Все о меди

Медь — один из первых металлов, которые освоил человек. Она входит в структуру всех животных и растений. Как природный минерал, является представителем класса самородных элементов. Чаще встречается с примесью As, Au, Ag, Fe и других элементов, реже — в твердом с ними соединении. Как химическое вещество представляет собой металл повышенной пластичности, быстро покрывающийся оксидной пленкой, приобретая характерный желтовато-красный цвет. При отсутствии такого налета поверхность имеет розовый оттенок. Широкую популярность медь получила благодаря относительно простой технологии производства при небольшой температуре плавления.

Структура, свойства

Минерал в природе встречается в виде всевозможных соединений или самородков. Это могут быть пластинки, нити, сплошные массы, кристаллы, сгустки дендритов, другие соединения. В большинстве случаев ископаемые формирования покрыты тонким слоем малахита (зеленью), азурита (синевой), других элементов, образовавшихся в результате вторичных изменений. Структура кристаллов меди представляет собой кубическую центрированную по граням решетку с координационным числом 12для каждого из шести атомов, расположенных в центре каждой из плоскостей.

Основные свойства

• Цвет. Медь входит в четверку металлов, которые выделяются на фоне других «собратьев» характерным оттенком. Вместо серой либо серебристой поверхности ее фактура отличается желтовато-красным цветом. Он формируется в результате электронных переходов между полуопустошенными четвертыми и наполненными третьими орбитами атомов. Такая энергетическая разница характерна для волн оранжевых оттенков.
• Тепло- и электропроводность. Медь характеризуется повышенными параметрами тепло- и электропроводности, уступив первую позицию лишь серебру. Величина удельной электропроводности колеблется от 55,5 до 58 МСм/м при температуре +20 0С и стандартной влажности.
• Температурное сопротивление. Являясь диамагнетиком, желто-красный металл имеет сравнительно большой коэффициент сопротивления температуре, равный 0,4 %/0С. При этом, он мало изменяется при перепадах в довольно широком диапазоне.

Физико-механические особенности

Медь легко поддается всевозможным методам обработки, хорошо сплавляясь с всевозможными металлами. Наиболее популярными из них являются: мельхиор (с никелем), бронза (с оловом), и латунь (с цинком).

Химические особенности

Важной особенностью меди считается стойкость к коррозии. При стандартных условиях влажности она не окисляется. В то же время избыток влаги приводит к образованию карбоната меди. Хорошо взаимодействуя с серой, селеном и галогенами, пластичный металл не поддается воздействию кислоты.

Технология производства

Чаще всего медь производят из медного колчедана или медного блеска. Эти сульфидные руды являются наиболее распространенными в природе. Производство металла реализуется с использованием двух технологий: пирометаллургической — 90% или гидрометаллургической — 10%.

Пирометаллургическая

Производство меди с использованием пирометаллургического способа предполагает следующие процессы:

• Обогащение. Руда обогащается путем флотации (обработка водой) или окислительного обжига. В первом случае на выходе получают сырье с содержанием нужного элемента 10–35%. Второй вариант применяется, когда в рудном концентрате много серы, но мало меди (до 8–25%). Если минерал содержит 25–35% нужно элемента, его сразу плавят без предварительного обжига.
• Плавка. В зависимости от вида сырья (кусковое или порошкообразное) выполняется плавка в шахтной либо в отражательной печи при +1450 0С.
• Продувка. Чтобы активировать окисление и феррум, выполняется продувка штейна сжатым воздухом. Окислы переводятся в шлак, а сера — в оксид. На выходе получается черновой металл с содержанием до 1,6–0,6% примесей. Для их снижения проводится огневое рафинирование. В результате доля сторонних включений уменьшается до 0,5%.

Гидрометаллургическая

Суть гидрометаллургического способа состоит в обработке сырья слабым раствором серной кислоты. Такая технология применяется для производства меди из бедных руд. Преимуществом этого варианта является возможность получения металла без совместного извлечения из минерала драгоценных элементов.

Медный прокат и его применение

Медный прокат широко востребован в разных сферах, включая электротехнику, машиностроение, строительство, радиоэлектронику, другие отрасли. Основными его видами являются:

• Прутки — длинные изделия, изготовленные в результате холодного деформирования или прессования.
• Листы — плоские заготовки сечением 0,2–25 мм, полученные путем холодного либо горячего катания.
• Шины — разновидность листового проката в виде длинных полос.
• Трубы — полые профили, изготовленные с использованием технологии прессования или холодного деформирования.
• Проволока — тонкие и длинные изделия, полученные в результате многократного волочения прутков.

В качестве сырья для производства проката используются слитки (заготовки) из сплава марок М1, М2 или М3. Они отличаются в основном долей примесей. Соответственно, часть чистой меди в их структуре занимает не менее 99,9%(М1), 99,7%(М2) либо 99,5%(М3).