любом виде первичного сырья. Вот почему современная металлургия базируется на трёх основных способах получения меди.

Пирометаллургический метод

Основанный на проведении высокотемпературных процессов, пирометаллургический метод как нельзя лучше подходит для сульфидных руд, подчас достаточно бедных в отношении концентрации меди. Он позволяет извлекать металл даже при содержании его в 0,5%.

Но прежде всего исходное сырьё подвергается обогащению в процессе флотации. Суть его заключается в тщательном измельчении руды, заливке её водой, добавлении туда сложных органических флотореагентов. Они обволакивают частицы минерала, содержащие в своём составе сплавы меди, придавая им несмачиваемость.

На втором этапе этого процесса в растворе создаётся пена, пузырьки которой забирают покрытые органикой частицы. Происходит это под воздействием потока воздуха, в результате чего образования всплывают на поверхность, откуда в дальнейшем забираются. Насыщенная медными соединениями пена собирается, отжимается и высушивается.

После чего полученный концентрат подвергают обжигу при температуре 1400⁰ C. Это необходимо для удаления серы и окисления сульфидов. Затем производят высокотемпературную (14 000⁰ – 15 000⁰C) плавку в шахтных печах для получения сплава железа и меди – штейна. Далее в процессе бессемеровской плавки в конвертере под воздействием кислорода получают оксид, а затем и саму черновую медь, содержащую в себе 90,95% металла. При этом сера переходит в кислотный остаток, а железо – в силикатный шлак.

Получить из черновой субстанции чистую медь можно с помощью:

• огневого рафинирования,
• электролиза,
• экзотермической реакции восстановления под воздействием водорода.

Гидрометаллургический метод

Для извлечения меди и ряда других металлов из полиметаллических руд, содержащих в своём составе менее 0,5% искомого минерала, применяют гидрометаллургический метод.

Добытые минералы растворяют с помощью неконцентрированной серной кислоты или аммиака. Из образовавшихся жидкостей в процессе реакции вытеснения получают медь. Для проведения реакции используется металлическое железо.

Электролизный метод

Метод предназначен для получения чистой меди в процессе электролитической реакции.

Его технология заключается в изготовлении чистых медных тонких листовых катодов и толстых пластинчатых анодов из черновой меди. Помещённые затем в ванну, заполненную медным купоросом, они вступают в реакцию под воздействием электрического тока. Происходит растворение меди на анодах и её осаждение на катодах. Освободившиеся примеси удаляют химическими методами.

Медные трубы

Области применения

Отраслей, где находит своё применение этот древнейший из металлов, множество:

• Металлургия. Именно эта отрасль выпускает множество готовых изделий в виде

• проката: листов, плит, лент, труб, прутков, шин, проволоки;
• сплавов: бронзы, латуни, мельхиора, константана, манганина нейзельбера.

Те и другие изделия, и промежуточные материалы находят широкое применение в технических отраслях, при производстве вооружений, в декоративно-прикладном искусстве. Отличительными особенностями сплавов являются – сохранение механических свойств, высокий уровень скольжения в парном сочетании и антикоррозийная устойчивость.

• Машиностроение. Здесь используется значительная часть медесодержащей продукции, полученной в результате металлургических процессов. Это – высокопрочные сплавы с алюминием, оловом, кремнием, цинком. А также разнообразные детали машин и механизмов. Одним из направлений является изготовление твёрдых припоев, опять же находящих применение в машиностроительной отрасли.
• Химия. Катализатором процесса полимеризации ацетилена выступает опять же медь.
• Электротехника. Благодаря высокой электрической проводимости, этот металл стал незаменим в качестве проводника при изготовлении шин, кабелей, проводов, дорожек печатных плат. Они, в свою очередь, входят в состав множества электротехнических изделий, где также присутствуют медные элементы конструкций и сплавы данного металла. Кроме того, медь находит использование в химических источниках тока и при изготовлении высокотемпературных сверхпроводящих материалов.
• Энергетика. Одним из важных направлений использования меди является изготовление на её основе труб, являющихся составной частью систем газоснабжения, водоснабжения, отопления, охлаждения, кондиционирования и обеспечения технологическими жидкостями.
• Ювелирное дело. Специфика изготовления драгоценных изделий, служащих в качестве украшений, требует сочетания целого ряда противоречивых факторов. Чтобы придать прочность золоту, в него добавляют медь. Податливость материала не уменьшается, а срок службы и устойчивость к механическим воздействиям – существенно возрастают.

Месторождения в России и мире

На территории России существует немало достаточно крупных месторождений медных руд:

• Аллареченское, Мончегорское, Печенга – Мурманская область.
• Гайское – Оренбургская область.
• Михеевское, Томинское – Челябинская область
• Юбилейный, Сибайское, Подольское, Западно-Озёрное, Учалинское, Ново-Учалинское, Октябрьское – Республика Башкортостан.
• Быстринское и Удоканское – Забайкалье.
• Октябрьское, Талнахское – Красноярский край.

На карте мира выделяются следующие месторождения этого полезного ископаемого:

• Чукикамата, Эскондида, Кольяуаси, Антамина, Эль-Тесоро – Чили.
• Бингем­-Каньон, Кивино, Пэблл – США.
• Вале-Салобу – Бразилия.
• Нурказган – Казахстан.
• Ую-Толгой – Монголия.
• Гразберг – Индонезия.

Мировые запасы

Запасы меди по странам мира на 2018 год оценивались такими цифрами:

• Чили – 170 млн. тонн.
• Австралия – 88 млн. тонн.
• Перу – 83 млн. тонн.
• Россия – 61 млн. тонн.
• Индонезия – 51 млн. тонн.
• Мексика – 50 млн. тонн.
• США – 48 млн. тонн.
• Китай – 26 млн. тонн.
• Конго – 20 млн. тонн.
• Замбия – 19 млн. тонн.
• Остальные страны мира – 210 млн. тонн.

Страны, добывающие медь

Лидирующие позиции в мировой добыче меди (данные 2018 года в количественном выражении добытого металла за год) занимают:

• Чили – 5,8 млн. тонн.
• Перу – 2,4 млн. тонн.
• Китай – 1,6 млн. тонн.
• США – 1,2 млн. тонн.
• Конго – 1,2 млн. тонн.

Судя по оценкам специалистов, общий объём, пока что неизведанных, запасов меди в мире составляет 3,5 млрд. тонн. Этих запасов должно хватить на ближайшие полтора столетия.

Автор:
Юрий Флоринских
Все статьи этого автора

Последние статьи автора:
Крупнейшие производители молока и молочной продукции в мире Алмазы: свойства, способы добычи и применение

Медь и ее свойства

Дом |
Бесплатные практические тесты

Основными рудами меди являются медный колчедан (CuFeS ₂ ), куприт (Cu ₂ O), сульфид меди (I) (Cu ₂ S) и малахит (CuCO ₃ . Cu(OH) _{). 2} ).

Медь очень стабильна на воздухе, поэтому ее можно свободно найти в виде металла в нескольких местах.

Добыча меди

Руда, из которой обычно добывают медь, представляет собой медный колчедан CuFeS ₂ . Сначала его концентрируют в процессе флотации, а затем обжигают на воздухе для получения сульфида меди (I).

2CuFeS _2(т) + 4O _2(г) → Cu2S _(т) + 3SO _2(г) + 2FeO _(т)

Добавление SiO ₂ и нагревание в отсутствие воздуха удаляет оксид железа(II) в виде шлака триоксосиликата(IV) железа(II), FeSiO ₃ . Затем остается сульфид меди(I), Cu ₂ S.

Медь извлекают из Cu ₂ S нагреванием в регулируемой подаче воздуха.

Cu ₂ S _(с) + O _2(г)
→ 2Cu _(т) + SO _2(г)

Примечание:

*Подача воздуха должна регулироваться, так как медь может реагировать с кислородом с образованием оксидов.

*Производимая медь очень нечистая, поэтому она
очищают с помощью электролитических средств. Анодом служит нечистая медь, а катодом служит полоска чистой меди.

Электролит — раствор CuSO ₄ —
см. более подробную информацию об этом процессе здесь:
электролитический
Ячейки

Свойства меди (физ.
и химическая)

Медь проявляет следующие физические и химические
свойства:

Физические свойства

1. Медь представляет собой мягкое твердое вещество красного цвета с блеском.

2. Плотность 8,95 г/см ³ .

3. Он очень податлив и пластичен.

4. Обладает относительно высокой прочностью на растяжение.

5. Температура плавления 1080 ^o С.

6. Это очень хороший проводник тепла и электричества.

Химические свойства

Медь, серебро и золото часто называют элементами чеканки, потому что они используются для изготовления монет в мире из-за того, что они
не реакционноспособны и устойчивы к коррозии.

1. Воздействие воздуха — медь очень устойчива на чистом воздухе (напомним, что медь менее реакционноспособна, стоя в ряду реакционной способности значительно ниже).

На влажном воздухе постепенно покрывается зеленым налетом основного сульфата меди(II), CuSO ₄ .3Cu(OH) ₂ и карбоната. При воздействии влажного морского воздуха на нем образуется налет основного хлорида.

Медь при нагревании на воздухе легко окисляется с образованием оксида меди (II) (черного цвета).

2Cu _(т) + O _2(г) → 2CuO _(т)

2. С кислотами — медь не вытеснит водород разбавленных кислот (будучи ниже водорода в ряду активности).

Поэтому он не реагирует с разбавленной HCl или H ₂ SO ₄ . Однако медь реагирует с растворами
окисляющие кислоты, такие как HNO ₃ и горячая конц. H ₂ SO ₄ .
С HNO ₃ – концентрация кислоты будет определять образующиеся продукты.

С горячей конц. HNO ₃ — образуются оксид азота(IV) и соль триоксонитрата(V) меди(II).

Cu _(с) + 4HNO _3(водн.) → Cu(NO ₃ ) _2(водн.) + 2H ₂ O _(л) + 2NO _2(г)

С разбавленной HNO ₃ образуются оксид азота(II) и соль триоксонитрата(V) меди(II).

3Cu _(т) + 8HNO _3(водн.) → 3Cu(NO ₃ ) _2(водн.) + 4H ₂ O _(л) + 2NO

01

С горячей конц. H ₂ SO ₄ — CuSO ₄ формируется и SO ₂ освобождается.

Cu(т) + 2H ₂ SO _4(водн.) → CuSO _4(водн.) + 2h3O _(л) + SO _2(г)

Соль CuSO ₄ кристаллизуется в виде синего пентагидрата.
— CuSO ₄ .5H ₂ О

Примечание: реакция между металлической медью и H ₂ SO ₄ происходит только при горячей и концентрированной кислоте.

Со щелочами — медь не вступает в реакцию со щелочами.

Применение CuSO

₄

CuSO ₄ можно использовать следующим образом:

(1). В качестве фунгицида для опрыскивания винограда, цитрусовых деревьев и картофеля.

(2). При производстве некоторых пигментов.

(3). При приготовлении промывок, таких как «Бордоская смесь».

(4). В гальванике.

(5). В окрашивании.

(6). При получении других соединений меди.

(7). Для сохранения древесины.

Тест на ион меди(II), Cu

²⁺

Растворы солей меди(II) обычно синего цвета. Следующие тесты выявят и подтвердят их:

1. Тест на пламя. Соли меди(II) горят в несветящемся пламени, образуя голубовато-зеленый цвет.

2. С гидроксидом натрия — при добавлении нескольких капель NaOH к раствору соли Cu ²⁺ образуется голубой студенистый осадок.

Осадок нерастворим в избытке NaOH.

Cu ²⁺ _(водн.) + 2NaOH _(водн.)
→ Cu(OH) _2(т) + 2Na ⁺ _(водн.)

3. С водным раствором аммиака — выпадает синий осадок. Синий осадок фактически представляет собой гидроксид меди(II), Cu ²⁺ _(водн.) + 2OH ^— _(водн.)
→ Cu(OH) _2(т)
который будет растворяться в избытке водного аммиака, давая темно-синий раствор.

Cu(OH) _2(т) + 4NH ₄ ⁺ _(водн.) + 4OH ^— _(водн.)
→ Cu(NH ₃ ) ₄ ²⁺ _(водн.) + 2OH ^— _(водн.) + 4H ₂

0 9

_(л)

Использование меди

(1). Медь, будучи очень хорошим проводником электричества, а также пластичностью, используется для изготовления электрических проводов.

(2). Используется в металлоконструкциях, сантехнических и кровельных работах.

(3). При изготовлении различных сплавов огромного применения.

(4). Используется для изготовления монет.
 

Свойства и применение меди. Введение.

Свойства и применение меди. Введение.

Рисунок 7. Антибактериальные и коррозионностойкие свойства меди делают ее идеальной для изготовления сосудов для пивоварения.	Corrosion resistant Copper is low in the reactivity series. Это означает, что он не склонен к коррозии. Опять же, это важно для его использования для труб, электрических кабелей, кастрюль и радиаторов. Однако это также означает, что он хорошо подходит для декоративного использования. Украшения, статуи и части зданий могут быть изготовлены из меди, латуни или бронзы и оставаться привлекательными на протяжении тысячелетий. Antibacterial Copper is a naturally hygienic metal that slows down the growth of germs such as E-coli (the “burger бактерия»), MRSA (больничная «супербактерия») и легионелла. Это важно для таких применений, как приготовление пищи, больницы, монеты (см. биоцидную медь), дверные ручки и водопроводные системы.
Picture 8. Brazing copper pipes to make a strong joint. Латунь может быть отполирована до золотистого цвета.	Easily joined Copper can be joined easily by soldering or brazing. Это полезно для трубопроводов и для изготовления герметичных медных сосудов. . Это означает, что из него можно легко сформировать трубы и протянуть провода. Медные трубы легкие, поскольку могут иметь тонкие стенки. Они не подвержены коррозии, и их можно согнуть, чтобы они подходили по углам. Трубы можно соединять пайкой, и они безопасны при пожаре, поскольку не горят и не поддерживают горение. Tough Copper and copper alloys are tough. Это означает, что они хорошо подходили для использования в качестве инструментов и оружия. Представьте себе радость древнего человека, когда он обнаружил, что его тщательно сформированные наконечники стрел больше не разбиваются при ударе. Свойство ударной вязкости жизненно важно для меди и медных сплавов в современном мире. Они не разбиваются при падении и не становятся хрупкими при охлаждении ниже 0 °C. Non magnetic Copper is non magnetic and non sparking. Из-за этого он используется в специальных инструментах и ​​военных приложениях. 33659 22 Привлекательный цвет Медь и ее сплавы, такие как латунь, используются для изготовления ювелирных изделий и украшений. Они имеют привлекательный золотистый цвет, который зависит от содержания меди. Они обладают хорошей устойчивостью к потускнению, благодаря чему прослужат долго.
Picture 10. Roll over the properties above to see which metals give copper alloys those properties.	Alloys easily Copper can be combined with other metals to make alloys. Наиболее известны латунь и бронза. Хотя медь обладает отличными электрическими и термическими свойствами, для многих промышленных применений ее необходимо закаливать и укреплять. Поэтому его смешивают с другими металлами и плавят. Жидкие металлы образуют растворы, которые при затвердевании называются сплавами. Некоторые медные сплавы: латунь : медь + цинк бронза : медь + олово медно-никелевый сплав : медь + никель Сплавы тверже, прочнее и жестче, чем чистая медь. Их можно сделать еще прочнее, оббив их молотком — процесс, называемый нагартовкой . В древние времена первые сплавы можно было делать при температуре костра. Это привело к бронзовому веку. (см. сплавы и монеты и извлечение меди)
Picture 11. Published by admin View all posts by admin