Из чего состоит медь: Из чего состоит медь состав

Из чего состоит медь состав

Медь, относимая по классификации к цветным металлам, стала известной в глубокой древности. Ее производство человек освоил раньше, чем железо. Это объяснимо как частым ее нахождением на земной поверхности в доступном состоянии, так и относительной легкостью производства меди путем извлечения ее из соединений. Свое название Cu она получила от острова Кипра, где древняя технология производства меди получила большое распространение.

Благодаря своей высокой электропроводимости (медь из всех металлов – вторая после серебра) она считается особенно ценным электротехническим материалом. Хотя электропровод, на который ранее шло до 50% мирового производства меди, сегодня чаще всего изготовляют из более доступного алюминия. Медь, наряду с большинством прочих цветных металлов, считается все более дефицитным материалом. Это связано с тем, что сегодня называются богатыми те руды, что содержат около 5% меди, а основная ее добыча ведется переработкой 0,5%-ных руд. В то время как в прошлые века эти руды содержали от 6 до 9% Cu.

Медь относят к тугоплавким металлам. При плотности в 8,98 г/см3 ее температуры плавления и кипения составляют соответственно 1083°C и 2595°C. В соединениях она обычно присутствует с валентностью I или II, реже встречаются соединения с трехвалентной медью. Соли одновалентной меди чуть окрашенные или совсем без цвета, а двухвалентная медь дает своим солям в водном растворе характерную окрашенность. Чистая медь представляет собой тягучий металл красноватого или розового (на изломе) цвета. В просвете тонкогом слоя она может казаться зеленоватой или голубой. Большинство соединений меди имеют такие же цвета. Этот металл присутствует в составе множества минералов, из них при производстве меди в России применяют только 17. Самое большое место в этом отводится сульфидам, самородной меди, сульфосолям и карбонатам (силикатам).

В сырье заводов по производству меди помимо руд входят еще медные сплавы из отходов. Чаще всего они включают от 1 до 6% меди в соединениях серы: халькозине и халькопирите, ковелине, гидрокарбонатах и оксидах, медном колчедане. Также руды, наряду с пустой породой, включающей карбонаты кальция, магния, силикатов, пирит и кварц, могут содержать компоненты таких элементов, как: золото, олово, никель, цинк, серебро, кремний и др. Не считая самородных руд, включающих медь в доступном виде, все руды подразделяются на сульфидные или окисленные, а также смешанные. Первые получаются как результат реакций окисления, а вторые считаются первичными.

Способы производства меди

Среди способов производства меди из руд с концентратами выделяют пирометаллургический метод и гидрометаллургический. Последний не получил широкого распространения. Это продиктовано невозможностью одновременного с медью восстановления прочих металлов. Он используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди. Отличаясь от него, пирометаллургический способ позволяет разработку любого сырья с извлечением всех компонентов. Очень эффективен он для подвергающихся обогащению руд.

Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации. При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу. Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.

Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн. Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600ºС. Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.

Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую – окислы кремния, железа, алюминия и кальция. Переработку концентратов в сплав штейн ведут при помощи электрической либо отражательной печей различных видов. Чисто медные либо сернистые руды лучше плавить с помощью шахтных печей. К последним также стоит применить медно-серное плавление, позволяющее улавливать газы, одновременно извлекая серу.

В специальную печь небольшими порциями загружаются медные руды с кокс, а также известняки и оборотные продукты. Верхняя часть печи создает восстановительную атмосферу, нижняя часть – окислительную. По мере расплавления нижнего слоя масса медленно спускается вниз для встречи с разогретыми газами. Верхняя часть печи нагрета до 450 ºС, а температура отходящих газов составляет 1500 ºС. Это необходимо при создании условий очищения от пыли еще до того, как начнется выделение паров с серой.

В результате такой плавки получают штейн, включающий от 8 до 15% меди, шлак, главным образом содержащий известь с железным силикатом, а еще колошниковый газ. Из последнего после предварительного осаждения пыли удаляют серу. Задача увеличения в штейн-сплаве процента Cu при производстве меди в мире решается применением сократительной плавки. Она заключается в помещении в печь наряду со штейном кокса, флюса из кварца, известняка.

При нагревании смеси происходит процесс восстановления медных окисей и железных оксидов. Сплавляемые друг с другом железные и медные сульфиды составляют штейн первоначальный. Расплавляемый железный силикат при стекании вдоль поверхностей откосов принимают в себя прочие компоненты, пополняя шлак. Результатом такой плавки является получение обогащенного штейна со шлаком, включающих медь до 40% и 0,8% соответственно. Драгоценные металлы, такие как серебро с золотом, почти не растворяясь в сплаве шлака, целиком оказываются в сплаве штейна.

Производство черной и рафинированной меди

В ходе добычи черновой меди производством предусмотрено продувание штейн-сплава в конвертере бокового дутья воздухом. Это необходимо, чтобы окислить соединенное с серой железо и перевести его в состав шлака. Данная процедура называется конвертированием, она подразделяется на две стадии.

Первая состоит в изготовлении белого штейна посредством окисления железного сульфида с помощью флюса из кварца. Скапливающийся шлак удаляют, а на его место помещают очередную порцию первоначального штейна, восполняя постоянный объем его в конвертере. При этом в конвертере по ходу удаления шлака остается только белый штейн. Он содержит преимущественно сульфиды меди.

Следующей частью процесса конвертирования служит непосредственное изготовление черновой меди посредством переплавки белого штейна. Она получается путем окисления медного сульфида. Получаемая в ходе продувания медь черновая состоит уже на 99% из Cu с незначительным добавлением серы и различных металлов. При этом она еще не годится для технического использования. Поэтому после конвертирования к ней обязательно применяют метод рафинирования, т. е. очищения от примесей.

В производствах рафинированной меди требуемого качества медь черновая подвергается сначала огневому, потом электролитическому воздействию. Посредством его вместе с исключением ненужных примесей получают также содержащиеся в ней ценные компоненты. Для этого черновую медь на огневой стадии погружают в те печи, что применяют при переплавке концентрата меди в сплав штейна. А для электролиза необходимы специальные ванны, их изнутри покрывают винипластом либо свинцом.

Целью огневой стадии рафинирования является первичное очищение меди от примесей, необходимое для подготовки ее к следующей стадии рафинирования – электролитической. Из расплавляемой огневым методом меди вместе с растворенными газами и серой удаляются кислород, мышьяк, сурьма, железо и прочие металлы. Полученная таким способом медь может включать незначительное содержание селена с теллуром и висмутом, что ухудшает ее электропроводность и способность к обработке. Эти свойства особенно ценны для изготовления продукции из меди. Поэтому к ней применяют электролитическое рафинирование, позволяющее получение меди, пригодной для электротехники.

В ходе электролитического рафинирования анод, отливаемый из меди, прошедшей огневую стадию рафинирования, и катод из тонколистовой меди поочередно погружаются в ванну с сернокислым электролитом, через которую пропускают ток. Эта операция позволяет качественное очищение меди от вредных примесей с одновременным извлечением сопутствующих ценных металлов из анодной меди, являющей сплавом многих компонентов. Итогом такого рафинирования служит производство катодной меди особой чистоты, содержащей до 99,9% Cu, получение шлама, содержащего ценные металлы, селен с теллуром, а также загрязненного электролита. Он может быть использован для изготовления медного и никелевого купороса. Помимо этого неполное химическое растворение компонентов анода дает анодный скрап.

Электролитическое рафинирование выступает основным способом получения технически ценной меди для промышленности. В относящейся к странам-лидерам по производству меди России с ее помощью изготавливают кабельнопроводниковые изделия. Чистая медь широко применяется в электротехнике. Здесь также большое место занимают медные сплавы (латунь, бронза, мельхиор и др.) с цинком, железом, оловом, марганцем, никелем, алюминием. Медные соли нашли спрос в сельском хозяйстве, из них получают удобрения, катализаторы синтеза и средства для уничтожения вредителей.

Металлическая медь издавна используется человечеством в самых разных областях жизни. Двадцать девятый элемент из периодической таблицы Д. И. Менделеева , находящийся между никелем и цинком, обладает интересными характеристиками и свойствами. Этот элемент обозначается символом Cu. Это один из немногих металлов с характерной окраской, отличной от серебристого и серого цветов.

История появления меди

О том, какое великое значение имел этот химический элемент в истории человечества и планеты, можно догадаться уже по названиям исторических эпох. После каменного века наступил медный, а за ним — бронзовый, также имеющий прямое отношение к этому элементу.

Медь является одним из семи металлов, которые стали известны человечеству еще в древности. Если верить историческим данным, знакомство древних людей с этим металлом произошло примерно девять тысяч лет назад.

Древнейшие изделия из этого материала были обнаружены на территории современной Турции. Археологические раскопки, проведенные на месте крупного поселения времен неолита под названием Чаталхеюк, позволили отыскать небольшие медные шарики-бусины, а также медные пластины, которыми древние люди украшали свой наряд.

Найденные вещицы были датированы стыком восьмого и седьмого тысячелетий до нашей эры. Помимо самих изделий, на месте раскопок был обнаружен шлак, что говорит о производившихся выплавках металла из руды.

Получение меди из руды было относительно доступно. Поэтому несмотря на свою высокую температуру плавления, этот металл в числе первых был быстро и широко освоен человечеством.

Способы добычи

В природных условиях этот химический элемент существует в двух формах:

Любопытным фактом является следующее: медные самородки в природе попадаются гораздо более часто, чем золотые, серебряные и железные.

Природные соединения меди — это:

• оксиды;
• углекислые и сернистые комплексы;
• гидрокарбонаты;
• сульфидные руды.

Рудами, имеющими наибольшее распространение, являются медный блеск и медный колчедан. Меди в этих рудах содержится всего один-два процента. Первичная медь добывается двумя основными способами:

Доля первого способа составляет десять процентов. Оставшиеся девяносто относятся ко второму методу.

Пирометаллический способ включает в себя комплекс процессов. Сначала медные руды обогащаются и обжигаются. Затем сырье плавится на штейн, после чего продувается в конвертере. Таким образом получается черновая медь. Превращение ее в чистую осуществляется путем рафинирования — сначала огневого, затем электролитического. Это последняя стадия. По ее окончании чистота полученного металла составляет практически сто процентов.

Процесс получения меди гидрометаллургическим способом делится на два этапа.

1. Вначале сырье выщелачивается при помощи слабого раствора серной кислоты.
2. На заключительном этапе металл выделяется непосредственно из упомянутого в первом пункте раствора.

Данный метод используется при переработке только бедных руд, так как, в отличие от предыдущего способа, при его проведении невозможно попутно извлечь драгоценные металлы. Именно поэтому приходящийся на этот способ процент так невелик по сравнению с другим методом.

Немного о названии

Химический элемент Cuprum, обозначаемый символом Cu, получил свое название в честь небезызвестного острова Кипр. Именно там в далеком третьем веке до нашей эры были обнаружены крупные месторождения медной руды. Местными мастерами, трудившимися на этих рудниках, производилась выплавка данного металла.

Физические свойства металла

Пожалуй, невозможно понять, что такое металлическая медь, не разобравшись в ее свойствах, основных характеристиках и особенностях.

При контакте с воздухом этот металл становится желтовато-розового цвета. Этот неповторимый золотисто-розовый оттенок обусловливается возникновением на поверхности металла оксидной пленки. Если эту пленку удалить, медь приобретет выразительный розовый цвет с характерным ярким металлическим блеском.

Удивительный факт: тончайшие медные пластинки на просвет имеют вовсе не розовый, а зеленовато-голубой или, иначе говоря, морской цвет.

В форме простого вещества медь обладает следующими характеристиками:

• удивительной пластичностью;
• достаточной мягкостью;
• тягучестью.

Чистая медь без наличия каких-либо примесей превосходно поддается обработке — ее с легкостью можно прокатить в пруток или лист либо вытянуть в проволоку, толщина которой будет доведена до тысячных долей миллиметра. Добавление примесей в этот металл повышает его твердость.

Помимо упомянутых физических характеристик, этот химический элемент обладает высокой электропроводностью. Эта особенность главным образом определила применение металлической меди.

Среди основных свойств этого металла стоит отметить его высокую теплопроводность. По показателям электропроводности и теплопроводности медь является одним из лидеров среди металлов. Более высокими показателями по этим параметрам обладает только один металл — серебро.

Нельзя не принимать во внимание тот факт, что показатели электро- и теплопроводности меди относятся к разряду базовых свойств. Они сохраняются на высоком уровне лишь пока металл находится в чистом виде. Уменьшить эти показатели возможно добавлением примесей:

Каждая из этих примесей в сочетании с медью оказывает на нее определенное влияние, в результате которого значения тепло- и электропроводности заметно понижаются.

Помимо всего прочего, металлическая медь характеризуется невероятной прочностью, высокой температурой плавления, а также высокой температурой кипения. Данные действительно впечатляют. Температура плавления меди превышает одну тысячу градусов Цельсия! А температура кипения составляет 2570 градусов Цельсия.

Этот металл относится к группе металлов-диамагнетиков. Это значит, что его намагничивание, как и у ряда других металлов, происходит не по направлению внешнего магнитного поля, а против него.

Еще одной немаловажной характеристикой можно назвать отличную устойчивость этого металла к коррозии. В условиях высокой влажности окисление железа, например, происходит в несколько раз быстрее, чем окисление меди.

Химические свойства элемента

Данный элемент является малоактивным. При контакте с сухим воздухом в обычных условиях медь не начинает окисляться. Влажный воздух, напротив, запускает окислительный процесс, при котором образуется медный карбонат (II), являющийся верхним слоем патины. Практически моментально этот элемент реагирует с такими веществами, как:

Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, не способны оказывать на медь влияние. Кроме того, она никак не реагирует при контакте с такими химическими элементами, как:

Кроме уже отмеченных химических свойств, для меди характерна амфотерность. Это значит, что в земной коре она способна образовать катионы и анионы. Соединения этого металла могут проявлять как кислотные свойства, так и основные — это напрямую зависит от конкретных условий.

Области и особенности применения

В древние времена металлическая медь использовалась для изготовления самых разных вещей. Умелое применение этого материала позволило древним людям обзавестись:

• дорогой посудой;
• украшениями;
• инструментами, имеющими тонкое лезвие.

Сплавы меди

Говоря о применении меди, нельзя не упомянуть о ее значении в получении различных сплавов, в основу которых ложится именно этот металл. К таким сплавам относятся:

Две эти разновидности явяются основными видами медных сплавов. Первый бронзовый сплав был создан на Востоке еще за три тысячелетия до нашей эры. Бронза по праву может считаться одним из величайших достижений металлургов древности. По сути, бронза — это соединение меди с прочими элементами. В большинстве случаев в роли второго компонента выступает олово. Но вне зависимости от того, какие элементы входят в сплав, основным компонентом всегда является медь. Формула латуни содержит главным образом медь и цинк, но возможны и дополнения к ним в виде других химических элементов.

Помимо бронзы и латуни, этот химический элемент участвует в создании сплавов с другими металлами, среди которых алюминий, золото, никель, олово, серебро, титан, цинк. Медные сплавы с неметаллами, такими как кислород, сера и фосфор, используются гораздо реже.

Отрасли промышленности

Ценные свойства медных сплавов и чистого вещества способствовали их использованию в таких отраслях, как:

• электротехника;
• электромашиностроение;
• приборостроение;
• радиоэлектроника.

Но, разумеется, это еще не все области применения этого металла. Он является высокоэкологичным материалом. Именно поэтому он используется при строительстве домов. Например, кровельное покрытие, выполненное из металлической меди, благодаря своей высочайшей коррозийной устойчивости обладает сроком службы более сотни лет, не требуя при этом особого ухода и покраски.

Еще одна область использования этого металла — ювелирная отрасль. В основном он применяется в форме сплавов с золотом. Изделия из медно-золотого сплава характеризуются повышенной прочностью, высокой стойкостью. Такие изделия на протяжении долгого времени не деформируются и не истираются.

Соединения металлической меди выделяются высокой биологической активностью. В мире флоры этот металл имеет важное значение, так как он участвует в синтезе хлорофилла. Участие данного элемента в этом процессе позволяет обнаружить его в числе компонентов минеральных удобрений для растений.

Роль в организме человека

Нехватка этого элемента в человеческом организме может оказать негативное влияние на состав крови, а именно ухудшить его. Восполнить дефицит этого вещества можно при помощи специально подобранного питания. Медь содержится во многих продуктах питания, поэтому составить полезный рацион по душе не составит труда. Для примера, одним из продуктов, в составе которых имеется этот элемент, является обычное молоко.

Но составляя насыщенное этим элементом меню, не следует забывать о том, что переизбыток его соединений может привести к отравлению организма. Поэтому, насыщая организм этим полезным веществом, очень важно не переусердствовать. И касается это не только количества потребляемых продуктов.

К примеру, пищевое отравление может вызвать использование медной посуды. Приготовление пищи в такой посуде крайне не рекомендуется и даже воспрещается. Связано это с тем, что в процессе кипячения в пищу поступает значительное количество этого элемента, что может привести к отравлению.

В запрете на медную посуду есть одна оговорка. Использование такой посуды не представляет опасности в том случае, если ее внутренняя поверхность имеет оловянное покрытие. Только при выполнении этого условия использование медных кастрюлек не несет угрозы пищевого отравления.

Помимо всех перечисленных отраслей применения, распространение этого элемента не обошло стороной и медицину. В сфере лечения и поддержания здоровья он применяется в качестве вяжущего вещества и антисептика. Этот химический элемент входит в состав капель для глаз, которые используются при лечении такого заболевания, как конъюнктивит. Кроме того, медь является немаловажным компонентом различных растворов от ожогов.

Синонимы: Купрокупритом были названы тонкие смеси самородной меди и куприта (Вернадский, 1910). Витнеит—whitneyite (Гент, 1859) и дарвинит (Форбс, 1860) — мышьяковистая медь, образующая смеси с альгодонитом.

Латинское наименование меди cuprum происходит от названия острова Кипр, откуда в древности ввозили медь. Происхождение русского названия неясно.

Английское название минерала Медь – Copper

Медный самородок

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства. Прочие свойства
• Диагностические признаки. Спутники.
• Происхождение минерала
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
• Купить

Формула

Химический состав

Содержит иногда примеси Fe, Ag, Pb, Au, Hg, Bi, Sb, V, Ge ₃ (серебристая медь с 3—4% Ag, железистая—2,5% Fe и золотистая—2—3% Au). Примеси наблюдаются чаще в первичной самородной меди; вторичная медь обычно более чистая. Состав самородной меди из Шамлугского месторождения (Армения): Cu — 97,20 —97,46%, Fe — 0,25%; в меди из месторождений Алтая определено 98,3% Cu и более.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Кубическая.

Класс. Гексоктаэдрический.

Кристаллическая структура

Для кристаллической структуры характерна гранецентрированная решетка; по углам и в центрах граней элементарного куба расположены атомы меди. Это формальное выражение того, что в структуре меди имеется плотнейшая упаковка (так называемая кубическая плотнейшая упаковка) из атомов металла с радиусом 1,27 А и расстоянием между ближайшими атомами 2,54 А при выполнении пространства в 74,05%. Каждый атом Cu окружен 12 ему подобными (координационное число 12), располагающимися вокруг него по вершинам так называемого Архимедова кубооктаэдра.

Главные формы:а (100), d (110), о (111), l (530), е (210), h (410).

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Облик кристаллов кубический, тетрагексаэдрический, додекаэдрический, реже — октаэдрический (возможно, псевдоморфозы по куприту). Грани часто шероховатые, с углублениями или возвышениями. Простые кристаллы редки.

Двойники. Двойники срастания по (111) обычны, иногда полисинтетические, часто пластинчатые в направлении двойники оси или удлиненные паралелльны диагонали двойники плоскости. Обычно кристаллы (простые и двойники) неравномерно развиты: вытянуты, укорочены или деформированы. Характерны дендритовидные формы, представляющие собой однообразные срастания множества кристаллов (единообразно деформированных или правильных) по какому-либо одному направлению. Таковы, например, двойниковые по (111) кристаллы, вытянутые по оси симметрии 2-го порядка и сросшиеся параллельно граням ромбического додекаэдра) или срастания правильных двойниковых кристаллов, разветвляющиеся по направлению ребер и диагоналей октаэдрических граней, а также параллельные срастания кристаллов, вытянутых в направлении осей 4-го порядка. В сплошных выделениях самородной меди при травлении обнаруживаются признаки собирательной кристаллизации с развитием крупных зерен за счет более мелких зональных зерен неправильной формы.

Агрегаты. Искаженные кристаллы, в одиночных неправильных зернах, дендритовидные сростки, нитевидные, проволочные, моховидные образования, тонкие пластинки, конкреции, порошковатые скопления и сплошные массы весом до нескольких сотен тонн.

Дендриты

Физические свойства

Оптические

Цвет в свежем изломе светло-розовый, быстро переходящий в медно-красный, затем в коричневый; часто с желтой или пестрой побежалостью.

Черта медно-красная, блестящая.

Прозрачность. Непрозрачна. В тончайших пластинках просвечивает зеленым цветом.

Механические

Спайность не наблюдается.

Излом занозистый, крючковатый.

Химические свойства

Легко растворяется в разбавленной HNO ₃ и в царской водке, в H ₂ SO ₄ — при нагревании, в НСl — с трудом. В водном растворе аммиака растворяется, окрашивая его в синий цвет. В полированных шлифах травится всеми основными реактивами. Внутреннее строение легко выявляется с помощью NH ₄ OH + Н ₂ O ₂ или НСl+ CrO ₃ (50%-ный раствор).

Прочие свойства

Очень ковка и тягуча. Электропроводность очень высокая; существенно понижается от примесей.

Поведение при нагревании. Чистая медь плавится при 1083°. Теплопроводность несколько меньше, чем у серебра.

Искусственное получение минерала.

Может быть легко получена из расплавов или путем электролиза из растворов солей меди.

Диагностические признаки

Сходные минералы

Узнается по красному цвету свежей поверхности, блестящей черте, средней твердости и ковкости, обычно покрыта зеленоватыми, черными, синими налетами окисленных минералов меди. Под микроскопом в отраженном свете легко определяется по цвету и отражательной способности.

Сопутствующие минералы. Медистое золото, халькозин, кальцит, диопсид, апатит, сфен, магнетит, малахит, барит, кварц, халькопирит.

Происхождение и нахождение

Гидротермальное. Накапливается в россыпях. Как уникальные явления описаны самородки массой до 450 т.

Самородная медь образуется в восстановительных условиях при различных геологических процессах; значительная часть ее выделяется из гидротермальных растворов. В виде микроскопических выделений наблюдается во многих, преимущественно основных, изверженных породах, подвергшихся воздействию гидротермальных растворов, например, в серпентинизированных перидотитах, дунитах и серпентинитах. В этом случае возникновение самородной меди, возможно, связано с разложением ранее образовавшихся медных сульфидов, например, кубанита (Урал, Закавказье). Аналогичное происхождение можно приписать самородной меди в амфиболитизированных основных породах Серовского района Свердловской области. В Карабашском месторождении медистого золота Челябинской области самородная медь наблюдается в жилообразных телах диопсидо-гранатовых пород, залегающих среди серпентинитов; для самородной меди здесь характерна ассоциация с медистым золотом, халькозином, кальцитом, диопсидом, апатитом, сфеном, магнетитом и др.
В некоторых древних вулканических породах (мелафирах, диабазах и др.), метаморфизованных под воздействием паров, газов и гидротермальных растворов, медь выполняет миндалины, образует цемент между минералами измененной лавы, заполняет пустоты и трещины; сопровождается гидротермальными минералами: анальцимом, ломонтитом, пренитом, датолитом, адуляром, хлоритом, эпидотом, пумпелиитом, кварцем, кальцитом. Крупнейшие месторождения этого типа находятся на полуострове Кивино в районе Верхнего озера (штат Мичиган, США), где оруденение приурочено к верхнепротерозойской толще. Главная масса меди добывается из мелафиров и конгломератов, но наиболее крупные выделения меди (до 400 т и более) встречены в кальцитовых жилах, содержащих самородное серебро и домейкит.

Медный самородок

Изменение минерала.

Наиболее обычными продуктами изменения самородной меди являются куприт, малахит и азурит.

Месторождения

Выделения самородной меди наблюдались в диабазах Новой Земли, в траппах Сибирской платформы, среди основных эффузивных пород в Италии, на Фарерских островах (Дания), в Новой Шотландии (Канада) и в других местах. Представителями редких типов гипогенных месторождений самородной меди являются цинково-марганцовое месторождение Франклин (штат Нью-Джерси, США) и марганцовые месторождения Лонгбан и Якобсберг (Швеция). Гипогенными, по-видимому, являются выделения самородной меди весом до нескольких тонн из ранее разрабатывавшегося месторождения Калмактас в Казахстане, представленные в музеях прекрасными образцами.
В зоне окисления, особенно в ее нижних частях, самородная медь в основном является ранним продуктом изменения сульфидных медных минералов, главным образом халькозина. Она слагает преимущественно выделения неправильной формы, реже — кристаллы и дендритовидные агрегаты.
Наиболее часто самородная медь сопровождается халькозином, купритом, кальцитом, лимонитом. Наблюдается в ряде месторождений Казахстана (Джезказган, Беркара, Успенское и др.), Рудного Алтая (Белоусовское, Зыряновское, Чудак, Таловское и др.), США (Бисби и Клифтон- Моренси в штате Аризона, Тинтик в штате Юта и др.).
Частью самородная медь в зоне окисления возникает путем отложения из растворов, содержащих сульфат меди. Такова, например, самородная медь, образующая выделения в полостях среди агрегатов лимонита, иногда в ассоциации с купритом (Меднорудянекое месторождение Свердловской обл. и др.). Известны псевдоморфозы самородной меди, образовавшиеся в зоне окисления по халькозину, куприту, антлериту, халькантиту, азуриту, кальциту, арагониту и другим минералам.
Особенно красивые образцы самородной меди (кристаллы и дендритовидные сростки) происходят из Турьинских рудников Свердловской области.
В некоторых горных выработках из медьсодержащих вод на железных предметах выделяется так называемая цементная медь в виде пленок и корочек. Известны также случаи образования меди на полусгнивших остатках крепежной древесины.
В повышенном количестве самородная медь наблюдается в некоторых осадочных породах (песчаниках, глинах, мергелях), содержащих растительные остатки, в виде выделений неправильной формы, иногда в псевдоморфозах по древесине или в виде конкреций. Таковы, например, пермские медистые песчаники отдельных районов России (Приуралье, Татарстан и др. ), песчаники Науката в Киргизияи меловые медистые песчаники Корокоро и Кобрицос в Боливии и др.
С восстановительными процессами связано также образование самородной меди в некоторых торфяниках, например,в Свердловской области— по реке Лёвихе в бассейне реки Тагила и в Сысертском районе.
В виде галек и зерен самородная медь встречается в России в некоторых россыпях: на Урале, по Енисею, по реке Б. Сархой в Бурятия, по реке Чорох в Грузии, на Командорских островах и в других местах. В штате Коннектикут (США) самородная медь обнаружена в ледниковых отложениях в виде выделений весом до 75 кг. Мелкие, неправильной формы выделения самородной меди отмечены в самородном железе метеорита Венгерово в ассоциации с троилитом.

Медь

Практическое применение

Важная составная часть некоторых медных руд, иногда главный медный минерал таких руд.

Применяется в электротехнике, приборостроении; широко применяются различные сплавы с медью (бронза, латунь, мельхиор).

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Главные линии на рентгенограммах:

Старинные методы. Под паяльной трубкой плавится. При температуре белого каления постепенно окисляется, окрашивая пламя в зеленый цвет.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В полированных шлифах в отраженном свете розовая. Отражательная способность (в %): для зеленых лучей — 61, для оранжевых — 83, для красных — 89. Изотропна. Показатели преломления (по Кундту) в призмах для красного света — 0,45, для белого — 0,65, для голубого — 0,95; в отражательном свете (по Друде) для Na-света 0,641,для красного — 0,580. Коэфиэциент поглощения для Na-света — 4,09, для красного света — 5,24.

Медь

Медь — элемент побочной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко применяется человеком.

История и происхождение названия

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п. (см бронзовый век). Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди. У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр, ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник. Сторонники индогерманской теории происхождения европейских языков производят русское слово медь (польск. miedz, чешск. med) от древненемецкого smida (металл) и Schmied (кузнец, англ.

Smith). Конечно, родство корней в данном случае несомненно, однако, оба эти слова произведены от греч. рудник, копь независимо друг от друга. От этого слова произошли и родственные названия — медаль, медальон (франц. medaille). Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Алхимики именовали медь венера (Venus). В более древние времена встречается название марс (Mars).

Физические свойства

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет. Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра). Имеет два стабильных изотопа —

63Cu и ⁶⁵Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, ⁶⁴Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами. Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

Химические свойства

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не реагирует с водой, разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

Современные способы добычи

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди. Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700—800 °C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига. После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20-40 % железа, 22-25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки 1450 °C. С целью окисления сульфидов и железа, полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200—1300 °C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4 — 99,4 % меди, 0,01 — 0,04 % железа, 0,02 — 0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине. Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0 — 99,7 %. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования. Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95 %). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди.

Электролитом служит водный раствор. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. Катоды выгружают через 5-12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

---

Источник: Википедия

Другие заметки по химии

Медь | Электрод-Сервис

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum). Простое вещество медь (CAS-номер: 7440-50-8) — это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко используется человеком.

Содержание

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления.

Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак — свидетельство выплавки её из руд — найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Экспериментальные исследования С. А. Семёнова с сотрудниками показали, что, несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий.

В древности медь применялась также в виде сплава с оловом — бронзы — для изготовления оружия и т. п., бронзовый век пришел на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. На смену бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди:

На Кипре уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.

На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение — Каргалы), в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае.

В XIII—XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. Много меди шло на изготовление колоколов. Из бронзы были отлиты такие произведения литейного искусства, как Царь-пушка (1586 г.

), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи) (752 г.).

С открытием электричества в XVIII—XIX вв. большие объёмы меди стали идти на производство проводов и других связанных с ним изделий. И хотя в XX в. провода часто стали делать из алюминия, медь не потеряла значения в электротехнике.

Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр.

У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр. ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник.

Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Славянское *mědь «медь» не имеет чёткой этимологии, возможно, исконное слово. В. И. Абаев предполагал происхождение слова от названия страны Мидия: *Мѣдь из ир. Мādа- через посредство греч. Μηδία

Алхимики именовали медь «венера» (Venus). В более древние времена встречается название «марс» (Mars).

Самородная медь

Среднее содержание меди в земной коре (кларк) — (4,7-5,5)·10⁻³% (по массе). В морской и речной воде содержание меди гораздо меньше: 3·10⁻⁷% и 10⁻⁷% (по массе) соответственно.

Медь встречается в природе как в соединениях, так и в самородном виде. Промышленное значение имеют халькопирит CuFeS₂, также известный как медный колчедан, халькозин Cu₂S и борнит Cu₅FeS₄. Вместе с ними встречаются и другие минералы меди: ковеллин CuS, куприт Cu₂O, азурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂, малахит Cu₂CO₃(OH)₂. Иногда медь встречается в самородном виде, масса отдельных скоплений может достигать 400 тонн. Сульфиды меди образуются в основном в среднетемпературных гидротермальных жилах. Также нередко встречаются месторождения меди в осадочных породах — медистые песчаники и сланцы. Наиболее известные из месторождений такого типа — Удокан в Забайкальском крае, Жезказган в Казахстане, меденосный пояс Центральной Африки и Мансфельд в Германии. Другие самые богатые месторождения меди находятся в Чили (Эскондида и Кольяуси) и США (Моренси).

Большая часть медной руды добывается открытым способом. Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %.

Кристаллы меди

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры. Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

Основная статья: Изотопы меди

Природная медь состоит из двух стабильных изотопов — ⁶³Cu и ⁶⁵Cu с распространённостью 69,1 и 30,9 атомных процентов соответственно. Известны более двух десятков нестабильных изотопов, самый долгоживущий из которых ⁶⁷Cu с периодом полураспада 62 часа.

Медь получают из медных руд и минералов. Основные методы получения меди — пирометаллургия, гидрометаллургия и электролиз.

Пирометаллургический метод

Пирометаллургический метод заключается в получении меди из сульфидных руд, например, халькопирита CuFeS₂. Халькопиритное сырье содержит 0,5-2,0 % Cu. После флотационного обогащения исходной руды концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 1400°:

Затем обожженный концентрат подвергают плавке на штейн. В расплав для связывания оксида железа добавляют кремнезём:

Образующийся силикат в виде шлака всплывает и его отделяют. Оставшийся на дне штейн — сплав сульфидов FeS и Cu₂S — подвергают бессемеровской плавке. Для этого расплавленный штейн переливают в конвертер, в который продувают кислород. При этом оставшийся сульфид железа окисляется до оксида и с помощью кремнезема выводится из процесса в виде силиката. Сульфид меди частично окисляется до оксида и затем восстанавливается до металлической меди:

Получаемая черновая медь содержит 90,95 % металла и подвергается дальнейшей электролитической очистке с использованием в качестве электролита подкисленного раствора медного купороса. Образующаяся на катоде электролитическая медь имеет высокую чистоту до 99,99 % и используется для изготовления проводов, электротехнического оборудования, а также сплавов.

Гидрометаллургический метод

Гидрометаллургический метод заключается в растворении минералов меди в разбавленной серной кислоте или в растворе аммиака; из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

Электролизный метод

Электролиз раствора сульфата меди:

Возможные степени окисления

Диаграмма Пурбе для меди

В соединениях медь проявляет две степени окисления: +1 и +2. Первая из них склонна к диспропорционированию и устойчива только в нерастворимых соединениях (Cu₂O, CuCl, CuI и т. п.) или комплексах (например, [Cu(NH₃)₂]⁺). Её соединения бесцветны. Более устойчива степень окисления +2, которая даёт соли синего и сине-зелёного цвета. В необычных условиях можно получить соединения со степенью окисления +3 и даже +5. Последняя встречается в солях купраборанового аниона Cu(B₁₁H₁₁)₂³⁻, полученных в 1994 году.

Простое вещество

Не изменяется на воздухе в отсутствие влаги и диоксида углерода. Является слабым восстановителем, не вступает в реакцию с водой и разбавленной соляной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии кислорода, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, «царской водкой», кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Вступает в реакцию при нагревании с галогеноводородами.

На влажном воздухе медь окисляется, образуя основный карбонат меди(II) (внешний слой патины):

Реагирует с концентрированной холодной серной кислотой:

С концентрированной горячей серной кислотой:

С безводной горячей серной кислотой:

C разбавленной серной кислотой при нагревании в присутствии кислорода воздуха:

С концентрированной азотной кислотой:

С разбавленной азотной кислотой:

С «царской водкой»:

С концентрированной горячей соляной кислотой:

C разбавленной хлороводородной кислотой в присутствии кислорода:

С газообразным хлороводородом при 500—600 °C:

С бромоводородом:

Также медь реагирует с концентрированной уксусной кислотой в присутствии кислорода:

Медь растворяется в концентрированном гидроксиде аммония, с образованием аммиакатов:

Окисляется до оксида меди(I) при недостатке кислорода и 200 °C и до оксида меди(II), при избытке кислорода и температурах порядка 400—500 °C:

Медный порошок реагирует с хлором, серой (в жидком сероуглероде) и бромом (в эфире), при комнатной температуре:

При 300—400 °C реагирует с серой и селеном:

C оксидами неметаллов:

Медь реагирует с цианидом калия с образованием дицианокупрата(I) калия, щелочи и водорода:

С концентрированной соляной кислотой и хлоратом калия:

Соединения меди(I)

Степени окисления +1 соответствует оксид Cu₂O красно-оранжевого цвета. Соответствующий гидроксид CuOH (жёлтого цвета) быстро разлагается с образованием оксида. Гидроксид CuOH проявляет основные свойства.

Многие соединения меди +1 имеют белую окраску либо бесцветны. Это объясняется тем, что в ионе Сu⁺ все пять Зd-орбиталей заполнены парами электронов.

Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко диспропорционируют:

В то же время медь(I) встречается в форме соединений, которые не растворяются в воде, либо в составе комплексов. Например, дихлорокупрат(I)-ион [CuCl₂]⁻ устойчив. Его можно получить, добавляя концентрированную соляную кислоту к хлориду меди(I):

Свойства соединений меди (I) похожи на свойства соединений серебра (I). В частности, CuCl, CuBr и CuI нерастворимы. Также существует нестабильный сульфат меди(I).

Соединения меди(II)

Степень окисления II — наиболее стабильная степень окисления меди. Ей соответствует чёрный оксид CuO и голубой гидроксид Cu(OH)₂, который при стоянии легко отщепляет воду и при этом чернеет:

Гидроксид меди (II) носит преимущественно основный характер и только в концентрированной щелочи частично растворяется с образованием синего гидроксокомплекса. Наибольшее значение имеет реакция гидроксида меди (II) с водным раствором аммиака, при которой образуется так называемый реактив Швейцера (растворитель целлюлозы):

Соли меди(II) образуются при растворении меди в кислотах-окислителях (азотной, концентрированной серной). Большинство солей в этой степени окисления имеют синюю или зелёную окраску.

Медный купорос

Соединения меди(II) обладают слабыми окислительными свойствами, что используется в анализе (например, использование реактива Фелинга).

Карбонат меди(II) имеет зелёную окраску, что является причиной позеленения элементов зданий, памятников и изделий из меди и медных сплавов при взаимодействии оксидной плёнки с углекислым газом воздуха в присутствии воды. Сульфат меди(II) при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄∙5H₂O, используется как фунгицид.

Оксид меди (II) используются для получения оксида иттрия бария меди (YBa₂Cu₃O_7-δ), который является основой для получения сверхпроводников.

Соединения меди(III) и меди(IV)

Степени окисления III и IV являются малоустойчивыми степенями окисления и представлены только соединениями с кислородом, фтором или в виде комплексов.

Аналитическая химия меди

Возбуждённые атомы меди окрашивают пламя в голубовато-зелёный цвет

Медь можно обнаружить в растворе по зелёно-голубой окраске пламени бунзеновской горелки, при внесении в него платиновой проволочки, смоченной исследуемым раствором.

• Традиционно количественное определение меди в слабокислых растворах проводилось с помощью пропускания через него сероводорода, при этом сульфид меди выпадает в далее взвешиваемый осадок.
• В растворах, при отсутствии мешающих ионов, медь может быть определена комплексонометрически или потенциометрически, ионометрически.
• Микроколичества меди в растворах определяют кинетическими и спектральными методами.

В электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.

Теплообмен

Система охлаждения из меди на тепловых трубках в ноутбуке

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.

Сплавы

Сплавы на основе меди

Латунная игральная кость, рядом слиток меди и цинк

Статуэтка, отлитая из бронзы

В разнообразных областях техники широко используются сплавы с использованием меди, самыми широко распространёнными из которых являются упоминавшиеся выше бронза и латунь. Оба сплава являются общими названиями для целого семейства материалов, в которые, помимо олова и цинка, могут входить никель, висмут и другие металлы. Например, в состав пушечной бронзы, использовавшейся для изготовления артиллерийских орудий вплоть до XIX века, входят все три основных металла — медь, олово, цинк; рецептура менялась от времени и места изготовления орудия. Большое количество латуни идёт на изготовление гильз артиллерийских боеприпасов и оружейных гильз, благодаря технологичности и высокой пластичности. Для деталей машин используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30—40 кгс/мм² у сплавов и 25—29 кгс/мм² у технически чистой меди. Медные сплавы (кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз) не изменяют механических свойств при термической обработке, и их механические свойства и износостойкость определяются только химическим составом и его влиянием на структуру. Модуль упругости медных сплавов (900—12000 кгс/мм², ниже, чем у стали). Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред (медно-никелевые сплавы и алюминиевые бронзы) и хорошей электропроводностью. Величина коэффициента трения практически одинакова у всех медных сплавов, тогда как механические свойства и износостойкость, а также поведение в условиях коррозии зависят от состава сплавов, а следовательно, от структуры. Прочность выше у двухфазных сплавов, а пластичность у однофазных. Медноникелевый сплав (мельхиор) используются для чеканки разменной монеты. Медноникелевые сплавы, в том числе и так называемый «адмиралтейский» сплав, широко используются в судостроении (трубки конденсаторов отработавшего пара турбин, охлаждаемых забортной водой) и областях применения, связанных с возможностью агрессивного воздействия морской воды из-за высокой коррозионной устойчивости. Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.

Сплавы, в которых медь значима

Повреждённая пожаром дюралевая деталь дирижабля Гинденбург (LZ 129)

Дюраль (дюралюминий) определяют как сплав алюминия и меди (меди в дюрали 4,4 %).

Ювелирные сплавы

В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям.

Соединения меди

Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa₂Cu₃O_7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.

Другие сферы применения

Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %.

Широко применяется медь в архитектуре. Кровли и фасады из тонкой листовой меди из-за автозатухания процесса коррозии медного листа служат безаварийно по 100—150 лет. В России использование медного листа для кровель и фасадов нормируется федеральным Сводом Правил СП 31-116-2006.

Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека.

Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм.

В январе 2008 года, впервые за всю историю, на Лондонской бирже металлов (London Metal Exchange) цены на медь превысили 8000 долларов США за тонну. В начале июля цены возросли до 8940 долларов за тонну, что стало абсолютным рекордом начиная с 1979 года — момента начала ведения торгов на ЛБМ. Цена достигла пика в почти 10,2 тыс. долл. в феврале 2011 г.

На 2011 год стоимость меди составляет около $8900 за тонну.

Продукты, богатые медью.

Метаболизм меди у человека. Поступление в энтероцит с помощью транспортёра CMT1, перенос с помощью ATOX1 в сеть транс-Гольджи, при росте концентрации — высвобождение с помощью АТФ-азы ATP7A в воротную вену. Поступление в гепатоцит, где ATP7B нагружает ионами меди белок церулоплазмин, а избыток выводит в желчь.

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина.

Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем молекулярный кислород белке гемоцианине. В крови всех головоногих и большинства брюхоногих моллюсков и членистоногих медь входит в состав гемоцианина в виде имидазольного комплекса иона меди, роль, аналогичная роли порфиринового комплекса железа в молекуле белка гемоглобина в крови позвоночных животных.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.

При недостатке меди в хондро- и остеобластах снижается активность ферментных систем и замедляется белковый обмен, в результате замедляется и нарушается рост костных тканей.

Токсичность

Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 1 мг/л (СанПиН 2.1.4.1074-01), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 году это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от её избытка».

В 2003 году в результате интенсивных исследований ВОЗ пересмотрела прежние оценки токсичности меди. Было признано, что медь не является причиной расстройств пищеварительного тракта.

Существовали опасения, что Гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона — Коновалова) сопровождается накоплением меди в организме, так как она не выделяется печенью в желчь. Эта болезнь вызывает повреждение мозга и печени. Однако причинно-следственная связь между возникновением заболевания и приёмом меди внутрь подтверждения не нашла. Установлена лишь повышенная чувствительность лиц, в отношении которых диагностировано это заболевание к повышенному содержанию меди в пище и воде.

Бактерицидность

Бактерицидные свойства меди и её сплавов были известны человеку давно. В 2008 году после длительных исследований Федеральное Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким сплавам меди статус веществ с бактерицидной поверхностью (агентство подчёркивает, что использование меди в качестве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля). Особенно выраженно бактерицидное действие поверхностей из меди (и её сплавов) проявляется в отношении метициллин-устойчивого штамма стафилококка золотистого, известного как «супермикроб» MRSA. Летом 2009 была установлена роль меди и сплавов меди в инактивировании вируса гриппа A/h2N1 (т. н. «свиной грипп»).

Органолептические свойства

Ионы меди придают излишку меди в воде отчётливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептического определения меди в воде составляет приблизительно 2—10 мг/л. Естественная способность к такому определению повышенного содержания меди в воде является природным механизмом защиты от приёма внутрь воды с излишним содержанием меди.

См. также: Список стран по выплавке меди

Мировая добыча меди в 2000 году составляла около 15 млн т, a в 2004 году — около 14 млн т. Мировые запасы в 2000 году составляли, по оценке экспертов, 954 млн т, из них 687 млн т — подтверждённые запасы, на долю России приходилось 3,2 % общих и 3,1 % подтверждённых мировых запасов. Таким образом, при нынешних темпах потребления запасов меди хватит примерно на 60 лет.

Производство рафинированной меди в России в 2006 году составило 881,2 тыс. тонн, потребление — 591,4 тыс. тонн. Основными производителями меди в России являлись:

Компания	тыс. тонн	%
Норильский никель	425	45 %
Уралэлектромедь	351	37 %
Русская медная компания	166	18 %

 

К указанным производителям меди в России в 2009 году присоединился Холдинг «Металлоинвест», выкупивший права на разработку нового месторождения меди «Удоканское». Мировое производство меди в 2007 году составляло 15,4 млн т, а в 2008 году — 15,7 млн т Лидерами производства были:

1.  Чили (5,560 млн т в 2007 г. и 5,600 млн т в 2008 г.),
2.  США (1,170/1,310),
3.  Перу (1,190/1,220),
4.  КНР (0,946/1,000),
5.  Австралия (0,870/0,850),
6.  Россия (0,740/0,750),
7.  Индонезия (0,797/0,650),
8.  Канада (0,589/0,590),
9.  Замбия (0,520/0,560),
10.  Казахстан (0,407/0,460),
11.  Польша (0,452/0,430),
12.  Мексика (0,347/0,270).

По объёму мирового производства и потребления медь занимает третье место после железа и алюминия.

Разведанные мировые запасы меди на конец 2008 года составляют 1 млрд т, из них подтверждённые — 550 млн т. Причём, оценочно, считается, что глобальные мировые запасы на суше составляют 3 млрд т, а глубоководные ресурсы оцениваются в 700 млн т.

Современные способы добычи

Сейчас известно более 170 минералов, содержащих медь, но из них только 14—15 имеют промышленное значение. Это — халькопирит (он же медный колчедан), малахит, встречается и самородная медь. В медных рудах часто в качестве примесей встречаются молибден, никель, свинец, кобальт, реже — золото, серебро. Обычно медные руды обогащаются на фабриках, прежде чем поступают на медеплавильные комбинаты. Богаты медью Казахстан, США, Чили, Канада, африканские страны — Заир, Замбия, Южно-Африканская республика. Эскондида — самый большой в мире карьер, в котором добывают медную руду. Расположен в Чили.

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди.

Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700—800 °C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига.

После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20—40 % железа, 22—25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки — 1450 °C.

С целью окисления сульфидов и железа полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200—1300 °C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4—99,4 % меди, 0,01—0,04 % железа, 0,02—0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.

Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0—99,7 %. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95 %). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. Катоды выгружают через 5—12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

Влияние на экологию

При открытом способе добычи после её прекращения карьер становится источником токсичных веществ. Самое токсичное озеро в мире — Беркли Пит — образовалось в кратере медного рудника.

• Индейцы культуры Чонос (Эквадор) ещё в XV—XVI веках выплавляли медь с содержанием 99,5 % и употребляли её в качестве монеты в виде топориков 2 см по сторонам и 0,5 мм толщиной. Данная монета ходила по всему западному побережью Южной Америки, в том числе и в государстве Инков.
• В Японии медным трубопроводам для газа в зданиях присвоен статус «сейсмостойких».
• Инструменты, изготовленные из меди и её сплавов, не создают искр, а потому применяются там, где существуют особые требования безопасности (огнеопасные, взрывоопасные производства).
• В организме взрослого человека содержится до 80 мг меди.
• Польские учёные установили, что в тех водоёмах, где присутствует медь, карпы отличаются крупными размерами. В прудах или озёрах, где меди нет, быстро развивается грибок, который поражает карпов.

 

Производство меди | Металлургический портал MetalSpace.ru

В рудах медь находится в виде сернистых соединений (CuFeS₂ – халько-пирит, Cu₂S – халькозин, CuS – ковелин), оксидов (CuO, CuO) и гидрокарбонатов [CuCO₃·Cu(OH)₂,2CuCO₃·Cu(OH)₂]

Пустая порода руд состоит из пирита (FeS₂), кварца (SiO₂), различных соединений содержащих Al₂O₃, MgO, CaO, и оксидов железа.

В рудах иногда содержится значительные количества других металлов (цинк, золото, серебро и другие).

Известны два способа получения меди из руд:

• гидрометаллургический;
• пирометаллургический.

Гидрометаллургический не нашел своего широкого применения из-за невозможности извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Пирометаллургический способ пригоден для переработки всех руд и включает следующие операции:

• подготовка руд к плавке;
• плавка на штейн;
• конвертирование штейна;
• рафинирование меди.

Подготовка руд к плавке

Подготовка руд заключается в проведении обогащения и обжига. Обогащение медных руд проводят методом флотации. В результате получают медный концентрат, содержащий до 35% меди и до 50% серы. Концентраты обжигают обычно в печах кипящего слоя с целью снижения содержания серы до оптимальных значений. При обжиге происходит окисление серы при температуре 750 – 800 °С, часть серы удаляется с газами. В результате получают продукт, называемый огарком.

Плавку на штейн

Плавку на штейн ведут в отражательных или электрических печах при температуре 1250 – 1300 °С. В плавку поступают обожженные концентраты медных руд, в ходе нагревания которых протекают реакции восстановления оксида меди и высших оксидов железа

6CuO + FeS = 3Cu₂O + FeO + SO₂

FeS + 3Fe₃O₄ + 5SiO₂ = 5(2FeO·SiO₂) + SO₂

В результате взаимодействия Cu₂O с FeS образуется Cu₂S по реакции:

Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют штейн, а расплавленные силикаты железа, растворяя другие оксиды, образуют шлак. Штейн содержит 15 – 55% Cu; 15 – 50% Fe; 20 – 30% S. Шлак состоит в основном из SiO₂, FeO, CaO, Al₂O₃.

Штейн и шлак выпускают по мере их накопления через специальные отверстия.

Конвертирование штейна

Конвертирование штейна осуществляется в медеплавильных конвертерах (рисунок 44) путем продувки его воздухом для окисления сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.

Конвертеры имеют длину 6 – 10 м и наружный диаметр 3 – 4 м. Заливку расплавленного штейна, слив продуктов плавки и удаление газов осуществляют через горловину, расположенную в средней части корпуса конвертера. Для продувки штейна подается сжатый воздух через фурмы, расположенные по образующей конвертера. В одной из торцевых стенок конвертера расположено отверстие, через которое проводится пневматическая загрузка кварцевого флюса, необходимого для удаления железа в шлак.
Процесс продувки ведут в два периода. В первый период в конвертер заливают штейн и подают кварцевый флюс. В этом периоде протекают реакции окисления сульфидов

2FeS + 3O₂ = 2Fe + 2SO2,

2Cu₂S + 3O₂ = 2Cu₂O + 2SO₂

Образующаяся закись железа взаимодействует с кварцевым флюсом и удаляется в шлак

2FeO + SiO₂ = (FeO)₂·SiO₂

По мере накопления шлака его частично сливают и заливают в конвертер новую порцию исходного штейна, поддерживая определенный уровень штейна в конвертере. Во втором периоде закись меди взаимодействует с сульфидом меди, образуя металлическую медь

2Cu₂O + Cu₂S = 6Cu + SO₂

Таким образом, в результате продувки получают черновую медь, содержащую 98,4 – 99,4% Cu. Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине.

Рафинирование меди.

Для получения меди необходимой чистоты черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию. При этом, помимо удаления примесей можно извлекать также благородные металлы.

При огневом рафинировании черновую медь загружают в пламенную печь и расплавляют в окислительной атмосфере. В этих условиях из меди удаляются в шлак те примеси, которые обладают большим сродством к кислороду, чем медь.

Для ускорения процесса рафинирования в ванну с расплавленной медью подают сжатый воздух. Большинство примесей в виде оксидов переходят в шлак (Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂), а некоторые примеси при рафинировании удаляются с газами. Благородные металлы при огневом рафинировании полностью остаются в меди. Кроме благородных металлов в меди в небольших количествах присутствуют примеси сурьмы, селена, теллура, мышьяка. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99 – 99,5%.
Для удаления этих примесей, а также для извлечения золота и серебра медь подвергают электролитическому рафинированию.

Электролиз ведут в специальных ваннах, футерованных внутри свинцом или другим защитным материалом. Аноды изготовляют из меди огневого рафинирования, а катоды – из тонких листов чистой меди. Электролитом служит раствор сернокислой меди. При пропускании постоянного тока анод растворяется и медь переходит в раствор. На катодах разряжаются ионы меди, осаждаясь на них прочным слоем чистой меди.

Находящиеся в меди примеси благородных металлов выпадают на дно ванны в виде остатка (шлама). После электролитического рафинирования получают медь чистотой 99,95 – 99,99%.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Медь в электротехнике — от добычи до кабеля

Медь относится к материалам высокой проводимости. Это материалы у которых величина удельного сопротивления меньше одной десятой микроома на метр. Для меди эта величина составляет 0,017-0,018мкОм*м. Также медь это проводник по электрическим свойствам и диамагнетик по магнитным свойствам.

Как получают медь?

Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.

На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).

название минерала	хим.формула	% меди	цвет
халькопирит	CuFeS2	34,5	золотой, желтый
халькозин	Cu2S	79,8	черный, серый, синий
борнит	Cu5FeS4	63,3	красный, медный

В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.

Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.

Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.

Влияние примесей на свойства меди

Вопрос чистоты меди достаточно важен:

• при наличии 0,02% примеси алюминия электропроводность снижается примерно на 10%. А ведь алюминий достаточно хороший проводник
• при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению
• если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением)
• кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора
• водород — образует микротрещины и повышает ломкость

Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.

Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.

Марки меди для электротехники и вообще

Марки меди состоят из буквы “М”, что значит медь. Далее следует цифра от 0 до 4. Иногда затем встречается одна из букв, которые характеризуют способ получения металла: к — катодный, р — раскисленная с низким остаточным фосфором, ф — раскисленная с высоким остаточным фосфором, б — бескислородная. Бескислородная это М0, а раскисленная — М1. Существуют множество марок меди, рассмотрим некоторые:

Специальная марка меди — М1Е. Это электротехническая медь, которая выпускается в виде шин, прутков различного диаметра и сечения. Она бывает особо твердой, твердой, полутвердой и мягкой. Проводимость у мягкой меди на пару процентов выше.

Выпускается в форме шин, прутков, круга. Прутья в свою очередь имеют диаметр от 5 до 40мм и форму сечения — круг, квадрат, шестигранник. У данного типа меди ограниченный срок хранения — до года у мягкой и полгода — у твердой.

Медные сплавы в электротехнике

Существуют различные сплавы меди, среди них бронза, латунь и прочие. У некоторых из них нашлось применение и в энергетике. Рассмотрим эти сплавы.

Бронзы — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом. Среди прочих примесей самыми высокими электропроводностями отличаются (в порядке уменьшения электропроводности): кадмиевая, хромистая и бериллиевая бронзы. Самая же распространенная оловянная бронза имеет низкий показатель электропроводности. Бронзы используются для изготовления контактов, пружинных контактов, пластин в деталях электрических машин, проводов повышенной прочности.

Латуни — сплав меди с цинком (эти два вещества составляют большую часть сплава) и других примесей. Процентная доля цинка доходит до 43%. Используют для пружинящих контактов, штепсельных разъемов.

Манганин — сплав меди с добавкой марганца и никеля. Применяется для изготовления добавочных резисторов и шунтов в измерительной технике. Если вместо меди использовать серебро, то электрические свойства улучшаются.

В данной статье приведены элементарные понятия о применении меди в энергетике, более глубокое изучение возможно при освоении специальной технической литературы по данной теме.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Производство меди — Metso

В большинстве случаев та медь, которая используется для производства зарядки вашего мобильного телефона или создания вторичных источников питания берется не прямо из земли. Медь, как и любой другой металл или минерал, имеет жизненный цикл и проходит множество технологических процессов, прежде чем принять пригодную для использования форму. Рассмотрим подробнее жизненный цикл меди в горной промышленности и некоторые задачи отрасли. 

Задачи

Сегодня медная промышленность сталкивается со множеством сложностей. Среди них снижение содержания полезного компонента в руде, национализация ресурсов, курс на соблюдение принципов устойчивого развития и ужесточение природоохранных норм, увеличение количества образующихся отходов добычи и переработки руды, вопросы регулирования трудовых отношений и многие другие. Для достижения максимальных результатов как никогда необходимы технические решения от надежного партнера, который понимает существующие проблемы. 

Разведка

Первый этап жизненного цикла меди в горной промышленности — разведка месторождения. Он состоит из стадий предварительной разведки, добычи и транспортировки руды. Предварительная разведка предусматривает проведение первичных буровых и взрывных работ и поиск оптимального места для начала горных работ.

Затем выполняется добыча руды с использованием буро-взрывных работ. Полученная руда транспортируется с места добычи для перехода к следующему этапу жизненного цикла. Для транспортировки, как правило, используются питатели, конвейеры и самосвалы, позволяющие максимально увеличить объемы, скорость и эффективность перемещения материала.

Извлечение

Под извлечением меди понимаются все стадии переработки медной руды путем рудоподготовки, обогащения и доводки. При этом возможны два варианта переработки, предусматривающие использование двух отдельных процессов с различными особенностями обработки руды.

Окисленные медные руды после дробления и классификации  направляются на последовательное выщелачивание, экстракцию и электролиз. Сульфидные медные руды после дробления, измельчения и классификации направляются в обогатительные переделы откуда концентрат направляется на плавку. На сегодняшний день в данном применении наиболее эффективное такое оборудование как гирационные дробилки крупного дробления, конусные дробилки, валковые прессы высокого давления, мельницы самоизмельчения, мельницы с перемешиванием мелющей среды, флотомашины, магнитные сепараторы и другие виды в зависимости от процесса. Для каждого типа руды предполагается отдельный вид доводки, однако оба в итоге перейдут к этапу производства готовых изделий.

Производство изделий

Преобразование – это этап производства, на котором восстановленная медь превращается в готовое изделие. Как правило, готовое изделие не на 100% состоит из свежедобытой меди. Поскольку медь может перерабатываться бесконечное число раз, медные изделия содержат в среднем не менее 35% вторичного сырья. Это способствует соблюдению принципов устойчивого развития в экономике.

Конечное использование и соблюдение принципов устойчивого развития

Конечное использование — это тот этап, где в игру вступают потребители. Медь используют для производства мобильных телефонов, медных проводов, автомобилей, для строительства зданий и многого другого. Принципы устойчивого развития предусматривают создание экономики замкнутого цикла, в которой мы можем перерабатывать медь из вышедших из употребления изделий. Две трети меди, добытой с 1900 года, все еще находится в использовании.

Хотите узнать больше о жизненном цикле меди в горной промышленности? Ознакомьтесь с нашими брошюрами ниже или свяжитесь с экспертами Metso! 

Сплавы латуни. Химический состав. Применение

Новости 02.04.2018

Латунь — этот двойной (медь+цинк) или многокомпонентный сплав с добавлением олова, никеля марганца, железа и других элементов, где выступает основой  сплава медь, а основным легирующим элементом цинк. Первое упоминание о латуни встречается у римлян. Римляне  тогда производили сплавление меди с галмеем (другое название данной составляющей — цинковая руда.Цинк, в чистом виде был открыт только в 16 веке.Сплав латуни был впервые запатентован в Англии 13 июля 1781 г. Сплав латуни, состоящий из двух компонентов — это простой сплав, в металлургии он маркируется буквой Л, после буквы указывается процентное содержание меди. Например сплав Л80 состоит из 80% меди и 20% цинка. К двухкомпонентнынм латунным сплавам относят: сплавы Л96, Л90, Л85, Л80, Л75, Л70;Л68;Л63. Добавление других легирующих элементов улучшает определенные физико-химические свойства латуни. Так, например, марганец в сочетании с оловом, алюминием и железом, увеличит прочность и коррозионную стойкость изделий. Добавление никеля в сплав латуни увеличит прочность и коррозионную стойкость в различных средах, олова — улучшит коррозионную стойкость в морской воде, свинца- даст возможность обработки деталей резаньем, кремния — приведет к увеличению антифрикционных свойств, но приведет к уменьшению твердости и прочности. Такие латуни — это многокомпонентные или специальные латуни. В маркировке специальных латуней применяются дополнительные буквы и цифры для указания легирующего элемента и его процентного соотношения в составе сплава латуни. Многокомпонентные латуни принято классифицировать по наименованию основного легирующего элемента. Специальные латуни можно разделить  на: алюминиевые латуни — сплавы марок ЛА85-0.5,ЛА77-2,ЛА67-2.5,ЛАЖ60-1-1,ЛАН59-3-2 и ЛАНКМц75-2-2.5-0.5-0.5; кремнистые латуни — сплавы марок ЛК80-3,ЛК62-0.5ЛКС65-1.5-3; марганцевые латуни — сплавы ЛЖМц59-1-1, ЛМц58-2, ЛМцА57-3-1; оловянные латуни — сплавы марок ЛО90-1, ЛО70-1;ЛО62-1,ЛОК59-1-0.3; никелевые латуни — сплав ЛН65-5; свинцовые латуни — ЛС74-3, ЛС64-2, ЛС63-3, ЛС59-1, ЛС59-2,ЛС58-2, ЛС58-3,ЛЖС58-1-1.  Различают латунные сплавы марок: литейные -применяются для литья различных деталей; деформируемые -применяются для изготовления изделий путем проката металла; славы, применяемые для сварки и пайки ( ГОСТ 16130-90).      Рассмотрим область применение сплавов латуни более подробно.   Славы латуни, область их применения Марка Область применения Двойные деформируемые латуни Л80,Л85,Л90, Л96 приборы: теплотехнической аппаратуры химической аппаратуры,сильфоны, змеевики Л70 штампованные изделия, гильзы химической аппаратуры Л68 штампованные изделия Л63 гайки, болты, детали автомобилей,конденсаторные трубы Л60 гайки, детали машин,толстостенные патрубки  Многокомпонентные деформируемые латуни ЛА77-2 трубы конденсаторные для морских судов ЛАЖ60-1-1 детали морских судов. ЛАН59-3-2 детали морских судов, а также детали химической аппаратуры,электромашин ЛЖМа59-1-1 детали морских судов,самолетов,вкладыши подшипников ЛН65-5 конденсаторные трубки и манометрические трубки ЛМц58- 2 гайки,детали машин, болты,арматура,  ЛМцА57-3-1 детали морских и речных судов ЛO60-1,ЛO62-1,ЛO70-1, ЛO90-1,ЛO90-1 конденсаторные трубы теплотехнической аппаратуры ЛС63-3,ЛС74-3 детали часов,втулки ЛС64-2 полиграфические матрицы ЛС59-1,ЛС60-1 гайки, болты,зубчатые колеса, втулки ЛЖС58-1-1 детали, изготовляемые резанием ЛК80-3 коррозионностойкие детали машин ЛМш68-0,05 конденсаторные трубы ЛАНКМц75- 2- 2,5- 0,5- 0,5 пружины, манометрические трубы Литейные латуни ЛЦ16К4 детали арматуры ЛЦ23А6ЖЗМц2 гайки нажимных винтов, массивные червячные винты ЛЦЗОАЗ детали коррозионно-стойкие ЛЦ40С детали арматуры, втулки сепараторы ЛЦ40МцЗЖ детали ответственного назначения, работающие при температуре до 300 °C ЛЦ25С2 штуцера гидросистемы автомобилей

Производственный отдел Производство в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 9001:2008

Как производится медь? | История медных изделий

Ничто так не иллюстрирует красоту и долговечность меди, как Статуя Свободы. Несмотря на то, что более 130 лет она подвергалась ураганным морским ветрам, проливным дождям и палящему солнцу, медная кожа Леди Либерти только стала более красивой и в значительной степени осталась нетронутой. Богатая зеленая патина статуи свидетельствует о способности меди противостоять капризам времени. Химический анализ показывает, что с момента установки в 1884 году произошло всего 0,005 дюйма выветривания и окисления, что еще раз свидетельствует о долговечности меди.

Статуя Свободы — всего лишь один из примеров эстетики и долговечности меди. Медные предметы искусства украшали музеи и дома на протяжении тысячелетий, а металл часто является основным ингредиентом декоративных изделий для дома, таких как ванны, дверная фурнитура, перила и отделка. Благодаря своим проводящим характеристикам медь является эффективным проводником электричества для бытовой техники и электроники, а также является предпочтительным материалом для сантехники и кровли.Продолжайте читать, чтобы открыть для себя увлекательную историю меди с CopperSmith!

Итак, что же рассказывают о меди?

История меди особенная, потому что медь — первый металл, используемый людьми в больших количествах. Первоначально использованный еще 10 000 лет назад, первые медники обнаружили, что с металлом очень легко работать. Они могли расколоть медь на тонкие листы, а затем придать им сложную форму. Они стали более сложными по мере повышения уровня квалификации рабочих.

Примерно к 6400 г. до н. Э. Турки плавили и отливали медь в различные декоративные предметы, которые египтяне затем скопировали около 4000 г. до н. э. Большая часть меди, используемой турками, поступала из природных поверхностных отложений или из метеоритов, упавших на землю. В истории меди первое историческое упоминание об организованной добыче медной руды относится примерно к 3800 г. до н. Э. в египетской ссылке на добычу полезных ископаемых на Синайском полуострове.

Примерно 800 лет спустя, после того как римляне обнаружили большие месторождения медной руды на острове Кипр, завоеватели дали металлу латинское название — aes cyprium — , которое в конечном итоге сократилось до cyprium, замененного на cuprum, до того, как он окончательно принял название английское воплощение, слово медь.

Медь использовалась еще в 500 г. до н. Э. в Перу, и медная металлургия была в полном расцвете к тому времени, когда империя инков пала перед испанцами в 1500-х годах.

Первый медный рудник в США начал работу в Брэнби, штат Коннектикут, в 1705 году, а в 1732 году — в Ланкастере, штат Пенсильвания. Несмотря на создание этих рудников, львиная доля меди, используемой в Соединенных Штатах, поступала из Чили до 1844 года. Именно тогда началась разработка крупных залежей высококачественной медной руды в районе озера Верхнее.В конце 1800-х годов достижения в технологиях обработки позволили добывать медные руды с более низким содержанием меди в крупных карьерах, расположенных на западе США.

Как и любой другой природный ресурс, доступность чистой или самородной меди из земли ограничена. Хорошая новость заключается в том, что медь легко перерабатывается — фактически, почти треть закупаемой сегодня меди перерабатывается. Медь уникальна своей устойчивостью к непрерывному переплавлению и повторному использованию без потери свойств.

Соединенные Штаты и Чили в настоящее время являются ведущими производителями меди в мире. Россия, Канада и Китай — другие страны, где добывают медь.

Чистая медь встречается редко, но медных руд много

Как уже упоминалось, чистая медь встречается редко, потому что большая часть ее естественным образом соединяется с другими химическими веществами с образованием медных руд. Наиболее распространенные медные руды — их около 15 добывается в 40 странах — это сульфидные руды, в которых медь химически связана с серой.Иногда медные руды содержат золото, серебро или никель, хотя и в незначительных количествах. Медные руды, добываемые на рудниках в Соединенных Штатах, обычно содержат около 1,2-1,6% меди по весу.

Факты о меди

• Чистая медь плавится при температуре 1 981 градус по Фаренгейту (1083 ° Цельсия). Превосходная теплопередача, электропроводность и коррозионная стойкость — три его важнейших свойства.

• На 29 рудников приходится 99% производства меди в США. С.
• Медь — это минерал, который играет важную роль в нашей повседневной жизни. Он очень пластичный, податливый, электропроводящий и чрезвычайно устойчивый к коррозии. Эти свойства делают его важным промышленным металлом. Это также ключевое диетическое питательное вещество и обладает противомикробными свойствами, которые с каждым днем ​​становятся все более ценными за способность предотвращать инфекцию.
• Медь — это 29 ^-й элемент Периодической таблицы. Полудрагоценный, цветной металл, он имеет сотни применений, включая электротехнику и электронику, сантехнику, строительство, архитектуру, общую промышленность, транспорт и здравоохранение.

• Медь занимает третье место в США по количеству потребляемого металла после железа и алюминия.

• По оценкам, в США имеется 1,6 миллиарда метрических тонн меди, в основном в Аризоне, Юте, Нью-Мексико, Неваде и Монтане.
• Латунь и бронза — самые известные семейства сплавов на основе меди. Латунь состоит из меди и цинка, а бронза — в основном из меди, легированной оловом, алюминием, кремнием или бериллием.

• C36000, свинцовая желтая латунь, чрезвычайно проста в обработке и стала эталоном обрабатываемости металлов.
  .

• Латунь является стандартным сплавом для производства прецизионных изделий, таких как часы, часы и навигационные инструменты, поскольку его легко производить и обрабатывать, а также он очень устойчив к коррозии.

• Бронза тверже чистой меди, поэтому египтяне использовали ее для своего оружия и инструментов. Он также известен как основной металл для египетских скульптур. Бронза расширяется при нагревании (заполняя укромные уголки и щели формы), а затем сжимается при охлаждении, позволяя легко вынуть скульптуру из формы.

• Другие семейства медных сплавов включают медно-никелевые, медно-никель-цинковые, которые часто называют никелем

Как производится медь?

Процесс производства меди зависит от типа составляющей руды и степени чистоты, которой должен быть конечный продукт. Каждый метод включает ряд шагов по удалению, физически или химически, нежелательных материалов, что увеличивает концентрацию меди. Эти шаги могут происходить на шахте или на отдельных объектах.

Где добывают медь? Как обрабатывается медь? Давайте посмотрим, как образуется медь.

• Горная промышленность Медь: Сульфидные руды обычно добываются из крупных карьеров путем бурения, а затем подвергаются взрыву с помощью взрывчатых веществ. С помощью этого метода удаляется вскрыша — материал, лежащий непосредственно над рудой, и обнажается залежь руды. В результате получился открытый карьер шириной более мили. Для этого метода требуется дорога для обеспечения доступа к оборудованию.Открытая руда, собранная экскаваторами и загруженная в большие самосвалы, готова к транспортировке из карьера.

• Обогащение меди: После транспортировки медной руды из карьера ее необходимо очистить от отходов, таких как грязь, глина и многочисленные минералы, не содержащие меди. Это называется концентрацией, и обычно это достигается с помощью метода, который включает дробление и измельчение руды с целью отделения ее от отходов (породы и других частиц).Вот шаги в процессе концентрации.

• После дробления рабочие смешивают руду с водой и измельчают ее до более мелких частиц с помощью стержневой мельницы. Мельница состоит из цилиндрической емкости, заполненной множеством коротких стальных стержней. Когда цилиндр вращается вокруг своей горизонтальной оси, стержни вращаются и раздавливают руду на крошечные фрагменты диаметром около 0,13 дюйма (3 миллиметра). Комбинация руды и воды еще больше измельчается в двух шаровых мельницах, в которых вместо стержней для измельчения руды используются стальные шарики.

• Вытекающая суспензия руды содержит мелко измельченные частицы руды диаметром около 0,01 дюйма (0,25 мм).

• Теперь различные химические реагенты смешиваются с суспензией, покрывая частицы меди, и добавляется пенообразователь (сосновое масло или длинноцепочечный спирт), чтобы помочь отделить медь от других нежелательных материалов. Смесь, закачиваемая во флотационные камеры, аэрируется через дно емкостей. Химические реагенты заставляют частицы меди цепляться за пузырьки, когда они поднимаются на поверхность суспензии.

• Наконец, пенообразователь превращает смесь в толстый слой пузырьков, которые перетекают из резервуаров шаровой мельницы в сборные желоба. Пузырьки конденсируются, и вода стекает, оставляя смесь, называемую медным концентратом. Смесь содержит 25-35% меди, а также сульфиды меди и железа, а также мелкие частицы золота, серебра и других веществ. Остаточные отходы, известные как хвосты или пустая порода, закачиваются в отстойники для просушки.

• Процесс плавки меди: После разделения отходов из медного концентрата необходимо удалить железо и серу.Этот процесс, называемый плавкой, обычно включает одну или две печи.

• Процесс начинается с подачи медного концентрата в печь вместе с кремнеземным материалом, называемым флюсом. Обогащенный кислородом воздух, нагнетаемый в нижнюю часть печи, сгорает с мазутом, плавя медь и флюс. Затем эта расплавленная смесь собирается на дне печи. Большая часть железа в концентрате соединяется с флюсом с образованием шлака, который плавает на поверхности расплавленного металла так же, как накипь на поверхности бульона.Таким же образом он снимается с поверхности расплавленного материала. Сера в концентрате соединяется с кислородом с образованием диоксида серы, который выделяется в виде газа и используется для производства серной кислоты. Расплавленный материал, который остается на дне печи, называемый штейном, представляет собой смесь сульфидов меди и железа, которая содержит около 60% меди по массе.

• Штейн поступает во вторую печь, называемую конвертером. В смесь включается дополнительный флюс диоксида кремния, и через печь вводится кислород, в результате чего флюс реагирует с оставшимся железом с образованием шлака.В то же время кислород реагирует с оставшейся серой и образует диоксид серы. Шлак подается обратно в печь, чтобы служить флюсом, а диоксид серы поступает на кислотный завод для обработки. Затем введенный кислород удаляет большую часть серы. Полученный в результате материал, блистер, состоит из примерно 99% меди по массе.

• Процесс рафинирования меди: Черновая медь состоит на 99 процентов из меди, но все же содержит достаточно серы, кислорода и других нечистых материалов, чтобы затруднить дальнейшее рафинирование.Чтобы удалить или снизить уровень примесей, черновая медь проходит огневое рафинирование перед отправкой на окончательное электрорафинирование.

• Черновая медь, нагретая в печи, похожей на конвертер, пропускает воздух для окисления некоторых примесей. В некоторых случаях флюс из карбоната натрия предназначен для удаления следов мышьяка и сурьмы. После проверки образца расплавленного материала и определения приемлемых уровней примесей расплавленная медь — чистота около 99,5% — разливается в формы, образуя электрические аноды, которые работают как положительные выводы в процессе электрорафинирования.

• Аноды размещаются в индивидуальных резервуарах, изготовленных из полимербетона — в любой момент времени может работать до 1250 резервуаров. Расположенные на противоположном конце каждого резервуара отдельные листы меди служат катодами или отрицательными выводами. Затем в резервуары добавляется кислый раствор сульфата меди, который действует как электрические проводники между анодами и катодами. Электрический ток, проходящий через каждый резервуар, снимает медь с анодов и откладывает ее на катодах.Оставшиеся примеси образуют слизь на дне резервуаров. Максимально через 15 дней ток отключают и катоды удаляют. На данный момент катоды весят около 300 фунтов (136 килограммов) и состоят из меди чистотой 99,95-99,99%.
• Слизь, которая собирается на дне резервуаров, содержит золото, серебро, селен и теллур. Он собирается и перерабатывается для восстановления этих драгоценных металлов.

• Отливка медных катодов: После фазы рафинирования медным катодам отливают различные формы, такие как слитки или стержни, в зависимости от конечного применения.Слитки — это кирпичи, которые переплавляют в изделия из латуни и бронзы. Стержни имеют круглую форму и обычно отливают в очень длинные бухты. Затем медь превращается в проволоку.

Доставка меди на рынок

Теперь, когда мы рассмотрели, как производится медь, давайте обсудим, как она попадает на рынок. Медь, продаваемая горнодобывающими компаниями, бывает двух видов — концентрат или катод. Концентрат — это порошок, который часто продается на плавильных заводах и содержит от 24 до 40 процентов меди. Хотя условия продажи различаются, в целом медеплавильный завод оплачивает около 96 процентов стоимости меди в концентрате, за вычетом затрат на переработку и рафинирование.

Плата за переработку рассчитывается из расчета на тонну, а плата за переработку рассчитывается на фунт очищенного металла. Хотя размер комиссии зависит от рынка, обычно он устанавливается ежегодно. Оба этих заряда колеблются и имеют тенденцию к увеличению, когда доступность меди высока.

Горнодобывающие компании обычно обеспечивают концентрацию меди, хотя выборочные проверки третьими сторонами во время транспортировки материала на аффинажный завод не являются редкостью. Кроме того, на рудник могут быть наложены штрафы, если будет установлено, что медный концентрат содержит недопустимые уровни вредных элементов, таких как свинец или вольфрам.С другой стороны, горняки получают кредиты за содержание ценных минералов в концентрате, таких как золото и серебро. Плата за обработку и очистку взимается с каждого из этих металлов.

Медеплавильные заводы обычно взимают плату за проезд, но они также продают рафинированный металл для горняков, а это означает, что все риски и выгоды, связанные с изменением цен на медь, ложатся на горняков.

Медный концентрат обычно продается как промежуточный продукт по спотовым или долгосрочным контрактам. Спотовые контракты платят горнякам в соответствии с ценой на медь, когда медеплавильный завод осуществляет продажу.Оплата по долгосрочным контрактам производится на основе согласованной цены на будущее, обычно через 90 дней с момента поставки концентрата на медеплавильный завод.

Медь в доме

Теперь, когда мы изучили историю меди и способы ее производства, давайте сосредоточимся на том, как мы используем ее в домашних условиях. Медь была популярным материалом, используемым в строительстве и отделке дома в течение нескольких тысяч лет. Как уже говорилось, это не только отличный проводник тепла и электричества, но и его пластичность и привлекательный красновато-оранжевый оттенок, что делает его прекрасным дополнением к домашнему декору, независимо от темы и тенденции.

Медь совместима с целым рядом стилей, от раннего американского до французского 17 ^– годов, а также от современного до традиционного. Вот несколько примеров того, как медь может быть добавлена ​​в интерьер дома.

Подвесные горшки — Из меди можно сделать что-то чисто функциональное, декоративное. Возьмем, к примеру, медные кастрюли и сковороды. Любая кухня приобретет более деревенский, ухоженный вид с использованием медного горшка и вешалки для сковороды. Вы можете сохранить эти предметы блестящими и время от времени протирать их полиролем для меди.

Wall Décor —Хотя слишком много медных предметов могут сделать ваш дом похожим на мастерскую по обработке металла, немного здесь и там привнесут свежесть. Декор стен медью — отличный способ сделать это. Такие вещи, как таблички, прессованная плитка или зеркала в медной оправе, могут творить с комнатой удивительные вещи.

Фурнитура для шкафов — Будь то выдвижные ящики или дверные ручки, фурнитура для шкафов делает красивое сильное заявление. На кухне, в ванной или в любом другом месте медная фурнитура придает классический, неподвластный времени вид.

Столешницы — Медь останавливает рост бактерий, что делает ее отличным выбором для столешниц на кухне и в ванной. Медные столешницы также станут ярким дополнением к вашему дому и могут стать самым обсуждаемым элементом в доме.

Это лишь несколько способов, которыми медь может привнести тепло и элегантность в любой дом. Посетите сайт worldcoppersmith.com, чтобы найти дополнительные идеи для вашего дома.

История меди | Главная | Сайт

История меди

Медь была важным материалом для человека с тех пор, как доисторические времена. Фактически, один из основных «эпох» или этапов истории человечества назван в честь медного сплава: бронза. Медь была первым металлом, который использовал человек в любом количестве. Первые работники меди вскоре обнаружили, что это может быть легко раскалывается в листы, а листы, в свою очередь, превращаются в формы, которые становились более сложными по мере роста их навыков.

Именно медные металлы использовались при сочетании прочности и долговечности. Способность противостоять коррозии гарантировали, что медь, бронза и латунь оставались функциональными и декоративными материалы в средние века и последующие века через Промышленная революция и по сей день.

(http://copperalliance.org.uk/copper-and-its-alloys/history)

Первое, что вы должны знать

Что такое медь выглядит как

Медь — это химический элемент с символом Cu (от латинское : медь ) и атомным номером 29. Это мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой температурой и . электрические проводимость .Свежее Открытая поверхность из чистой меди имеет красновато-оранжевый цвет.

(https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/NatCopper.jpg)

( https://en.wikipedia.org/wiki/Copper )

Медь сквозная возраст

Медный век: 9000 ~ 3500 г. до н.э.

г.

• Медь — древнейший металл человека, датируемый еще чем 10 000 лет.Медный кулон, обнаруженный на территории современного северного Ирака. Египтяне использовали символ анк для обозначения меди в своей системе иероглифов. Это также представлял вечную жизнь. Медные топоры изготавливались методом литья в Балканы в 4 тысячелетии до нашей эры. Древние римляне добывали медные руды на Кипр.

  (http://copperalliance.org.uk/copper-and-its-alloys/history/copper-through-the-ages)

( http: // horridhistory. weebly.com/uploads/1/2/0/0/12005325/9475830_orig.jpg )

(Тип древнеегипетского топора, по древнеегипетским иероглифам)

Бронзовый век: 3500 ~ 1500 до н.э.

• В это время, когда бронзовые инструменты заменили все другой металл, в том числе медь, благодаря своей прочности. И медь выплавилась с оловом для создания бронзы.

  (https: // prezi.com / iykubyj0huqv / Copper-Timeline /)

Железный век: 1500 ~ 100 BC

Средние века и позже: 1447 ~ сегодня

· Изобретение книгопечатания в 15 веке увеличило спрос на медь из-за легкости, с которой медные листы можно гравировать или травить для использования в качестве печатных форм. В На этот раз медные пластины стали лучшим средством для гравировки карт. Первые известные карты, напечатанные с медных пластин, — это два итальянских издания, датированные 1472 год, географ Клавдий Птолемей.

(медный лист печатная машина) (http://etc.usf.edu/clipart/20900/20909/cprpltprint_20909_lg.gif)

( http://copperalliance.org.uk/copper-and-its-alloys/history/copper-through-the-ages )

( http: // www.briarpress.org/?q=system/files/Sacred%20Harp%20Copper%20plate%20with%20page.jpg ) (нот на медной пластине)

· монет из меди: 1793

пенни / монеты были сделаны из чистой меди. Они были сделаны из 100% меди. Это существовало до 1857.
Тогда их сделали из
1857-1864 гг .: 88% меди, 12% никеля
1864-1942 и 1944 — середина 1982: 95% меди, 5% олова / цинка
1943: сталь, плакированная цинком
середина 1982-настоящее время: оцинковка медью.

(https://www.timetoast.com/timelines/124284)

· медь извлечение из руды: 1915

Медь извлекается из руд, относящихся к классу медьсодержащих (медь, медь-свинец и медно-цинковые руды), а также общее производство меди из всех источников в 1915 г. Из старых шлаков и руд, не относящихся к медным, было извлечено значительное количество меди. руды. Большая часть меди из Колорадо добывается из руд, классифицируемых как кремнистые руды и свинцовые руды.

(https://www.timetoast.com/timelines/124284)

· восемь самый распространенный металл: 1987

Аткинсон обнаружил, что медь является восьмым по содержанию металлом в земной коре. один из немногих, который может появиться в чистом виде.

(https://www.timetoast.com/timelines/124284)

· Цена роста: 2003

Там была 11-дневная забастовка, в результате которой бонусы, связанные с производством, цены на медь выше.Это была зарплата больше десяти медных рудников.

(https://www.timetoast.com/timelines/124284)

UK Производство

• В начале 18 ^-го века Суонси становился крупным центром производства меди, и к 1860 году здесь выплавлялось около 90% мировой продукции.

• Добыча меди и олова началась в Корнуолле в ранний бронзовый век (примерно 2150 г. до н.э.), а производство меди достигло пика 1856 г. при производстве 164 000 тонн.Добыча олова продолжалась до 1998. Сегодня в Корнуолле не производят ни олова, ни меди.

• В течение 19 ^-го века, Бирмингем стал основным центром производства цветных металлов в Британия, позиция, которая все еще сохраняется. Многие важные события в медная промышленность возникла в районе Бирмингема.

  (http: // copperalliance.org.uk/copper-and-its-alloys/history/copper-through-the-ages)

Сегодня современное общество требует, чтобы данные передавались между людьми. и организаций за миллисекунды. Подводные медные кабели большого диаметра передавать сигналы между континентами, в то время как крошечные медные провода передают энергию и данные для отдельных пользователей. Даже для беспроводной связи требуется медь прокладка кабелей в мачтах и ​​релейных станциях.

С первых дней до наших дней медные кабели и провода остаются незамеченными. герои эпохи общения, которая представляет собой быстро развивающуюся индустрию.

( http://copperalliance.org.uk/copper-and-its-alloys/history/copper-through-the-ages)

Применение меди

Статуя Свободы и другие предметы искусства часто изготавливаются из медные материалы из-за их прочности. Медь и медные сплавы используются для транспортировки электроэнергии в нашу дома и предприятия. Медь — это основной проводник для электроприборов. и электроника. Он используется в прочных и декоративных изделиях, таких как медная кровля, дверная фурнитура, перила и декоративная отделка.Он используется в наших автомобили и самолеты, а также в наших сантехнических системах. При производстве фасонных медных материалов используются различные другие металлы. добавлен для придания меди дополнительных свойств. Эти легирующие элементы добавляют прочность, пластичность, долговечность, защита от коррозии и др. характеристики. Медь — важный материал для улучшения наших качество жизни.

( https://www.copper.org/education/copper-production/ )

Медь | Коалиция по образованию в области полезных ископаемых

Вернуться к Периодической таблице

Год открытия

Античность

обнаружил

Неизвестно

Биологический рейтинг

Необходим для всей жизни.

Описание

Происхождение названия неизвестно. Медь — один из первых металлов, которые будут использоваться, в основном потому, что она находится на поверхности в металлической форме. К 4000 г. до н. Э. Его выплавляли из руд в Израиле и других частях Ближнего Востока. Медь — ковкий, пластичный металл с красноватым оттенком и один из двух сильно окрашенных металлов (второй — золото). Медь — стабильный металл, на который в значительной степени не влияют вода и воздух, хотя углекислый газ реагирует с поверхностью чистой меди с образованием зеленоватого карбоната меди.Медь является отличным проводником электричества (уступая только серебру), а электродвигатели, генераторы и проводка — ее основное применение. Медь также используется в украшениях, монетах и ​​в качестве строительного материала, особенно в сантехнике и кровле. В каждом автомобиле в радиаторах и электронной проводке используется много фунтов меди. Американских полицейских называют копами или копами из-за медных пуговиц, которые раньше были на их мундирах. Медный купорос (голубой купорос) используется как сельскохозяйственный яд и очиститель воды.Символ меди Cu происходит от латинского названия меди.

Биологические преимущества

Медь — необходимый микроэлемент для всех видов. Он является ключевым компонентом некоторых ферментов и взаимодействует с железом как гемоцианин, который играет важную роль в производстве красных кровяных телец. Нервная система и кости также нуждаются в меди. Медь важна для вкусовых ощущений, а медь имеет характерный вкус, который можно обнаружить при очень малых концентрациях.

Роль в жизненных процессах

Необходим для полноценного здоровья растений и животных.

Процентное содержание в человеческом теле: 0,0001%

Источники

Медь входит в состав многих минералов и иногда встречается в чистом самородном виде. Большая часть меди в мире поступает из минералов халькопирита и халькоцита. Хризоколла и малахит также добываются для получения меди. Другие медьсодержащие минералы включают атакамит, азурит, борнит, брошантит, куприт (оксид меди), диоптаз, розасит и тетраэдрит. Медь добывают в Чили, США, Канаде, России, Замбии, Польше, Перу и многих других странах.

Вернуться к Периодической таблице

Производство меди: как производится медь?

Обработка меди — это сложный процесс, который включает в себя множество этапов, поскольку производитель перерабатывает руду из необработанного, добытого состояния в очищенную для использования во многих отраслях промышленности. Медь обычно извлекается из оксидных и сульфидных руд, содержащих от 0,5 до 2,0% меди.

Методы очистки, используемые производителями меди, зависят от типа руды, а также других экономических и экологических факторов.В настоящее время около 80% мирового производства меди добывается из сульфидных источников.

Независимо от типа руды, добытая медная руда должна быть сначала сконцентрирована для удаления пустой породы или нежелательных материалов, включенных в руду. Первым шагом в этом процессе является дробление и измельчение руды в шаровой или стержневой мельнице.

Сульфидные руды

Практически все медные руды сульфидного типа, включая халькоцит (Cu ₂ S), халькопирит (CuFeS ₂ ) и ковеллит (CuS), обрабатываются плавкой.После измельчения руды до мелкого порошка ее концентрируют с помощью пенной флотации, которая требует смешивания измельченной руды с реагентами, которые объединяются с медью, чтобы сделать ее гидрофобной. Затем смесь погружают в воду вместе с пенообразователем, который способствует вспениванию.

Струи воздуха выстреливают сквозь воду, образуя пузырьки, которые поднимают водоотталкивающие частицы меди на поверхность. Пена, которая содержит около 30% меди, 27% железа и 33% серы, снимается и отправляется на обжиг.

Если это экономически целесообразно, меньшие примеси, которые могут присутствовать в руде, такие как молибден, свинец, золото и серебро, также могут быть обработаны и удалены в это время посредством селективной флотации. При температурах между 932-1292 ° F (500-700 ° ° C) большая часть оставшейся серы сжигается в виде сульфидного газа, в результате чего образуется кальцинированная смесь оксидов и сульфидов меди.

Флюсы добавляют к кальцинированной меди, которая теперь имеет чистоту около 60%, прежде чем ее снова нагревают, на этот раз до 2192 ° F (1200 ° C).При этой температуре флюсы кремнезема и известняка соединяются с нежелательными соединениями, такими как закись железа, и выносят их на поверхность для удаления в виде шлака. Оставшаяся смесь представляет собой расплавленный сульфид меди, называемый штейном.

Следующим шагом в процессе рафинирования является окисление жидкого штейна с целью удаления железа с целью сжигания сульфидов в виде диоксида серы. Результат 97-99%, черновая медь. Термин черновая медь происходит от пузырьков диоксида серы на поверхности меди.

Для производства катодов из меди рыночного качества черновая медь сначала должна быть отлита в аноды и подвергнута электролитической обработке. Черновая медь, погруженная в резервуар с сульфатом меди и серной кислоты, вместе с катодным стартовым листом из чистой меди становится анодом в гальваническом элементе. Заготовки катода из нержавеющей стали также используются на некоторых нефтеперерабатывающих заводах, таких как медный рудник Кеннекотт компании Rio Tinto в штате Юта.

При подаче тока ионы меди начинают мигрировать к катоду или стартовому листу, образуя 99.Катоды из чистой меди 9-99,99%.

Переработка оксидной руды и SX / EW

После дробления медных руд оксидного типа, таких как азурит (2CuCO ₃ · Cu (OH) 3), брошантит (CuSO ₄ ), хризоколла (CuSiO ₃ · 2H ₂ O) и куприт (Cu2O) разбавленная серная кислота наносится на поверхность материала на подушках для выщелачивания или в резервуарах для выщелачивания. Когда кислота просачивается сквозь руду, она соединяется с медью, образуя слабый раствор сульфата меди.

Так называемый «насыщенный» выщелачивающий раствор (или насыщенный щелок) затем обрабатывается с использованием гидрометаллургического процесса, известного как экстракция растворителем и электролитическое извлечение (или SX-EW).

Экстракция растворителем включает удаление меди из насыщенного раствора с использованием органического растворителя или экстрагента. Во время этой реакции ионы меди обмениваются на ионы водорода, что позволяет извлекать кислотный раствор и повторно использовать его в процессе выщелачивания.

Затем обогащенный медью водный раствор переносят в электролитический резервуар, где происходит часть процесса с электролизом.Под действием электрического заряда ионы меди мигрируют из раствора на медные стартовые катоды, сделанные из медной фольги высокой чистоты.

Другие элементы, которые могут присутствовать в растворе, такие как золото, серебро, платина, селен и теллур, собираются на дне резервуара в виде шламов и могут быть извлечены путем дальнейшей обработки.

Катоды из меди, полученные методом электролиза, имеют такую ​​же или большую чистоту, чем катоды, произведенные традиционной плавкой, но требуют от одной четверти до одной трети количества энергии на единицу продукции.

Разработка SX-EW позволила добывать медь в областях, где серная кислота недоступна или не может быть произведена из серы в меднорудном теле, а также из старых сульфидных минералов, которые были окислены в результате воздействия воздуха или бактериального выщелачивания и других отходы, которые ранее были бы утилизированы необработанными.

В качестве альтернативы медь можно осаждать из насыщенного раствора путем цементирования с использованием железного лома. Однако это дает менее чистую медь, чем SX-EW, и поэтому используется реже.

Выщелачивание на месте (ISL)

Выщелачивание на месте также использовалось для извлечения меди из подходящих участков рудных месторождений.

Этот процесс включает бурение скважин и закачку щелочного раствора — обычно серной или соляной кислоты — в рудное тело. Фильтрат растворяет минералы меди, прежде чем он будет извлечен через вторую скважину. Дальнейшее рафинирование с использованием SX-EW или химического осаждения дает товарные медные катоды.

ПНВ часто проводится на низкосортной медной руде в засыпанных забоях (также известных как выщелачивание в забойных выработках ) руде в обрушенных областях подземных рудников.

Медные руды, наиболее подверженные ISL, включают карбонаты меди, малахит и азурит, а также тенорит и хризоколлу.

По оценкам, в 2017 году мировое производство меди на рудниках превысило 19 миллионов метрических тонн. Основным источником меди является Чили, которая производит примерно одну треть от общего объема мировых поставок. Другие крупные производители включают США, Китай и Перу.

Из-за высокой стоимости чистой меди большая часть меди в производстве сейчас производится из вторичных источников.В США переработанная медь составляет около 32% годового предложения. В глобальном масштабе эта цифра приближается к 20%.

Крупнейшим корпоративным производителем меди в мире является чилийское государственное предприятие Codelco. В 2017 году Codelco произвела 1,84 миллиона метрических тонн рафинированной меди. Среди других крупных производителей — Freeport-McMoran Copper & Gold Inc., BHP Billiton Ltd. и Xstrata Plc.

Факты о меди | Дартмутские токсичные металлы

Что такое медь?

Медь — это светлый красновато-коричневый металлический элемент с символом «Cu» и атомным номером 29 в периодической таблице элементов.Название «медь» происходит от слова Кипр, острова, где римляне получали медь. Это был первый металл, широко использованный людьми.

Природная чистая медь называется «самородной медью». Медь также встречается в природе в смеси с другими элементами в ряде соединений, многие из которых отличаются сине-зеленым цветом. Бирюза, малахит и азурит — три ярко окрашенных соединения меди, используемых в качестве драгоценных камней. Сульфат меди и оксид меди — два важных соединения меди, используемых в промышленности и сельском хозяйстве.Медь можно смешивать с другими металлами с образованием сплавов, таких как бронза (медь и олово) и латунь (медь и цинк).

Окисленная медь, или медь, подвергшаяся воздействию воздуха, образует зеленое покрытие или «патину», которую можно увидеть на старых медных монетах, Статуе Свободы и медных крышах.

Где находится медь?

Медь естественным образом присутствует в горных породах либо в чистом виде, либо в виде соединений. Геологические, метеорологические и биологические процессы рассеивают медь в воздухе, почве и воде, а также в организмах.

Крупнейшие известные месторождения медной руды в мире находятся в Чукикамате в чилийских Андах, а самое крупное месторождение самородной меди находится на Верхнем полуострове Мичигана. Основными производителями меди являются Чили, которая поставляет 35 процентов мировой меди, и Соединенные Штаты, которые производят примерно 11 процентов. Канада, страны бывшего Советского Союза, Замбия, Китай, Польша и Демократическая Республика Конго также являются странами-производителями меди.

В результате человеческой деятельности большая часть меди содержится сегодня в воздухе, почве и воде.Промышленные предприятия, такие как плавильные, литейные, электростанции, мусоросжигательные заводы и другие источники горения, выбрасывают медь в атмосферу, где она может вернуться на Землю в виде осадков. Медеплавильные заводы и другие предприятия по производству меди выбрасывают высокие концентрации меди в окружающий воздух и почву. Медные рудники могут быть значительным источником загрязнения. Медь и другие минералы, присутствующие в хвостохранилищах — отходах, оставшихся после извлечения руды из породы — попадают в почву и водные пути.Вода может быть загрязнена рядом других источников меди, в том числе сельскохозяйственными стоками с ферм, использующих пестициды на основе меди.

Медь является важным элементом для всех живых организмов, поэтому она присутствует в пище, которую мы едим — будь то растения или животные — и в тканях человека.

Какое использование меди?

Люди использовали медь почти десять тысяч лет. С древних времен медь использовалась сама по себе и в сочетании с другими металлами для изготовления оружия, инструментов, предметов домашнего обихода и произведений искусства.

Высокая проводимость меди сделала ее предпочтительным металлом при развитии электротехники 18-19 веков. Медь является третьим по потреблению металлом в мире после стали и алюминия. Сегодня наибольшее потребление меди приходится на строительство. Медь используется в строительстве домов и других построек, производстве автомобилей и самолетов, а также в производстве водопроводных труб. Электроэнергетика и электротехническая промышленность — следующие по величине потребители меди.Медь также используется в телекоммуникациях. Значительное количество меди, используемой в Соединенных Штатах, поступает из переработанного лома и лома, оставшегося от производства меди.

Пенни из медного сплава США 1936 года, стальной оцинкованный пенни 1943 года и современный цинковый пенни с медным покрытием 2004 года. Фотография предоставлена: Программа исследования токсичных металлов Дартмута

Пенни США были сделаны из чистой меди с 1793 по 1837 год. В последующие годы они были сделаны из различных медных сплавов, включая бронзу и латунь.В 1943 году, когда поставки меди были направлены на военные нужды Второй мировой войны, большая часть чеканки монет была оцинкованной. С 1982 года в пенни содержится всего 2,5 процента меди — это цинк с тонким медным покрытием.

Сульфат меди, встречающаяся в природе и производимая соль меди, используется в качестве фунгицида для сельскохозяйственных культур, в качестве пестицида для уничтожения улиток и слизней, а также для обработки воды для уничтожения водной растительности. Это химическое вещество имеет серьезную хроническую токсичность с последствиями для сельскохозяйственных рабочих и окружающей среды.

Современные браслеты из меди или медного сплава из Зимбабве. Фото: Программа исследования токсичных металлов Дартмута

Соединения меди также используются для защиты древесины, а также в качестве химикатов для дубления кожи и протравы (закрепителя) при крашении текстиля. Медь до сих пор используется для изготовления произведений искусства и ювелирных изделий во всем мире. В некоторых частях Африки медные браслеты и произведения искусства изготавливают из выброшенной медной проволоки и обрезков. Во многих частях Южной и Юго-Восточной Азии медь, латунь и бронза широко используются в посуде, посуде, религиозных статуях и произведениях искусства.Навахо и другие племенные народы юго-запада США иногда используют медь в украшениях.

Нужна ли медь для здоровья?

Продукты, содержащие медь. Фотография предоставлена ​​Дартмутской программой исследования токсичных металлов

Медь является важным питательным веществом для всех живых существ. Медь входит в состав более 30 ферментов в организме человека, включая некоторые из них, участвующие в синтезе коллагена. У человека медь необходима для здорового развития соединительной ткани, нервных покровов и костей. Он также участвует в метаболизме железа и энергии.Дефицит меди, хотя и встречается редко, может вызывать анемию и аномалии соединительной ткани, костей и нервной системы.

Рекомендации по рекомендуемой диете (DRI), установленные в 2001 году Советом США по пищевым продуктам и питанию Института медицины национальных академий, устанавливают как рекомендуемые диетические нормы (RDA), так и верхние уровни потребления меди. Рекомендация группы составляет 0,9 миллиграмма меди в день для взрослых, больше для кормящих женщин (1,3 миллиграмма) и меньше для детей (0.34 миллиграмма для детей до трех лет и 0,44 миллиграмма для детей от четырех до восьми лет). Верхний предел составляет 10 миллиграммов в день для здоровых взрослых. Поскольку организм не синтезирует медь, этот необходимый уровень меди должен поступать из пищи.

Хорошими источниками диетической меди являются печень и другие субпродукты, устрицы, орехи, семена, темный шоколад и цельнозерновые продукты. Некоторое количество меди также присутствует в картофеле, изюме, грибах, нуте и других бобовых. Питьевая вода, подаваемая по медным трубам, может способствовать поступлению меди.

Избыточное потребление цинка в рационе может вызвать дефицит меди.

Может ли медь представлять опасность для здоровья?

Так же, как некоторое количество меди необходимо для хорошего здоровья, слишком большое количество меди может быть вредным. Здоровый человек может выделять избыток меди. Однако высокие дозы, длительное воздействие и определенные пути воздействия могут подавить биологические процессы, которые выводят избыток меди из организма.

Вдыхание медной пыли и паров (от предприятий по производству и переработке меди) может поражать дыхательные пути, вызывая кашель, чихание и боль в груди.Это также может отрицательно повлиять на желудочно-кишечный тракт, вызывая тошноту и диарею. Также могут быть затронуты печень и эндокринная функция. Некоторые исследования показали изменения в крови, включая снижение количества гемоглобина и эритроцитов после воздействия меди при вдыхании. Медная пыль и пары могут вызывать раздражение глаз, головные боли и боли в мышцах.

Проглатывание большого количества соединений меди (например, сульфата меди) может привести к смерти от нервной системы, печеночной и почечной недостаточности. Некоторые исследования показали, что употребление меди в пищу также может быть связано с ишемической болезнью сердца и высоким кровяным давлением, хотя другие исследования показали, что дефицит меди может играть роль в ишемической болезни сердца.Высокий уровень меди в питьевой воде может вызвать рвоту, боль в животе, тошноту, диарею и был зарегистрирован у людей, пьющих воду из медных труб.

Цинк и хелатирующие агенты можно использовать для удаления излишков меди из организма.

Неизвестно, что медь играет роль в развитии рака или врожденных дефектов.

Кому грозит опасность отравления медью?

Большие дозы медьсодержащих соединений, таких как сульфат меди, ядовиты даже для людей со здоровой печенью.Однако некоторые люди подвергаются большему риску отравления медью. Люди с определенными заболеваниями печени и люди с наследственной неспособностью метаболизировать медь особенно чувствительны к токсичности меди, например, люди с болезнью Менкеса, наследственной ацерулоплазминемией и болезнью Вильсона.

Пеницилламин, химическая структура которого показана здесь, используется в качестве хелатирующего агента при лечении болезни Вильсона. Фотография предоставлена: Программа исследования токсичных металлов Дартмута

Люди с болезнью Вильсона с рецессивной наследственной неспособностью выводить медь из организма подвергаются особому риску развития токсических уровней меди в тканях, особенно в печени и мозге.Без лечения это состояние может привести к печеночной недостаточности, серьезным неврологическим или психиатрическим проблемам и смерти.

Болезнь Вильсона можно эффективно лечить с помощью ацетата цинка, который блокирует абсорбцию меди. Хелатирующие агенты также эффективны, поскольку связываются с медью в организме и позволяют ей выводиться с мочой. Оба типа лечения должны быть постоянными на протяжении всей жизни пациента. Уменьшение количества меди в рационе также может уменьшить симптомы, хотя само по себе это неэффективное лечение.У носителей болезни — людей с одной копией дефектного гена — болезнь не разовьется, но метаболизм меди может быть слегка ненормальным. Хотя болезнь Вильсона обнаруживается только у одного из 30 000 человек во всем мире, каждый 100 человек может быть носителем этого гена. Существует несколько методов диагностики заболевания, например, анализ мочи и биопсия печени. Пока не существует генетического скрининга для выявления людей, которые находятся в группе риска, потому что болезнь вызвана какой-либо из 200 мутаций.

Есть и другие состояния, связанные с токсичностью меди, которые, по-видимому, имеют генетическую связь. Индийский детский цирроз печени, которым страдают дети в странах Южной Азии, по-видимому, является результатом генетической предрасположенности к чувствительности к меди в сочетании с высоким содержанием меди (часто из молока, сваренного в медных или латунных кастрюлях). Подобные состояния у детей наблюдались и в других частях мира, где вода содержала большое количество меди. Опять же, эти дети, по-видимому, имеют генетическую предрасположенность к плохому метаболизму меди.

Люди, которые живут рядом или работают на объектах по производству меди, таких как рудники, плавильные заводы или обогатительные фабрики, или на предприятиях по производству меди, подвергаются повышенному риску воздействия чрезмерного количества меди. Воздействие может произойти при вдыхании медной пыли и паров меди.

Является ли медь в окружающей среде опасной для здоровья?

Ответ на этот вопрос сложен. Медь является необходимым питательным веществом и естественным образом содержится в камнях, почве, воздухе и воде.Мы контактируем с медью из этих источников каждый день, но ее количество обычно невелико. Часть этой меди, особенно в воде, может абсорбироваться и использоваться организмом. Но большая часть меди, с которой мы контактируем, тесно связана с другими соединениями, что делает ее бесполезной и токсичной. Важно помнить, что токсичность вещества зависит от того, сколько организм подвергается воздействию, а также от продолжительности и пути воздействия.

В окружающей среде есть источники меди, которые представляют опасность для здоровья.Известно, что примерно половина мест хранения опасных отходов, включенных в Национальный приоритетный список Агентства по охране окружающей среды, содержит медь. Воздух и почва вблизи предприятий по переработке меди, таких как плавильные заводы, обычно имеют гораздо более высокие уровни меди, чем в других областях. Сельскохозяйственные стоки могут содержать пестициды на основе меди. Они могут представлять опасность для здоровья человека. Однако медь очень легко связывается с соединениями в почве и воде, снижая ее биодоступность для человека.

Потенциальный источник чрезмерного воздействия меди на человека — это питьевая вода, передаваемая через медные трубы и латунные раковины.Небольшие количества меди из водопровода выщелачиваются в воду, особенно в горячую воду и воду, которая оставалась в трубах в течение нескольких часов или всю ночь. Кислая (с низким pH) вода выщелачивает больше меди, чем более щелочная (с высоким pH) вода. Мягкая вода, вероятно, содержит больше меди, чем жесткая вода, потому что она не содержит минералов, которые создают защитный слой внутри труб, предотвращая выщелачивание меди. Сине-зеленые пятна от воды под кранами — индикатор содержания меди в воде.Некоторые люди, которые пьют воду с высоким содержанием меди, могут испытывать тошноту, рвоту, боль в животе и диарею. Количество меди, которое обычно содержится в воде из медных водопроводов, обычно не представляет угрозы для здоровья.

Использование только воды из холодного крана для питья и приготовления пищи может уменьшить количество меди, вымываемой из водопровода. Запуск воды до тех пор, пока она не станет очень холодной после того, как она пролежала в трубах на ночь или более шести часов, также снизит уровень меди.Убедитесь, что никакие электрические приборы не заземлены к водопроводу, чтобы уменьшить коррозию труб. Фильтры для воды также могут удалять медь из воды. Проверьте этикетку производителя фильтра, чтобы узнать, не является ли медь одним из фильтруемых химикатов.

Существуют ли федеральные директивы или стандарты на медь?

В соответствии с федеральным законом о безопасной питьевой воде Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ограничивает количество меди в питьевой воде общего пользования до 1,3 мг на литр.Согласно Закону о Суперфонде, EPA считает 5 000 фунтов меди или 10 фунтов сульфата меди на территории «опасным веществом».

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) допускает не более 1 мг меди на литр воды в бутылках. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) и Управление по охране труда (OSHA) имеют свои собственные стандарты количества меди и медных паров, допустимых на рабочем месте.

Где я могу узнать больше о меди?

Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR) США.S. Centers for Disease Control and Prevention имеет превосходное заявление общественного здравоохранения по меди в Интернете, доступное по адресу: Agency for Toxic Substance & Disease Registry.

У агентства также есть подробные токсикологические профили по меди, доступные в формате PDF через Интернет по адресу: Agency for Toxic Substance & Disease Registry, а также информационный бюллетень по меди.

Медь

Медь широко используется, особенно в электропроводке. Хотя в целом в монетах используется лишь небольшое количество, это, тем не менее, означает, что мы касаемся меди каждый раз, когда берем в руки монету.Медь образует сплавы более свободно, чем большинство металлов, и с широким спектром легирующих элементов, включая цинк, олово, никель и алюминий. Эти металлы добавляются для повышения прочности и устойчивости к износу и коррозии, но они также влияют на цвет сплава.

Применение меди

Рис. 1 Использование меди.

Рис. 2 Статуя Свободы была недавно отремонтирована после более чем столетнего выветривания.Медная обшивка была цела, внимания требовал только факел. С любезного разрешения The Copper Development Association.

В Великобритании медь в основном используется для производства полуфабрикатов (называемых полуфабрикатами), которые производятся из очищенного металла в виде чистой меди или медных сплавов. Они могут быть в виде проволоки, прутка, прутка, пластины, листа, ленты, фольги или трубки. Более половины меди продается в виде кабелей, проводов и трубок. Большая часть остального производится в виде сплавов.

На сегодняшний день наибольшая доля меди в мире используется в электропроводке, печатных платах, генераторах, электродвигателях и трансформаторах. В среднем автомобиле, например, есть около мили медной проводки массой 1 килограмм. Новый Boeing 787 (Dreamliner) имеет около 120 миль проводки при массе 4 тонны.

Медь также используется в автомобилях в различных электронных устройствах, таких как датчики для мониторинга и контроля температуры и скорости.

Много меди используется в зданиях, не только в медных трубах и проводке, но и в облицовке, что обеспечивает очень привлекательный цвет.Он также используется в холодильниках и установках кондиционирования воздуха из-за простоты изготовления и тепловых свойств.

Годовое производство (первичная медь)

Весь мир	18,9 млн тонн 1
Чили	5,7 млн ​​тонн 2
Китай	1,8 млн тонн 2
Перу	1.6 млн тонн 2
США	1,8 млн тонн 2
Конго (Киншаса)	1,0 млн тонн 2

Данные предоставлены:
1 Международная исследовательская группа по меди, 2015 г.
2 Геологическая служба США, сводки по минеральным сырьевым товарам, 2016 г.

Производство меди

Около 80% первичной меди в мире поступает из руд, в которых медь присутствует в виде сульфидного минерала, например, халькопирит (CuFeS ₂ ) (самая распространенная медная руда), борнит (Cu ₅ FeS ₄ ) и халькоцита (Cu ₂ S).Эти руды обычно содержат около 0,5-2% меди. Остальная часть первичной продукции приходится на руды, в которых медь присутствует в виде силикатов, сульфатов, карбонатов и оксидов, которые образовались в результате выветривания и окисления сульфидных минералов. Около 30% всего производства меди извлекается из вторичного сырья и отходов, которые перерабатываются.

Основные месторождения руд находятся в Чили, западной части США, Канаде, Замбии, Демократической Республике Конго и России.

Рисунок 3 Рудник Бингем-Каньон в штате Юта, США. Это крупнейший в мире открытый медный рудник.
С любезного разрешения Тиффани Беверидж.

Производство меди проходит в три этапа:
a) обогащение руды
b) преобразование сульфидов и других соединений меди в медь
c) очистка меди

(а) Обогащение руды

Обогащение руды осуществляется методом пенной флотации (рисунок 4).Порошковая руда смешивается с маслом и перемешивается с водой в большом резервуаре, в который добавлено моющее средство.

Сжатый воздух пропускается через смесь, легкие частицы сульфида меди поднимаются вверх и плавают на пене. Более тяжелые глины и другие силикаты оседают на дно резервуара. Этот остаток известен как «пустая порода». Пена, содержащая медь, снимается.

Рисунок 4 Обогащение медной руды пенной флотацией.

(b) Конверсия сульфидов и других соединений меди в медь

Конверсия осуществляется несколькими методами:
i) обжигом сульфидной медной руды
ii) процессом выщелачивания
iii) бактериальным методом

(i) Обжигом сульфидной медной руды

Обогащенная руда обжигается с достаточным количеством воздуха для превращения сульфида железа в оксид железа (II):

Затем твердая смесь смешивается с карбонатом кальция (известняком), кремнеземом (песком) и нагревается до 1300 К.Железо образует силикатный шлак, а сульфид меди (I) плавится и опускается на дно печи. Он известен как медный штейн.

В ходе недавнего развития процесса Isasmelt обогащенная руда (концентраты), известняк и кремнезем вместе с твердым топливом (углем) смешиваются и прессуются в окатыши. Их подают в печь, в которой имеется фурма, по которой закачивается природный газ (метан) и нефть с воздухом, обогащенным кислородом. Более экономично использовать чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом, а не воздух, поскольку это увеличивает скорость реакции и означает, что можно использовать небольшие химические предприятия и снизить стоимость топлива.Кроме того, это упрощает обеспечение того, чтобы газы, такие как диоксид серы, не терялись и не загрязняли атмосферу. На участке построены кислородные заводы.

Рис. 5 Производство меди с использованием процесса Isasmelt.

Эта смесь откачивается со скоростью, которая вызывает турбулентность и способствует очень быстрой реакции. Процесс очень эффективен, и большое количество сырья можно перерабатывать в относительно небольших печах.

Медный штейн и шлак выпускаются в другую печь для отстаивания и разделения.
Медный штейн затем направляют в другую печь и вдувают воздух или воздух, обогащенный кислородом, для получения металлической меди:

Диоксид серы часто превращается на месте в серную кислоту.

Эта нечистая медь ( около 99%) известна как черновая медь. Его нагревают до тех пор, пока он не расплавится, и в него вводят больше воздуха для удаления нежелательной серы. Затем следует закачка метана для удаления кислорода. Этот процесс известен как огневое рафинирование. Затем все еще загрязненная медь отливается в аноды для электрорафинирования.

(ii) Процесс выщелачивания

Медь получается из руды путем обработки руды раствором хлорида меди (II) и хлорида железа (III):

Медь извлекается в виде хлорида меди (l). Чтобы соединение оставалось в растворе, добавляют хлорид натрия. В присутствии избытка хлорид-иона образуется комплексный ион [CuCl ₂ ] ^— , растворимый в воде:

Наконец, нечистая медь получается электролизом раствора ионов [CuCl ₂ ] ^— до металла:

Хлорид меди (II) затем используется повторно.

(iii) Бактериальный метод

Значительное количество меди, производимой в США, получают с помощью бактерий. Подкисленная вода распыляется на отходы добычи меди, которые содержат мало меди. Когда вода просачивается сквозь дробленую породу, бактерия Thiobadllus ferrooxidans, которая процветает в присутствии кислоты и серы, расщепляет сульфиды железа в породе и превращает железо (II) в ионы железа (III). Ион железа (III), в свою очередь, окисляет сульфид-ион сульфидов меди до сульфата, оставляя ион меди (II) в растворе.Эта содержащая медь вода извлекается на дне штабеля, а металлическая медь получается восстановлением железным ломом:

(c) Очистка меди

Какой бы метод ни использовался для производства меди из руды, ее окончательная очистка осуществляется электролизом (рис. 6).

Слябы из нечистой меди (черновая медь) вместе с тонкими листами чистой металлической меди или нержавеющей стали или титана погружают в раствор сульфата меди (II) (0,3 моль дм ^-3 ) и серной кислоты (2 моль дм). ^-3 ).Листы из чистой меди или стали образуют катод (рис. 7) электролизной ячейки, а неочищенные пластины — анод. Это означает, что ионы меди образуются на аноде (происходит окисление) и переходят в раствор:

Рисунок 6 Очистка меди электролизом.

Ионы мигрируют к катоду, восстанавливаются до чистой меди и осаждаются на катоде. Время от времени чистая медь соскребается с катода.
Многие примеси из медного анода, такие как золото, серебро, платина и олово, нерастворимы в растворе электролита и поэтому не осаждаются на катодах.Вместо этого они откладываются в виде «анодного шлама» на дно резервуара, который периодически удаляется и отправляется специализированным нефтеперерабатывающим предприятиям. Другие металлы, например железо и никель растворимы, поэтому электролит необходимо постоянно очищать, чтобы предотвратить чрезмерное осаждение этих элементов на катоде. Таким образом получают медь чистотой не менее 99,99%.
Из полученной меди затем будут приданы удобные формы (такие как лист, проволока, пруток, трубы и т. Д.) Для использования в производстве.

Рис. 7 Катоды из чистой меди на нефтеперерабатывающем заводе в Канаде.
С любезного разрешения Anglo American.

Вторичное производство

Медь и сплавы с высоким содержанием меди перерабатываются для получения чистой меди. Металлы нагреваются обогащенным кислородом воздухом, который окисляет большинство металлов, но не медь или другие драгоценные металлы, образуя шлак, который можно удалить. Описанный выше процесс Isasmelt часто используется для вторичного производства меди.

Оставшаяся медь, теперь имеющая чистоту около 99%, отливается в аноды и очищается дополнительно с использованием электролитического метода, описанного выше.

Во всем мире, по оценкам, около 33% новой медной продукции производится из переработанной меди, причем в некоторых странах уровень переработки значительно выше, например, в Северной Америке (31%) и странах Западной Европы (47%). Примерно половина из них приходится на лом заводов и литейных производств медных изделий, который затем просто переплавляют и разливают. Другая половина поступает из «старого лома», например, от электрических кабелей и водопровода.

Данные взяты из:
The World Copper Factbook, 2015; Международная исследовательская группа по меди

Рис. 8 Блок-схема, обобщающая процессы, используемые для производства меди из руды.

Медные сплавы

Многие обычно используемые сплавы содержат медь как преобладающий металл с различными количествами других элементов (Таблица 1).

Сплав	Медь легирована	Используется
Латунь	цинк	винты, провода, элементы сантехники, электрические соединители, музыкальные инструменты, дверная фурнитура и украшения
бронза	банка	статуи, подшипники, электрические разъемы, пружины, зажимы
Фосфорная бронза	олово, фосфор	прецизионные подшипники, пружины, тарелки, инструментальные струны
Алюминиевая бронза	олово, алюминий (железо, никель, кремний)	инструменты, высокотемпературные компоненты авиационных и автомобильных двигателей
мельхиор	никель (железо, марганец)	монет, внешние компоненты в морской среде
Никель Silve	никель, цинк	столовые приборы, ключи, молнии, монеты, духовые и медные инструменты, палки для банджо

Таблица 1 Важные медные сплавы и их применение.

Рисунок 9 Этот саксофон изготовлен из медного сплава. С любезного разрешения Мэтью Уоддингтона.

В монетах евро медь используется четырьмя различными способами. Монеты от 1 до 5 центов сделаны из стали с медным покрытием. Монеты от 10 до 50 центов сделаны из северного золота (89% меди с алюминием, цинком и оловом). Монеты 1 и 2 евро состоят из двух сплавов. Внутренняя часть монеты золотого цвета изготовлена ​​на 75% из меди с цинком и никелем, а внешняя часть, серебряного цвета, представляет собой сплав из 75% меди и 25% никеля.

Исследования показали, что бактерии не могут долго существовать на медной поверхности, и одно из преимуществ использования медных сплавов для изготовления духовых или медных музыкальных инструментов состоит в том, что они менее подвержены росту плесени и бактерий, несмотря на регулярное воздействие влаги, теплое дыхание, насыщенное бактериями. Этот эффект очевиден, если доля меди в сплаве составляет 65% или больше, и основан на способности ионов меди нарушать перенос электронов в дыхательных системах клеток бактерий.Медь также может связываться с фосфатными группами клеточной ДНК, в результате чего двойная спираль распадается.

Дата последнего изменения: 2 октября 2016 г.

Медь | Геонауки Австралия

Введение

Каждый раз, когда вы включаете свет, пользуетесь электроприбором в доме или включаете кран, медь доставляет вам электричество или воду. Следовательно, медь является очень важным металлом для человека и сочетает в себе больше полезных свойств, чем, вероятно, любой другой металл.

В среднем семейном доме содержится более 90 кг меди: 40 кг электрического провода, 30 кг сантехники, 15 кг строительного оборудования, 9 кг внутренних электроприборов и 5 кг изделий из латуни. В реактивном самолете Боинг 747-200 содержится около 1,8 тонны меди. Статуя Свободы в Нью-Йорке содержит более 27 тонн меди.

Недвижимость

Халькопирит. Источник: Geoscience Australia

.

Медь — единственный природный металл, кроме золота, который имеет отличительный цвет.Как золото и серебро, медь является отличным проводником тепла и электричества. Кроме того, он очень податлив и пластичен. Медь также устойчива к коррозии (она не очень легко ржавеет). Медь мягкая, но прочная. Он легко смешивается с другими металлами с образованием сплавов, таких как бронза и латунь. Бронза — это сплав олова и меди, а латунь — это сплав цинка и меди. Медь и латунь легко перерабатываются — возможно, 70% меди, используемой сейчас, было переработано хотя бы один раз.

Свойства меди
Химический знак	Cu, от латинского слова «купрум», что означает «руда Кипра».
Руда	Наиболее часто встречается как халькопирит, CuFeS 2
Относительная плотность	8,96 г / см 3
Твердость	3 по шкале Мооса
Пластичность	Высокая
Пластичность	Высокая
Температура плавления	1084 ° С
Точка кипения	2562 ° С

Использует

Сегодня медь, поскольку она является хорошим проводником электричества, используется в электрических генераторах и двигателях для электропроводки, а также в электронных товарах, таких как радиоприемники и телевизоры.Медь также хорошо проводит тепло, поэтому ее используют в радиаторах автомобилей, кондиционерах и системах отопления домов.

Поскольку медь не подвержена коррозии, ее также используют для изготовления водопроводных труб. Его пластичность означает, что медные трубы можно легко сгибать, не ломаясь, чтобы не повредить углы.

Сульфат меди используется в качестве фунгицида, чтобы корни растений не блокировали стоки и канализационные системы. Сине-зеленый цвет обработанной древесины является результатом нафтаната меди и арсената меди-хрома, которые были введены под давлением для защиты древесины от расточителей.

Медь также используется для изготовления монет и научных инструментов, а также в декоративных целях.

В мобильном телефоне содержится около 15 граммов меди, и в последнее время медь заменяет алюминий в компьютерных микросхемах.

Катушка с медной проволокой. Источник: Geoscience Australia

.

Платы компьютерные, содержащие медь. Источник: Geoscience Australia

.

Использование	Описание
Электричество и связь	Поскольку медь пластична и является отличным проводником, ее основное применение — это электрические генераторы, электропроводка в домашних / автомобильных автомобилях, а также провода в бытовых приборах, компьютерах, свете, двигателях, телефонных кабелях, радио и телевизорах.
Монеты	Сплав «мельхиор», состоящий из 75% меди и 25% никеля, используется для изготовления «серебряных» монет, таких как австралийские монеты номиналом 5, 10, 20 и 50 центов. Монеты Австралии за 1 и 2 доллара на 92% состоят из меди, смешанной с алюминием и никелем.
Трубы	Поскольку медь не ржавеет и легко соединяется, ее можно использовать для изготовления водопроводных труб (и гидравлических систем).Использование меди в водопроводных трубах восходит к древним египтянам и римлянам.
Теплопроводность	Способность меди проводить тепло означает, что она используется в автомобильных радиаторах, кондиционерах, домашних системах отопления и котлах для производства пара. Он также идеален в качестве основы для кастрюль.
Фунгициды и инсектициды	Сульфат меди используется для уничтожения цветения водорослей в водоемах, для защиты древесины, предотвращения блокирования дождями и канализацией корнями растений, а также для уничтожения насекомых.
Удобрения	Производство меди увеличилось в 1950-х и 1960-х годах из-за потребности в удобрениях на основе меди, которые способствовали росту сельскохозяйственных культур на ранее непродуктивных землях.
Бронза	Бронза (90% меди, 10% олова) используется для изготовления статуй и подшипников в двигателях автомобилей и тяжелой технике. Самые ранние виды бронзы были природными сплавами, полученными из месторождений полезных ископаемых, которые также содержали олово.
Латунь	Латунь (70% меди, 30% цинка) особенно устойчива к ржавчине и поэтому используется для изготовления корпусов парусных лодок и другого морского оборудования. Многие музыкальные инструменты сделаны из латуни. Он также используется для декоративных элементов, от осветительных приборов до кранов и инструментов для астрономии, геодезии, навигации и других научных целей.

История

Медь была первым металлом, который использовали люди.Он был обнаружен человеком эпохи неолита около 9000 лет назад и использовался вместо камня, поскольку его было гораздо легче придать форме. Первые медники в Иране обнаружили, что нагревание меди смягчает ее, а ковка меди — труднее. Таким образом, они могли превращать медь в различные полезные предметы, такие как контейнеры и утварь — большой шаг вперед для человечества. Его красивый цвет также сделал медь привлекательной для использования в украшениях и украшениях.

Есть свидетельства того, что медь использовалась с древних времен, кусок медной трубки, использовавшейся 5000 лет назад, был обнаружен археологами в пирамиде Хеопса в Египте.Около 4000 г. до н.э. бронза (еще более твердый сплав) была открыта путем смешивания меди с небольшим количеством олова. Из него делали оружие, доспехи, инструменты и украшения — так начался медно-бронзовый век. Хотя изготовление бронзовых орудий в значительной степени вышло из употребления с наступлением железного века около 1000 г. до н.э., медь продолжала использоваться для других своих свойств. Это один из двух цветных металлов, его красота делает его очень востребованным для изготовления украшений, а его устойчивость к коррозии делает его пригодным для использования в море или вблизи моря.

Способность измельчать медь в листы и ее устойчивость к ржавчине сделали ее популярным кровельным материалом для важных зданий.

Рост медной промышленности был тесно связан с увеличением использования электроэнергии. Электротехнические применения по-прежнему остаются основным применением металла, что можно отнести к двум физическим свойствам. Он является отличным проводником электричества (и тепла) и достаточно пластичен, чтобы его можно было втянуть в проволоку и разбить на листы без разрушения.Медь широко используется в деталях сантехники и является основным компонентом сплавов, многие из которых тверже, прочнее и жестче, чем их отдельные составляющие элементы. В 1837 году Чарльз Уитстон и Уильям Кук запатентовали первый электрический телеграф с использованием медной проволоки. В 1876 году Александр Грэм Белл первым применил медный телефонный провод. В 1878 году Томас Эдисон изобрел первый электрический свет, в котором медь проводила ток. В течение нескольких лет массовое использование этих двух изобретений привело к невероятному увеличению добычи и производства меди.

Формация

Малахит и азурит. R29797 Источник: Geoscience Australia

Поскольку медь легко вступает в реакцию с другими веществами, она может образовываться в земной коре различными способами. Он часто встречается в отложениях с другими металлами, такими как свинец, цинк, золото и серебро.

Наибольшее количество меди находится в коре тел, известных как медно-порфировые месторождения. Эти отложения когда-то были большими массами расплавленной породы, которые охлаждались и затвердевали в земной коре.По мере охлаждения выросли несколько крупных кристаллов, которые затем были окружены более мелкими кристаллами, поскольку охлаждение стало более быстрым — геологи называют эти породы порфирами. Сначала медь была распределена по большой массе расплавленной породы в низких концентрациях. Когда магма остыла и начали формироваться кристаллы, количество расплава стало меньше. Медь оставалась в расплаве, становясь все более концентрированной. Когда порода стала почти полностью твердой, она сжалась и потрескалась, а оставшаяся богатая медью жидкость была выдавлена ​​в трещины, где тоже окончательно затвердела.За многие миллионы лет породы, покрывающие эти отложения, разрушились, и в конечном итоге отложения появились на поверхности. Примеры месторождений порфира включают Кадиа Хилл (Новый Южный Уэльс) и Серро Колорадо (Панама).

Смесь меди, железа и серы, получившая название халькопирит (CuFeS ₂ ) или «золото дураков», обманула многих старых старателей! Халькопирит в Австралии встречается в породах, возраст которых превышает 250 миллионов лет. Борнит (Cu ₅ FeS ₄ ), ковеллит (CuS) и халькоцит (Cu ₂ S) являются важными источниками меди в мире, и многие рудные тела также содержат некоторое количество малахита (CuCO ₃ .Cu (OH) ₂ ), азурит (Cu ₃ (CO ₃ ) 2.Cu (OH) ₂ ), куприт (Cu ₂ O), тенорит (CuO) и самородная медь. Сульфиды, которые дают большую часть меди, производимой во всем мире, обычно занимают более глубокие части залежей, которые не подвергались выветриванию. Вблизи поверхности они изменяются в результате окисления и других химических воздействий с образованием оксидов и карбонатов. Эти вторичные минералы меди могут образовывать богатую руду в верхних частях многих месторождений, и благодаря их характерному зеленому или синему цвету даже небольшие количества легко обнаруживаются в породах, в которых они встречаются.Минералы, содержащие медь, обычно встречаются вместе с минералами, которые могут содержать золото, свинец, цинк и серебро.

Ресурсы

В Австралии поиск меди начался вскоре после поселения европейцев. Первое крупное открытие меди в Австралии было в Капунде в Южной Австралии в 1842 году, когда Фрэнсис Даттон нашел медную руду в поисках заблудшей овцы. К 1860-м годам Южная Австралия была известна как «Медное королевство», потому что в ней располагались одни из крупнейших медных рудников в мире.

По данным Геологической службы США (USGS), Австралия занимает 2-е место после Чили в 2016 году. У нас есть несколько медных рудников, имеющих мировое значение, в том числе медно-свинцово-цинковое месторождение Маунт-Иса в Квинсленде и медно-ураново-золотое месторождение Олимпик Дам в Южной Австралии, где разрабатывается одно из крупнейших медьсодержащих месторождений в мире. Мир. Другими примерами важных ресурсов меди являются медно-золотые месторождения Проминент-Хилл и Каррапатина в Южной Австралии, медно-золотые месторождения Нортпарк, медно-свинцово-цинковые месторождения CSA и медные месторождения Гириламбон в Новом Южном Уэльсе, медные месторождения Эрнест Генри, Осборн и Мамонт. и медно-золотые месторождения в Селвин в Квинсленде и медно-цинковые месторождения в Голден Гроув и Медное месторождение Нифти в Западной Австралии.

Крупнейшие месторождения меди и рудники Австралии (2016 г.). Источник: Geoscience Australia

.

Дополнительная информация о ресурсах и производстве.

Горное дело

Хотя крупные месторождения меди разрабатываются открытым способом во многих основных странах-производителях, большая часть медной руды, добываемой в Австралии, поступает из подземных рудников. Традиционный метод, используемый на большинстве рудников, предполагает дробление руды и ее вынос на поверхность для дробления. Затем руда тонко измельчается перед тем, как медьсодержащие сульфидные минералы концентрируются с помощью процесса флотации, который отделяет зерна рудного минерала от отходов или пустой породы.В зависимости от типа медьсодержащих минералов в руде и используемых процессов обработки концентрат обычно содержит от 25 до 30% меди, однако может достигать примерно 60% меди. Затем концентрат перерабатывается в плавильном цехе.

Обработка

На некоторых австралийских рудниках медь выщелачивают из руды с получением богатого медью раствора, который затем обрабатывается для извлечения металлической меди. Сначала руда дробится и выкладывается на площадки для выщелачивания, где растворяется в растворе серной кислоты для выщелачивания меди.Затем богатый медью раствор перекачивается в установку для экстракции растворителем для отделения меди в виде медного комплекса. Его концентрируют, и раствор направляют в установку по извлечению меди для извлечения меди. Катоды из меди, полученные методом электролитического извлечения, содержат 99,99% меди, которая подходит для использования в электричестве. Весь этот процесс известен как электролизная экстракция растворителем (SX-EW).

Для превращения концентратов в металлическую медь используются различные методы плавки. Один из методов заключается в их плавлении с флюсом в плавильной печи с получением медного штейна, который представляет собой смесь в основном сульфидов железа и меди, обычно содержащую от 50 до 70% меди.Расплавленный штейн заливается в конвертер, который содержит больше флюсов, и превращается в черновую медь с чистотой от 98 до 99%. Черновая медь выпускается, дополнительно очищается в анодной печи и, наконец, электролитически очищается до чистой катодной меди.

На Олимпийской плотине концентрат плавится во взвешенном состоянии непосредственно до черновой меди. В этом процессе медный концентрат подается в плавильный завод с воздухом, обогащенным кислородом. Тонкодисперсный концентрат реагирует или мгновенно «вспыхивает», когда серная фракция сульфидов меди сгорает и становится газообразным диоксидом серы.Расплавленная медь и шлак попадают в очаг плавильного завода. Шлак образует слой на поверхности расплавленной черновой меди. Черновая медь периодически удаляется для дальнейшей очистки в анодной печи и электролитической очистки.

No related posts.