Медь - это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.
Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КуПрум».
По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.
Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой - бронзы.
Основные свойства меди
1. Физические свойства.
На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.
Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.
Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.
Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток , протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.
Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) - верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.
Способы получения меди
В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды - это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.
1.
Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.
Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.
Следующий этап пирометаллургического способа получения меди - это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.
В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.
Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.
2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.
Применение меди
Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).
Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.
Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.
Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.
В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.
Медь (Cu), греческое название «KYPRIUM», то есть «кипрский металл». Медь названа так неслучайно: впервые этот металл начали добывать именно на Кипре, примерно 3,5 тысячи лет назад.
Медь - один из первых металлов, который люди научились обрабатывать. Человечество использует медь уже более 10 тысяч лет. Древние орудия труда, украшения, посуда и оружие - все это было сделано из меди. Особенно искусно обрабатывали медь египтяне: они так выковывали свои клинки, что их секрет закалки лезвий до сих пор не раскрыт.
Позже люди обнаружили, что чистая медь хорошо подходит для изготовления декоративных предметов, но не оружия или утвари, и примерно за 3 тысячи лет до нашей эры был открыт первый сплав меди с мышьяком - мышьяковистая медь. Этот металл был тверже, чем медь, и поэтому производство оружия и посуды резко возросло. Примерно через 200 лет появилась и бронза - сплав меди с оловом.
Огромное количество меди добывала Римская империя в период расцвета: медь использовалась для производства монет, оружия, утвари и украшений. После падения Рима медь несколько столетий практически не использовалась.
Где применяют медь сегодня?
Промышленное производство этого металла началось только в XIX веке с изобретением телеграфа: медь использовалась для телеграфных проводов. Даже сегодня почти все электрические провода изготовлены из меди. Также медь часто используют в производстве водопроводных труб и систем отопления, так как она препятствует размножению бактерий.
Производство монет - этот древний способ использования меди применяют до сих пор: сегодня из сплавов меди производят мелкие монеты, значки и медали. Медь широко используется как краситель при производстве стекла, фарфора, керамики и текстиля. Кроме того, рассматривается возможность хранить в медных контейнерах переработанное ядерное топливо.
В строительстве медь широко используется для кровельных работ, производства водосточных систем и архитектурных украшений. Медь, которая используется для покрытия крыш и фасадов - имеет обозначение Cu-DHP. Это медные листы, которые обычно используют в качестве кровельного материала, для отделки фасадов.
Медь «Благородная ржавчина»
Использование меди связано с таким понятием как патина или «благородная ржавчина». Этим термином обозначают покрытие, которое появляется на меди с течением времени. Патина - это следы атмосферной коррозии. Однако в отличие от ржавчины, появляющейся на железе и стали, коррозия меди имеет защитный эффект.
Патина появляется так: сначала на только что уложенных медных листах кое-где проступают темные пятна-следы работы с металлом, затем через полтора-два года медь приобретает равномерный коричневый цвет, а потом уже появляется зеленая патина. В первую очередь патина возникает на наклонных и горизонтальных поверхностях. Очень старому медному покрытию патина придает бледно-зеленый оттенок.
Благодаря тому, что медь не ржавеет, а покрывается патиной, этот металл так часто используют для изготовления памятников, для облицовки фасадов зданий. Все элементы, выполненные из меди, с течением времени не только сохранят свой внешний вид, но будут выглядеть только привлекательнее.
Для восстановления старых зданий, где медь уже покрыта патиной, или для придания «историзма» современному зданию, используют патинированную медь. Медные листы уже покрыты патиной на производстве, но это не препятствует дальнейшему образованию естественной патины.
Медь в строительстве
Медь и ее сплавы широко применяются в архитектуре и строительстве: материал для облицовки фасадов зданий и внутренних помещений, изготовления водосточных систем и архитектурных украшений.
Томпак или архитектурная бронза
Медно-цинковый сплав с высоким (более 80%) содержанием меди. Томпак традиционно применяют в строительстве в качестве декоративного материала. Первоначально томпак имеет красивый светло-золотистый цвет, который с течением времени превращается в бронзово-коричневый.
Профилированные медные листы
Для внутренней или наружной отделки помещений из меди могут изготавливаться тонкие листы. Они не имеют стандарта для изготовления, их размер и толщина определяются индивидуально для каждого здания.
Медные панели
Медные листы толщиной от 0,6 до 1 мм. Такие панели используются для обработки фасадов или внутренних помещений здания. Панели обычно имеют подложку, поэтому они более жесткие, чем медные листы.
Медная кровля
Функцией крыши всегда была и остается защита здания от снега, дождя и ветра, однако важное значение имеет и эстетическая привлекательность зданий. Медным листам легко придать любую форму, поэтому медь так часто используют для покрытия крыш.
Металлопрокатные станки появились только во 2 половине XVIII века, а до этого медные листы производились вручную.
Медная кровля бывает разных типов.
Листовое покрытие
Покрытие крыш медными листами применяется уже более 300 лет. Медная кровля с таким покрытием сохранилась на многих старинных зданиях. Медные листы сращивались методом фальцевания: сгибания краев двух соседних листов. Традиционно фальцевание делали вручную, сейчас для этого существуют специальные инструменты. Фальц (шов) может быть двойным - для более высокой прочности, но обычно достаточно и одинарного фальца. Его применяют при реставрации старинных зданий, или если хотят придать современному зданию «антикварный» вид.
Полосовое покрытие
Это покрытие, составленное из длинных медных полос, идущих от конька крыши до самого карниза. Такое покрытие легче уложить, чем листовое, и оно может применяться на всех типах крыши.
Профилированные медные элементы
Элементы разной формы и длины связываются между собой внахлест и крепятся к строительным деталям винтами. Медная кровля из профилированных элементов используется на почти плоских крышах, с уклоном до 3°.
Плоские кровельные плитки
Небольшие плитки соединяются между собой фальцами. Такой тип покрытия лучше всего применять для отделки фасадов или на крутых крышах с уклоном более 35°, чтобы вода не задерживалась на кровле. Иначе медная кровля с таким покрытием не будет достаточно влагостойкой.
И в заключение
Природные ресурсы не беспредельны. Многие месторождения уже исчерпали себя, и поэтому нам давно пора позаботиться об их сохранении. С этой позиции медь - неплохой выбор: ведь это долговечный экологичный природный материал, который прослужит более 150 лет, не потребует затрат на утилизацию и может быть восстановлен и использован повторно. Поэтому можно даже сказать, что используя медь при строительстве и обустройстве своего дома, вы заботитесь о сохранении окружающей среды.
Медь - пластичный металл золотисто-розового цвета, который в чистом виде в природе встречается чаще, чем самородки золота или серебра. Но в основном медь добывают из медных руд - природных минеральных образований. Больше всего меди содержится в сульфидных рудах. В зонах окисления медь содержится в большинстве силикатов, карбонатов и оксидов. Находят медь и в осадочных породах: сланцах и медистых песчаниках.
Современной науке известно более 200 минералов, содержащих медь. В промышленности чаще всего используют металл, добытый из сульфатов, среди которых:
Халькозин (79% меди);
Борнит (до 65%);
Халькопирит, или медный колчедан (около 35%).
Содержится медь и в медно-никелиевых соединениях. Самый известный из них - кубанит (до 45% меди). Из окисленных руд стоит отметить куприт (88%), малахит (до 58%), азурит (до 56%). Иногда встречаются залежи самородной меди.
Характеристики и виды меди
Медь - один из первых металлов, который стал использовать человек. Химический символ - Cu (купрум). Этот металл обладает высокой теплопроводностью, коррозийной стойкостью, электропроводностью. Медь плавится при низких температурах, превосходно поддается спайке, металл легко резать и обрабатывать.
Некоторые соединения меди могут быть токсичными для человека. Повышенное содержание меди в воде и пище может вызвать заболевания печени и желчного пузыря. Оставленные после добычи меди карьеры становятся источниками токсинов. Например, озеро Беркли Пит, образовавшееся в кратере бывшего медного рудника, считается самым токсичным озером в мире. Но, бактерицидные свойства меди несоизмеримо выше. Доказано, что медь помогает бороться с вирусами гриппа, уничтожает стафилококки.
В промышленности редко используют медь в чистом виде. Большее применение нашли сплавы:
Латунь (сплав меди с цинком);
Бронза (с оловом);
Баббиты (со свинцом);
Мельхиор (с никелем);
Дюраль (с алюминием);
Ювелирный сплав (с золотом).
Месторождения и добыча меди
Самое крупное месторождение меди в мире расположено в Чили - это карьер Эсконида. Здесь обнаружены огромные залежи самородной меди.
Другие крупные месторождения:
Рудники на полуострове Кивино (США, штат Мичиган);
Рудник "Чукикамата" в Чили (до 600 тыс. тонн в год);
Рудник "Корокоро" Боливии;
Рудник Гумишевский (Средний Урал, Россия) - ныне исчерпан;
Долина реки Лёвиха (Средний Урал, Россия);
Массив габбро (Италия).
По данным US Geological Survey крупнейшие залежи меди принадлежат Чили. Далее следуют США, Россия, Перу и Мексика.
Способы добычи меди:
Открытый;
Гидрометаллургический - когда медь выщелачивают из породы слабым раствором серной кислоты.
Пирометаллургический - состоит из нескольких этапов (обогащение, обжиг, плавка на штейн, продувка и рафинирование).
Применение меди
Медь - один из важнейших цветных металлов, который нашел применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека.
Электротехническая промышленность (провода, проволока).
Машиностроение (стартер, стеклоподъемники, радиаторы, кулеры, подшипники)
Судостроение (обшивка корпусов).
Строительство (трубы, трубопроводы, кровельный и облицовочный материалы, ванны, смесители, раковины).
В искусстве (ювелирные украшения, статуи, чеканки).
В быту (кондиционеры, микроволновые печи, монеты, пищевые добавки, музыкальные инструменты).
Статуя Свободы, кстати, изготовлена из меди. На ее сооружение потребовалось около 80 тонн металла. А в Непале медь считают священным металлом.
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.
