Сфери застосування міді. Особливості застосування міді в різних галузях промисловості та будівництва

Найпоширеніша мідна руда на планеті – це борніт. Але крім нього мідь видобувають і з інших руд, про які ми й поговоримо в рамках цієї статті.

1

Під цією рудою мають на увазі скупчення мінералів, в яких мідь є в таких кількостях, які є придатними для переробки її в промислових цілях. Загальноприйнятим показником розумності розробки родовища прийнято вважати ситуацію, як у ньому накопичення міді становлять щонайменше 0,5–1 %.

При цьому близько 90% запасів даного металу землі зустрічаються в рудах, що містять не тільки мідь, але й інші метали (наприклад, нікель).

Масштабний видобуток міді в Росії здійснюється у Східному Сибіру, ​​на Уралі та Кольському півострові. Найбільші поклади цього металу є на території Чилі (за оцінками експертів – близько 190 мільйонів тонн). До інших країн, що займаються розробкою таких руд, відносять США, Замбію, Казахстан, Польщу, Канаду, Заїр, Вірменію, Конго, Перу, Узбекистан. Загалом на планеті сукупний запас міді на розвіданих родовищах становить приблизно 680 мільйонів тонн.

Усі мідні поклади прийнято ділити на шість генетичних груп та дев'ять промислово-геологічних типів:

• стратиформна група (мідні сланці та пісковики);
• колчедана (саморідна мідь, житловий та мідно-колчеданний тип);
• гідротермальна (мідно-порфірові руди);
• магматична (мідно-нікелева руда);
• скарнова;
• карбонатова (залізомідний та карбонатитовий тип).

У нашій країні основний видобуток міді здійснюється на медистих сланцях та пісковиках, з мідноколчеданної, мідно-нікелевої та мідно-порфірової руди.

2

У природі мідь досить рідко зустрічається у самородному вигляді. Найчастіше вона "ховається" у різних з'єднаннях. Найбільш відомими з них є такі:

3

Набагато рідше зустрічаються інші мідні мінерали, серед яких можна виділити такі:

4

Даний метал, чиї характеристики (наприклад, висока ) зумовили його широку затребуваність) одержують із описаних нами мінералів і руд трьома способами – гідрометалургійним, пірометаллургічним та електролізом. Найпоширенішою є пірометаллургічна технологія, яка використовує як вихідну сировину мінерал халькопірит. Загальна схемапірометаллургического процесу включає кілька операцій. Першою є збагачення мідної руди окислювальним випалом чи флотацією.

Метод флотації базується на різному показникупорожньої породи, що змочується, і частинок, що містять мідь. За рахунок цього деякі мінеральні елементи прилипають (вибірково) до повітряних пляшечок і транспортуються ними на поверхню. Така нескладна технологія дає можливість отримати концентрат порошкоподібного виду, у якому вміст міді варіюється від 10 до 35 відсотків.

Окисний випал (не варто плутати його з) частіше використовується тоді, коли початкова сировина містить у собі сірку. великих кількостях. Руда в цьому випадку нагрівається до температури 700-800 градусів, що призводить до окислення сульфідів та зниження вмісту сірки у 2 рази. Після цього виконується плавка на штейн (сплав із сульфідами заліза та міді, що отримується у відбивних або шахтних печах) при температурі 1450 градусів.

Мідний штейн, який виходить після всіх цих операцій, продувається у конвертерах горизонтальної конструкціїбез подачі додаткового палива ( хімічні реакціїдають необхідне для процесу тепло) з бічним дмухом для окислення заліза та сульфідів. Сірку, що вийшла, переводять в SO2, а оксиди - в шлак.

У результаті з конвертера виходить так звана чорна мідь, у якій вміст металу становить приблизно 91%. Згодом її піддають очищенню із застосуванням вогневого рафінування (видалення непотрібних домішок) та підкисленого розчину купоросу (мідного). Таку очистку називають електролітичною, після неї вміст міді досягає показника 99,9%.

При гідрометалургійному способі виробництва міді її отримують за допомогою вилуговування металу сірчаною кислотою (дуже слабким розчином) і виділенням з розчину міді, що вийшов, а також інших дорогоцінних металів. Така методика рекомендована до роботи з бідними рудами.

Мідь – це метал, який відноситься до групи кольорових, оскільки має яскравий червонувато-рожевий колір, при різному ступені обробки може мати коричневий, зелений, золотистий відтінок. Цей метал має високі електролітичні властивості, теплопровідність, міцність і пружність. Мідь легко піддається обробці, входить до складу багатьох сплавів, завдяки чому підвищує свої хімічні та Фізичні властивості. Найбільш відомими сплавами є бронза - в основну масу міді додають 7 - 10% олова, мідно-нікелевий сплав - констант (загалом до 40% нікелю) і манганін (в сплав входить нікель і марганець). Наявність великої кількості відмінних характеристикі доступність металу зумовлюють широке застосуванняміді у різних галузях промисловості, сільському господарстві, будівництво, медицина.

Як застосовують мідь у промисловості

Мідь у промисловості переплавляють

При виробництві різних виробіввикористовую мідь у чистому вигляді та у вигляді сплавів з різними металами. У чистому вигляді метал використовують для виготовлення мережевих кабелів та проводів електропередач. Мідь відрізняється здатністю швидко і без втрат проводити електрострум. За цим показником вона поступається лише сріблу, але оскільки воно відноситься до дорогоцінним металамі має високу вартість, то електропроводки віддають перевагу застосуванню міді. Для виробництва серцевини кабелів – мідної жили застосовують лише чистий метал, наявність будь-яких домішок значно знижує провідниковий ефект Щоб отримати чисту мідь, її заготівлі піддають процесу електрорафінування. Він є зануренням металу у ванну, наповнену розчином сульфату міді, туди ж занурюють електрод, підключений до електрики. Іони металу переміщуються до електрода, а частинки домішок збираються поблизу анода, таким чином їх можна видалити, а на виході виходить матеріал із вмістом 99,999% чистої міді.

Мідно-нікелеві сплави характеризуються високою електроопірністю і застосовуються в приладобудуванні. Ці сплави стійкі до корозії, не руйнуються навіть у морській воді. Сплав, в якому 40% цинку називається латунь, він має підвищену міцність, а його дешевизна обумовлює широке застосування:

• у машинобудуванні;
• у виробництві побутових товарів;
• у хімічній промисловості.

З латуні виробляють:

• труби;
• радіатори;
• гільзи;
• автомобільну фурнітуру та інше.

Мідне напилення використовують при хромуванні сталі. Вироби зі сталі часто в декоративних цілях покривають хромом або нікелем, але це покриття недовговічне і в процесі експлуатації може відпадати, щоб уникнути цього між сталлю і хромованим шаром наносять мідне напилення, воно забезпечує краще зчеплення.

Застосування міді у промисловості можна спостерігати і при здійсненні пайки, вона значно полегшує цей процес, а деталь виходить однорідною та міцною. Цей метал є досить пластичним, його можна застосовувати для виготовлення водопровідних труб різної конфігураціїУ Росії використання таких труб нешироко поширене, але в Європі такі вироби можна знайти досить часто.

Вироби з міді у повсякденному житті

Це метал застосовується не тільки для виробництва промислових товарів, вироби з міді можна зустріти і у повсякденному житті:

Всі ці предмети можна знайти мало не в кожному будинку.

Важливу роль сільському господарстві виконує грунтові добрива, які містять мідний купорос- Він стимулює активне зростання різних культур, захищає їх від шкідників, розчином купоросу обробляють дерева, чагарники, насіння.

Предмети інтер'єру з міді

При будівництві будинків мідні листи використовують у покрівельних роботах. Відомо, що цей метал стійкий до різних атмосферних явищ, під їх впливом утворюється захисний шар- Патина, який має зелений відтінок. Патина запобігає корозії металу, і дах з таким покриттям може служити довгий час.

Мідні монети

До сфери застосування міді можна віднести і гальванопластику, вона відома ще з 1873 року. Гальванопластика є особливий видмистецтва, що базується на електролітичному осадженні металу у водному розчині солей. Цей метод давно вийшов за межі мистецтва та застосовується в космічній галузі, авіації, машинобудуванні. Суть його полягає в тому, що створений макет виробу, наприклад, з гіпсу або пластиліну, металізують, після видалення макету залишається лише металева форма. Процес металізованості відбувається шляхом нанесення на макет тонкого шару металу, частіше використовують графіт, поміщають заготовку в розчин, що містить солі міді. Макет грає роль катода і притягує частки металу, які у подальшому і утворюють форму готового виробу.

Використання міді у медицині

Традиційна медицина вважає мідь дуже важливим елементомжиттєдіяльності людини. В організмі ця речовина міститься у кількості 2*10 -4 % від загальної маси. Щодня людина з їжею споживає до 60 мг міді, з яких засвоюється приблизно 2 мг, що є необхідною нормою здорового організму. Мідь відіграє важливу роль у біосинтезі гемоглобіну, у підтримці рівня цукру, холестерину та сечової кислоти. Для нормальної роботи серцево-судинної системи, головного мозку, травного тракту потрібна мідь. У разі її нестачі розвивається:

• для лікування гострої недостатності використовують лікарські засоби, Що містять цей мікроелемент;
• у терапії – використання металевих аплікацій чи браслетів.

Найбільша кількість мікроелементу міститься в таких продуктах, як:

• печериці;
• картопля;
• печінка тріски;
• цільне зерно;
• устриці та каракатиці.

Водночас надлишок міді в організмі, коли її кількість перевищує 250 мг, веде до інтоксикації та порушення роботи печінки, розвитку хвороби Вільсона, анемії.

Відео: Як роблять мідний кабель

Мінерал із класу самородних елементів. У природному мінералі виявляються Fe, Ag, Au, As та інші елементи у вигляді домішки або тверді розчини, що утворюють з Cu. Проста речовина мідь - це пластичний перехідний метал золотисто- рожевого кольору(рожевого кольору за відсутності оксидної плівки). Один з перших металів, широко освоєних людиною через порівняльну доступність для отримання з руди та малої температури плавлення. Він входить у сімку металів, відомих людиніз дуже давніх часів. Мідь є необхідним елементомдля всіх вищих рослин та тварин.

Дивіться також:

СТРУКТУРА

Кубична сингонія, гексаоктаедричний вид симетрії m3m, кристалічна структура - кубічні гранецентровані грати. Модель є кубом з восьми атомів у кутах і шести атомів, розташованих у центрі граней (6 граней). Кожен атом даної кристалічної решітки має координаційне число 12. Самородна мідь зустрічається у вигляді пластинок, губчастих і суцільних мас, ниткоподібних та дротяних агрегатів, а також кристалів, складних двійників, скелетних кристалів та дендритів. Поверхня часто покрита плівками "мідної зелені" (малахіт), "мідної сині" (азурит), фосфатів міді та інших продуктів її вторинної зміни.

ВЛАСТИВОСТІ

Мідь - золотисто-рожевий пластичний метал, на повітрі швидко покривається оксидною плівкою, яка надає їй характерного інтенсивного жовтувато-червоного відтінку. Тонкі плівки міді на просвіт мають зеленувато-блакитний колір.

Поряд з осмієм, цезієм і золотом, мідь - один з чотирьох металів, що мають явне колірне забарвлення, відмінне від сірого або сріблястого у інших металів. Цей колірний відтінок пояснюється наявністю електронних переходів між заповненою третьою та напівпорожньою четвертою атомними орбіталями: енергетична різниця між ними відповідає довжині хвилі оранжевого світла. Той самий механізм відповідає за характерний колірзолото.

Мідь має високу тепло- та електропровідність (займає друге місце по електропровідності серед металів після срібла). Питома електропровідність за 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Мідь має відносно великий температурний коефіцієнт опору: 0,4 %/°С та широкому діапазонітемператур слабко залежить від температури. Мідь є діамагнетиком.

Існує ряд сплавів міді: латуні – з цинком, бронзи – з оловом та іншими елементами, мельхіор – з нікелем та інші.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

Середній вміст міді у земній корі (кларк) - (4,7-5,5) · 10 -3 % (за масою). У морській та річковій воді вміст міді набагато менше: 3·10 −7 % та 10 −7 % (за масою) відповідно. Більша частинамідної руди видобувається відкритим способом. Вміст міді у руді становить від 0,3 до 1,0 %. Світові запаси 2000 року становили, за оцінкою експертів, 954 млн т, їх 687 млн ​​т - підтверджені запаси, частку Росії припадало 3,2 % загальних і 3,1 % підтверджених світових запасів. Таким чином, за нинішніх темпів споживання запасів міді вистачить приблизно на 60 років.
Мідь отримують з мідних рудта мінералів. Основні методи отримання міді - пірометалургія, гідрометалургія та електроліз. Пірометаллургічний метод полягає в отриманні міді із сульфідних руд, наприклад, халькопіриту CuFeS 2 . Гідрометалургійний метод полягає в розчиненні мінералів міді в розведеній сірчаній кислоті або в розчині аміаку; з одержаних розчинів мідь витісняють металевим залізом.

ПОХОДЖЕННЯ

Невеликий самородок міді

Зазвичай самородна мідь утворюється у зоні окислення деяких медносульфидных родовищ асоціації з кальцитом, самородним сріблом, купритом, малахітом, азуритом, брошантитом та інші мінералами. Маси окремих скупчень самородної міді сягають 400 тонн. Великі промислові родовища самородної міді разом з іншими медьсодержащими мінералами формуються при впливі на вулканічні породи (діабази, мелафіри) гідротермальних розчинів, вулканічних пар і газів, збагачених леткими сполуками міді (наприклад, родовище озера Верхнє, США).
Самородна мідь зустрічається також у осадових породах, переважно у медистих пісковиках та сланцях.
Найбільш відомі родовища самородної міді - Туринські копальні (Урал), Джезказганське (Казахстан), у США (на півострові Ківіно, в штатах Арізона та Юта).

ЗАСТОСУВАННЯ

Через низький питомий опір мідь широко застосовується в електротехніці для виготовлення силових кабелів, проводів або інших провідників, наприклад, при друкованому монтажі. Мідні дроти, у свою чергу, також використовуються в обмотках енергозберігаючих електроприводів та силових трансформаторів.
інше корисна якістьміді – висока теплопровідність. Це дозволяє застосовувати її в різних тепловідвідних пристроях, теплообмінниках, до яких належать і широко відомі радіатори охолодження, кондиціювання та опалення.
У різноманітних областях техніки широко використовуються сплави з використанням міді, найпоширенішими з яких є згадані вище бронза та латунь. Обидва сплави є загальними назвами для цілого сімейства матеріалів, які крім олова і цинку можуть входити нікель, вісмут та інші метали.
У ювелірній справі часто використовуються сплави міді із золотом для збільшення міцності виробів до деформацій та стирання, оскільки чисте золото дуже м'який метал і нестійке до цих механічних впливів.
Прогнозованим новим масовим застосуванням міді обіцяє стати її застосування як бактерицидні поверхні в лікувальних закладах для зниження внутрішньолікарняного бактеріопереносу: дверей, ручок, водо запірної арматури, поручнів, поручнів ліжок, стільниць - всіх поверхонь, яких торкається рука людини.

Мідь (англ. Copper) - Cu

КЛАСИФІКАЦІЯ

Hey's CIM Ref1.1

Колись давно Ломоносов писав, що «Металлом називається світле тіло, яке кувати можна», прямо вказуючи на головну відмінність цього матеріалу. Кожен із відомих металів володіє своєю історією та унікальними якостями, що відрізняють його від інших. Епоха широкого використання металів була відкрита з появою міді. В історії було навіть «мідне століття» — проміжок часу від пізнього неоліту до нового «бронзового» віку. Саме в цей час з'явилися перші прикраси з міді, а згодом – і зброя. Згодом мідь ставала дедалі більше затребуваною.

Як з'явилася мідь

Вироби з міді, що знаходяться під час розкопок на Стародавньому Сході, датуються четвертим тисячоліттям до н.е., у Європі – третім. Мідні водопровідні трубиу піраміді Хеопса збереглися протягом 5000 років. З цього довговічного та красивого металу рожево-червоного та медового відтінку виробляються різні необхідні людям речі.

Досить рідко у природі можна зустріти мідь як самородків. На такі поклади в давнину й натрапили люди. Метал, здобутий з надр, виявився надзвичайно дивним. Він легко піддавався обробці, був стійкий до вологості і не іржавів. Коли мідну руду стали видобувати у великих кількостях, почали працювати плавильні майстерні, де досвідченим шляхом з'ясувалося, що цей метал плавиться за температури 1083 градуси і відрізняється високою пластичністю. Шматок міді можна розкотити в тонку фольгу товщиною всього кілька сотих міліметра, а дріт можна витягнути товщиною з людського волосся.

Використання міді

У найближчому минулому мідь широко використовували у побуті. З неї виготовляли таці, люстри, самовари, гудзики, дзвіночки, свічники та багато іншого. Техніка минулих століть складалася з деталей, виготовлених із цього дивовижного металу. Без міді неможливо було зробити ні годинник, ні ткацький верстат, ні навіть пароплав чи поїзд.

Нинішня промислова мідь поділяється на кілька марок. Кожна з них використовується для виробництва різних деталей, яким потрібен різний ступінь витяжки, штампування та опір прокату. Мідь має високу тепло- та електропровідність. Якщо теплопровідність граніту прийняти за одиницю, то у сталі цей показник буде в 21 разів вищим, у міді ж – більш ніж у 170 разів. Саме тому чисту мідь широко використовують для виготовлення різних деталей у гріючих і холодильних установках, у багатьох електронних приладів, радіо- та електротехніки.

Особливості обробки

Мідь легко паяється, тому незамінна при виготовленні котлів. Широко використовується міді та при виробництві радіаторів для автомобілів, теплообмінників, сонячних панелейі опалювальних систем. Здатність міді протистояти корозії дозволила застосовувати різні її сплави в суднобудуванні, при виплавці труб та запірної арматури для водонапірних систем. Такі деталі є нешкідливими, тому їх використовують для транспортування питної води.

Загальновідомий такий дивовижний факт: на мідних деталях не розвиваються бактерії, тому її часто використовують при виробництві. спеціалізованого обладнаннядля лікарень Унікальні властивостіміді застосовуються для деталей кондиціонерів. Мідний посуд, як і багато століть тому, цінується у всьому світі. Кухарі цінують її за високу тепловіддачу та здатність рівномірно прогріватися. Те, що цей зручний у обробці метал легко полірується, дозволило використати його у ювелірному ремеслі. З міді дизайнери інтер'єрів виготовляють унікальні предметимеблів для інтер'єру

Мідь як додатковий компонент

Мідь є компонентом багатьох сплавів. Особливо цінується фосфориста мідь. Зараз з неї виготовляють різні пружинні контакти та електропроводи, здатні відновити свою форму після невеликих вигинів.

Зі сплаву алюмінію та міді проводиться карбування «мідних» монет. У «білій» дрібниці, що знаходиться в наших гаманцях, також є мідь. Вона використовується як добавка до нікелю. Відомий пам'ятникПетру I, встановлений у Санкт-Петербурзі, називається «мідним», але насправді не з міді, та якщо з бронзи. Бронзою називаються метали міді з алюмінієм, оловом, кадмієм, марганцем, свинцем, бериллієм та іншими металами. У бронзі має бути щонайменше 50% міді. За інших пропорціях це вже зовсім інші метали: манганін, бабіт тощо. Сплав нікелю та міді використовується не тільки для карбування монет, але й для реалізації більш масштабних проектів, наприклад, конструювання космічних кораблів та літаків.