Полезные ископаемые: Медные руды. Физические и химические свойства 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.

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.

В электротехнике:

Из-за низкого удельного сопротивления 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 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:

Другое полезное качество меди - высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводныхустройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования 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, 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

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.

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 YBa 2 Cu 3 O 7-δ , который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей.

Другие сферы

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 %.

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.

Применение цинка:

Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемыхподземным выщелачиванием(золото,серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из черновогосвинцав видеинтерметаллидовцинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методамиаффинажа.

Применяется для защиты сталиоткоррозии(оцинковкаповерхностей, не подверженных механическим воздействиям, илиметаллизация- для мостов, емкостей, металлоконструкций).

Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть вбатарейкахиаккумуляторах.

Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельнойэнергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор - 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух - 220-300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км).

Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления.

Теллурид,селенид,фосфид,сульфидцинка - широко применяемыеполупроводники. Сульфид цинка - составная часть многихлюминофоров. Фосфид цинка используется в качествеотравыдлягрызунов.

На разные применения цинка приходится:

цинкование - 45-60 %

медицина (оксид цинка как антисептик) - 10 %

производство сплавов - 10 %

производство резиновых шин - 10 %

масляные краски - 10 %

Медь – это металл, который был освоен людьми одним из первых и получил широкое применение благодаря низкой температуре плавления. Данный металл встречается в природе даже чаще, чем железо. Широкое использование меди началось сразу же за каменным веком. С.А. Семенов провел немало исследований, показавших, что применение орудия и инструментов, созданных из меди, дает значительно больше преимуществ, чем каменные.

В древности медь использовали не только в чистом виде, но и в сплавах с оловом, называя полученный металл бронзой. Бронза использовалась для изготовления орудий, инструментов, посуды и украшений, потому что являлась более прочной, чем медь.
Изначально добывалась медь не из сульфидной, а из малахитовой руды, потому что та требовала гораздо меньше дополнительной обработки. Для получения меди смесь малахитовой руды и угля размещали в глиняном сосуде, устанавливали емкость в небольшую яму, а затем поджигали уголь. Угарный газ, выделяющийся при сжигании угля, вырабатывал свободную медь из малахита. Уже примерно в 3 тысячелетии до н.э. на Кипре появились рудники, занимающиеся добычей и выплавкой меди.

Почему медь назвали именно так

На латинском языке медь звучит как Cuprum, и это название произошло от первого рудника с острова Кипр. Еще одно латинское название меди – Aes, что в переводе означает рудник.
Слово медь встречается уже в древнейших литературных произведениях, однако там оно не имеет четкого обозначения. Называть металл медью предложил В.И.Абаев, исходя из названия страны Мидия: *Мѣдь из ир. Мādа.
Алхимики изначально называли медь «Венера», хотя в более древних трактатах можно встретить и название «Марс».

Физические свойства меди

Медь – это высокопластичный металл, имеющий золотисто-розовый цвет. При взаимодействии с воздушной средой медь в довольно короткие сроки покрывается оксидной пленкой, придающей ей желтовато-красный оттенок.
Медь – это один из немногих металлов, имеющий цветовую окраску, ведь у большинства металлов она серебристая.
Медь обладает высокой теплопроводностью, а по электропроводности занимает второе место среди всех металлов. Кроме того, данный металл имеет высокий температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С.
Существует немало сплавов с медью: сплав с цинком – латунь, сплав с оловом – бронза, сплав с никелем – мельхиор и т.п.

Применение меди в производстве

Применение меди в производстве довольно обширно, ведь этот металл имеет значимые преимущества. Чаще всего медь используют:

В электрической технике – благодаря низкому удельному сопротивлению. В электротехнике применяется для изготовления кабелей и проводников.
Система охлаждения для тепловых трубок ноутбуков – используется из-за высокой теплопроводности.
Для создания труб – медь имеет высокую прочность и отлично подходит для обработки металлических изделий. Медные трубы отлично подходят в целях транспортировки газа и жидкостей. В некоторых странах медь – это основной материал для создания труб.
В ювелирном деле для создания украшений широко применяется данный металл, ведь он легко контактирует с другими драгоценными металлами.
Медь – идеальный проводник электричества и потому отлично подходит для индукционных установок. Как правило, индуктор выполняется из меди.

Сфера применения меди довольно обширная и не ограничивается только вышеописанными областями. На сегодняшний день медь – это широко распространенный металл, облегчающий задачу многих металлургических предприятий. Медь легко поддается такому виду термообработки как нагрев твч и пайка твч .

С 15 века индейцы Эквадора занимались плавкой меди, содержащей 99,5%, и создавали из них монеты. Монета, изготовленная индейцами, ходила по большей части Южной Америки, в том числе использовалась инками.
В Японии трубы из меди, проводящие газ, признаны самыми «сейсмостойкими».
Организм взрослого человека может содержать до 80 мг меди.
Учеными Польши было обнаружено, что в водоемах, содержащих медь, карпы имеют особо крупные размеры.

Вот мы и познакомились с таким универсальным и популярным металлом, как медь. Цена на медь на сегодняшний день достигают до 8000 долларов за тонну.

Каждый человек имел дело с медью, а точнее с изделиями, которые содержат медь или же её сплавы. Этот металл настолько востребован во многих сферах человеческой жизни, что количества производимой меди попросту не хватает, чтобы полностью удовлетворить спрос на нее. Поэтому ныне популярна тема переработки изделий, содержащих данный металл. В данной статье речь пойдет о том, какие же сферы и области применения меди и его сплавов существуют на сегодняшний день. И поверьте, их огромное множество.

Свойства меди

Что же собой представляет медь? Это красновато - розовый металл, отличающийся мягкостью и ковкостью. Механические и физико - химические свойства - главные причины популярности меди. Пластичность, мягкость, высокие показатели теплопроводимости делают медь отличным вариантом для производства большого разнообразия изделий. Данный металл не боится низких температур. Напротив, при отрицательных температурах свойства меди становятся ещё лучше. Повышается прочность и пластичность материала и предел текучести становиться выше. Помимо этого вода, растворы щелочей и кислот (соляной и серной) никак не влияют на медь. Эти и множество других свойств обуславливают сферы и области применения меди.

Какие бывают сплавы меди?

Что касается сплавов меди, то самыми известными из них являются сплавы меди с оловом (бронза), с цинком (латунь), с никелем (мельхиор), с никелем и цинком (нейзильбер). Кроме перечисленных компонентов, которые вместе с медью образовывают сплав, также можно выделить марганец, золото, алюминий. Эти элементы, вместе с медью и другими соединениями, точно так же формируют сплавы. Их существует достаточно большое количество и каждый сплав отличается от другого определенным набором свойств.

Где применяют медь?

Данный металл популярен как в чистом виде, так и в соединении с другими элементами. Медь и его сплавы используются для производства медной проволоки, медных труб, кровли, кухонной утвари, украшений, декоративно - художественных изделий, монет, кондиционеров, разнообразных бытовых приборов, красителей для стекла. Так как медь необходима, для нормального функционирования живых организмов её также применяют для изготовления пищевых добавок. Рассмотрим сферы и области применения меди и её сплавов более подробно.

Области применения меди и его сплавов

И так, медь применяют для изготовления:

Медной проволоки. Одним из свойств меди является хорошая проводимость электрического тока, поэтому чистую медь используют для производства проволоки, которая присутствует в самых разных приборах и изделиях.

Медных труб. Как было сказано ранее, медь не вступает во взаимодействие с водой и вместе с антикоррозийными свойствами отлично подходит для изготовления водопроводных труб. Такие трубы надежды и будут служить достаточно долго.

Посуды. Антибактериальные свойства позволяют использовать медь для изготовления разнообразной посуды. Когда на поверхности посуды образовываются царапины, внутри них начинают развиваться патогенные микроорганизмы, а свойства меди не позволяет этим организмам развиваться с полной силой.

Медной кровли. Кровельные покрытия из меди весьма популярны, так как имеют большой срок эксплуатации. Не одно десятилетие такая кровля может надежно служить из-за образованного на ней налета - патины. Именно этот налет служит защитным покрытием меди от негативных внешних факторов (температур, ультрафиолетовых лучей).

Украшений и предметы декоры. Бытует мнение, что медь имеет лечебные свойства и поэтому из нее изготавливают разные украшения - браслеты, кольца, подвески. Медь удачно смотрится в качестве разных предметов декора, например, скульптур, уличных фонарей, люстр, дверных ручек и др.

На этом сферы и области применения меди и её сплавов не заканчиваются. Их качественные характеристики чрезвычайно выгодны. Именно поэтому медь была востребована много лет назад и в будущем не утратит своей популярности.

Медь; один из наиболее важных металлов, который мы используем сегодня, находится практически

в каждой сфере нашей жизни. Так велика была потребность в меди в современном мире, что добыча не в состоянии идти вровень со спросом, и переработка меди является в настоящее время важным сектором промышленности. Если вы посмотрите вокруг, вы, несомненно, увидите многие объекты из меди или содержащие медь или ее сплавы.

Медная проволока используется и в наших дома, чтобы доставить ток для всех приборов, которые работают на электричестве. Медь является прекрасным проводником электричества, и не так склонна к возгоранию как алюминий. Во многих домах также устанавливают медные трубы для воды. Медь не подвержена коррозии и не вступает в реакцию с водой, что делает ее безопасной и долговечной для использования в водопроводе. Кроме того, трубы, ванны, раковины, смесители, сделанные из меди добавляют стиля и эстетичности ванной комнате.

Медь также используется при производстве автомобилей, грузовиков и других транспортных средств. В системе электрооборудования автомобилей присутствует медный провод, также медь находится стартере двигателей и в автоматических стеклоподъемниках.

С древнейших времен медь использовалась для изготовления посуды, также и сегодня из меди делают кастрюли и сковородки. Недавние исследования выявили данные, указывающие на более высокое качество медной посуды, чем из нержавеющей стали, которая в мире считается наиболее безопасным материалом для кухонной утвари. Из-за возникающих царапин на поверхности посуды повышается риск размножения в этих местах болезнетворных бактерий. Медь же обладает антибактериальными свойствами, этот материал эффективен для сокращения или устранения бактерий.

Также вне дома медь по-прежнему используется в качестве кровельного материала, как это было на протяжении столетий. Медная кровля не только смотрится лучше, но и способность противостоять сильным ветрам и штормам у этого материала выше. Крыша, покрытая медью, считается вечной; срок службы такой кровли превышает 150 лет В то время как металлочерепицу придется периодически заменять, медная кровля будет служить сотни лет. Медная кровля - это очень дорого, поэтому чаще всего она используется только как небольшие, декоративные элементы крыши над окнами или мансардными окнами. Медь также является основным компонентом большинства громоотводов.

Украшения, изготавливаемые из меди и медных браслетов, также снимают боль от артрита, хотя научного подтверждения этому нет. Скульптурные и другие декоративные предметы, призванные украсить дома, часто делают из меди. Также медь используется во многих уличных фонтанах. Медь всегда будет иметь место в нашей жизни от строго декоративного использования до наиболее утилитарного.

Способы применения меди в промышленности и дома

Цена на пени

Медь некогда широко использовалась для изготовления монет, особенно в Великобритании, а также США и других странах. На самом деле фраза "медная монетка" или "медь" происходит из того, что пенни когда-то были сделаны из меди.

Пенни, изготовленные до 1982 года, были сделаны в основном из меди. После 1982 г. медные монеты были только из сплавов меди с другими металлами. Это означает, что все медные монеты до 1982 стоили почти в три раза больше их номинальной стоимости. Совсем неудивительно, что люди собирают сотни таких монет.

В финансовых кругах существует Закон Грэшема: "плохие деньги вытесняют из обращения хорошие". Это относится больше для медных монет. Старые пенни, выпущенные до 1982 года, - "хорошие" деньги, а выпущенные потом - "плохие" деньги в данном примере.

Это также означает, что не только стоит хранить медные монеты, а также может быть стоит присмотреться к покупке медных монет. Медные монеты можно приобрести у дилеров и на аукционах, таких как eBay. Конечно, вы платите пошлину, но с ростом цен на медь это не проблема.

Также доступны к продаже и медные монеты, содержащие 0.999% чистой меди, что является хорошим способом сохранить и приумножить свои богатства.

Кстати, было отмечено, что даже некоторые пенни, выпущенные после 1982 года, состоящие в основном из цинка с медью, могут иметь более высокую стоимость, чем их номинальная стоимость, за счет цены на цинк.

При всем этом большую роль играет инфляция. Стоимость металлов, таких как медь и цинк, остается по сути той же, когда стоимость доллара падает. Это означает, что для покупки того же количества металла нужно заплатить больше. Но стоимость металла в монетах остается такой же.

Это хорошо для коллекционеров медных монет и монет из других металлов. Они получают больше денег за то же количество металла. Следует иметь в виду, что, поскольку все больше и больше людей начинают собирать медные монеты, источники иссякнут, и они станут менее доступными. Так как спрос увеличивается, будет расти и стоимость медных монет.

Стоимость некоторых медных монет может доходить до $30 000 и даже более. К примеру, редчайшие пенни 1930 года.

Официально, в 1930 пенни не чеканили. Это известно из уст сотрудника, который работал на монетном дворе в годы депрессии. С его слов, небольшое количество пенни в 1930 году действительно было произведено (около двух штук), решение не чеканить монеты в обращение было принято в конце 1929 года. Эти штучные монеты были, по-видимому, установлены в монетном прессе в то время, чтобы продемонстрировать процесс чеканки для высокопоставленных лиц. Посетителям были предложены одна или две новенькие монеты в обмен на пенни из своего кармана.