Что изготавливают из меди

Что изготавливают из меди

  • Что делают из меди
  • Сплавы металлов из алюминия и свинца
  • Какие металлы входят в состав бронзы

На Древнем Востоке изделия из меди датируются 4-м тысячелетием до н.э., в Европе — 3-м. 5000 лет — таковым оказался срок сохранности медных водопроводных труб в пирамиде Хеопса. Из красивого и долговечного металла медового и розовато-красного цвета (латинское название Cuprum — Cu) изготавливаются многие нужные человеку вещи.

Медь изредка встречается в природе в виде самородков. Именно поэтому в древности человек впервые и натолкнулся именно на этот металл. Он оказался удивительным. Легко обрабатывался, не боялся воды и не ржавел. Когда из медной руды медь стали добывать в огромных объемах и заработали плавильные мастерские, выяснилось, что металл при 1083оС относительно легко плавится и обладает высокой пластичностью. Медь можно раскатать в тончайшую фольгу толщиной всего в 0,03 мм, а проволочку вытянуть намного тоньше человеческого волоса.

Бытовое применение меди в обозримом прошлом общеизвестно. Из нее изготавливались самовары, люстры, подносы, подсвечники, колокольчики, пуговицы и многое другое. Немыслима была без деталей из меди работа техники прошлых веков, будь то ткацкий станок, часы, паровоз или пароход.

У нынешней промышленной меди есть несколько марок. Каждую из них используют для производства разных деталей, которым требуется своя степень вытяжки, сила штамповки и сопротивление прокату. Металл имеет высокую электро- и теплопроводность. Если принять теплопроводность гранита за единицу, то у стали она будет в 21 раз выше, а у меди — в 177 раз. Именно поэтому чистая медь широко используется при изготовлении многих деталей в холодильниках и греющих устройствах, в разнообразных приборах электроники, радио- и электротехники, от холодильника до микроволновки.

Медь легко поддается спайке и поэтому незаменима при производстве котлов. Широко применяется металл при изготовлении радиаторов автомобилей, теплообменников, отопительных систем и солнечных панелей. Уникальная способность металла противостоять коррозии делает медь и сплавы из нее незаменимыми в судостроении, при производстве трубопроводов и запорной арматуры в водонапорных системах. Важно, что эти детали безопасны при транспортировке питьевой воды.

Удивительный факт: на поверхности меди не развиваются бактерии, и поэтому ее целенаправленно используют при изготовлении оборудования для больниц. Медь также находит самое адекватное своим свойствам место в деталях кондиционеров. По-прежнему в цене во всем мире медная посуда. Она привлекает поваров высокой теплоотдачей и способностью к равномерному прогреву. Благодаря тому, что этот красивый и комфортный в обработке металл легко полируется до заданной текстуры и желаемого блеска, его с удовольствием берут в работу ювелиры и дизайнеры интерьеров.

Медь — компонент многих сплавов. Особенно востребована фосфористая медь, из которой изготавливаются всевозможные пружинящие электропровода и контакты, легко восстанавливающие форму при небольших изгибах.

Из сплава меди и алюминия чеканятся привычные глазу «медные» монеты. В «серебряной» нашей мелочи кошельков тоже есть медь — как добавка к основному металлу никелю. Знаменитый памятник Петру I в Санкт-Петербурге, который зовется «Медным», — не из меди, а из бронзы. Бронзами именуются сплавы меди с оловом, алюминием, марганцем, кадмием, бериллием, свинцом и другими металлами. В любой бронзе меди должно содержаться не менее 50%. При других пропорциях это будет другой сплав: баббит, манганин и др. Сплавы меди с никелем используются не только на монетном дворе, но и в масштабных проектах — при конструировании самолетов и космических кораблей.

Что изготавливают из меди

Что изготавливают из медиЧто изготавливают из медиЧто изготавливают из медиЧто изготавливают из меди Что изготавливают из меди

Когда-то давно Ломоносов писал, что «Металлом называется светлое тело, которое ковать можно», прямо указывая на главное отличительно свойство этого материала. Каждый из известных металлов обладает своей историей и уникальными качествами, отличающими его от других. Эпоха широкого использования металлов была открыта с появлением меди. В истории был даже «медный век» — промежуток времени от позднего неолита к новому «бронзовому» веку. Именно в это время появились первые украшения из меди, а после – и оружие. Со временем медь становилась все более и более востребованной.

Как появилась медь

Изделия из меди, находимые при раскопках на Древнем Востоке, датируются четвертым тысячелетием до н.э., в Европе – третьим. Медные водопроводные трубы в пирамиде Хеопса сохранились на протяжении 5000 лет. Из этого долговечного и красивого металла розовато-красного и медового оттенка производятся разные необходимые людям вещи.

Читайте также:  Назначение фартука токарного станка

Достаточно редко в природе можно встретить медь в виде самородков. На такие залежи в древности и натолкнулись люди. Металл, добытый из недр, оказался крайне удивительным. Он с легкостью поддавался обработке, был устойчив к влажности и не ржавел. Когда медную руду стали добывать в больших количествах, начали работать плавильные мастерские, где опытным путем выяснилось, что этот металл плавится при температуре 1083 градуса и отличается высокой пластичностью. Кусок меди можно раскатать в тонкую фольгу толщиной всего в несколько сотых миллиметра, а проволоку можно вытянуть толщиной с человеческий волос.

Использование меди

В обозримом прошлом медь широко использовали в быту. Из нее производили подносы, люстры, самовары, пуговицы, колокольчики, подсвечники и многое другое. Техника прошлых веков состояла из деталей, изготовленных из этого удивительного металла. Без меди невозможно было произвести ни часы, ни ткацкие станок, ни даже пароход или поезд.

Нынешняя промышленная медь делится на несколько марок. Каждая из них используется для производства различных деталей, которым требуется разная степень вытяжки, штамповки и сопротивление прокату. Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью. Если теплопроводность гранита принять за единицу, то у стали этот показатель будет в 21 раз выше, у меди же – более чем в 170 раз. Именно поэтому чистую медь широко используют для изготовления разных деталей в греющих и холодильных установках, во многих электронных приборах, радио- и электротехнике.

Особенности обработки

Медь легко паяется, поэтому она незаменима при изготовлении котлов. Широко используется меди и при производстве радиаторов для автомобилей, теплообменников, солнечных панелей и отопительных систем. Способность меди противостоять коррозии позволила применять разные ее сплавы в судостроении, при выплавке труб и запорной арматуры для водонапорных систем. Такие детали безвредны, поэтому их используют для транспортировки питьевой воды.

Общеизвестен такой удивительный факт: на медных деталях не развиваются бактерии, поэтому ее часто используют при производстве специализированного оборудования для больниц. Уникальные свойства меди используются для деталей кондиционеров. Медная посуда, как и много веков назад, ценится по всему миру. Повара ценят ее за высокую теплоотдачу и способность равномерно прогреваться. То, что этот удобный в обработке металл легко полируется, позволило использовать его в ювелирном ремесле. Из меди дизайнеры интерьеров создают уникальные предметы мебели для интерьера.

Медь в качестве дополнительного компонента

Медь является компонентом многих сплавов. Особенно ценится фосфористая медь. Сейчас из нее изготавливают различные пружинящие контакты и электропровода, способные восстановить свою форму после небольших изгибов.

Из сплава алюминия и меди производится чеканка «медных» монет. В «белой» мелочи, находящейся в наших кошельках, тоже есть медь. Она используется как добавка к никелю. Известный памятник Петру I, установленный в Санкт-Петербурге, называется «медным», но на самом деле он не из меди, а из бронзы. Бронзой называются сплавы меди с алюминием, оловом, кадмием, марганцем, свинцом, бериллием и иными металлами. В бронзе должно быть не менее 50% меди. При иных пропорциях это будут уже совсем иные сплавы: манганин, баббит и т.д. Сплав никеля и меди используется не только для чеканки монет, но и для реализации более масштабных проектов, например, конструировании космических кораблей и самолетов.

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.

Читайте также:  Заедает дисковод при открытии как починить

Что изготавливают из меди

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.

Что изготавливают из меди

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.

Читайте также:  Павел николаевич яблочков лампа накаливания

Что изготавливают из меди

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.

Что изготавливают из 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.

Что изготавливают из меди

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.