Медь и её свойства

Медь, наряду со сталью, является одним из основных стратегических материалов. Она известна с античных времен главным образом потому, что является основным компонентом бронзы, отсюда и название «Бронзовый век».

Латинская этимология указывает на её происхождение – Cuprum – материал с Кипра, где его добыча была наиболее распространена в древние времена. Хотя крупнейший открытый карьер по добычи медной руды в настоящее время находится в Чили – Чукикамата,

Россия также является одной из основных производителей, а основные месторождения расположены на Урале, возле Норильска и Архангельска.

Использование меди в повседневной жизни удивительно – раньше из неё делали динарии, сегодня делают монеты евро, медь даже используют как дополнение к фейерверкам, получая красивый синий цвет – при взрыве частицы меди окисляются и, в результате излучается свет этого оттенка.

Как производят медь

Получение меди начинается с поиска медной руды (пирита), полезного ископаемого особого цвета. Медная руда часто также содержит другие элементы, такие как сера, железо и кадмий. Процесс добычи полезных ископаемых может включать традиционные открытые шахты, глубокие туннели или современные гидрометаллургические методы.

Дробление и измельчение: превращение руды в пыль. Медная руда затем измельчается и измельчается, превращаясь в мелкую пыль. Механическое воздействие таких машин, как дробилки и шаровые мельницы, подготавливает медную руду к следующим этапам процесса.

Флотация: разделение минералов. Процесс флотации является ключевым этапом в производстве меди, при котором химикаты используются для отделения медной руды от других минералов. Пузырьки воздуха прикрепляются к частицам медной руды, вытесняя нежелательные минералы. Это позволяет отделить чистую медную руду от других компонентов.

Прожарка: первоначальная трансформация. Затем чистую медную руду подвергают процессам обжига. В результате этого этапа медь окисляется, что подготавливает ее к дальнейшим химическим превращениям. Температура и контролируемые условия имеют решающее значение для получения желаемых результатов.

Электролиз: превращение в металл. В ходе электролиза медная руда превращается в чистый металл. В этом процессе используются электроды, обычно медные, которые притягивают ионы меди из раствора, образуя на электродах металлический осадок. Этот шаг имеет решающее значение для получения чистого высококачественного металла.

Литье: окончательная форма. Последним этапом производства меди является литье. Металл в форме жидкого расплава разливают в формы для получения, например, листов, стержней или медных тросов. На этом этапе особенно важен контроль качества, чтобы гарантировать, что конечный продукт соответствует всем стандартам.

Ковка и использование: медь в повседневной жизни. Полученная металлическая медь может быть переработана в различные формы в зависимости от потребностей рынка. Медь используется в производстве электрических проводов, труб, инструментов, ювелирных изделий и многих других изделий. Её уникальные свойства, такие как хорошая электропроводность и коррозионная стойкость, делают металл незаменимым во многих областях.

Характеристики меди

К многочисленным свойствам меди относятся:

• очень хорошая проводимость электричества – уступает только серебру, но превосходит золото – поэтому её используют в электричестве и электронике; в автомобиле среднего размера содержится целых 22,5 кг меди; она также используется в качестве материала для молниеотводов;
• устойчивость к ультрафиолетовому излучению – используется в анти-УФ-изоляции;
• устойчивость к коррозии – именно поэтому Статуя Свободы в Нью-Йорке сделана из 80 тонн меди, перевезенной из норвежского рудника Виснес; это был единственно возможный выбор материала ввиду того, он подвергался воздействию соленых океанских вод при морской транспортировке;
• медные инструменты не образуют искр – поэтому их используют во взрывоопасных и огнеопасных зонах;
• борется со штаммами бактерий, грибков и вирусов – поэтому в некоторых местах мира его используют, производя антибактериальные медные дверные ручки (особенно в больницах и общественных местах), а в сельском хозяйстве практикуется так называемые медное напыление;
• поддается вторичной переработке – 80% когда-либо добытой меди находится в постоянном использовании, поскольку она не теряет качества в процессе переработки, это материал будущего и высоких технологий. Медь используется в печатных платах электронных устройств, она также основной материал сверхпроводников в Большом адронном коллайдере ЦЕРН в Швейцарии.

Обрабатываемость меди

Чистую медь трудно резать из-за ее пластичности, поэтому используются сплавы, содержащие Zn, Sn, Al, Si, которые создают стружку удобной для механической обработки формы. Обрабатываемость сплавов, содержащих Pb, Se и Te, сравнима с обрабатываемостью инструментальной стали.

Обработка меди характеризуется малой склонностью к образованию налипаний на лезвиях инструмента. Появление таких наростов на инструментах увеличивает силы трения и температуру, особенно при обработке на станках с ЧПУ. В этом отношении медь ведет себя аналогично титановым сплавам, белому чугуну или закаленной стали.

Промышленное применение меди

В настоящее время основной отраслью, в которой используется медь, является производство электрических кабелей. По оценкам, в этой отрасли используется около 60% доступной меди. Кроме того, её используют в строительстве для устройства кровли и водоснабжения.

Сама медная система водоснабжения впервые была использована в Древнем Египте, а трубы, найденные спустя более 4000 лет, сохранились в очень хорошем состоянии (сегодня их можно увидеть в Национальном музее в Берлине).

Медь также используется при строительстве контейнеров для ядерных отходов (долговечность которых оценивается более чем в 100 000 лет) – пионером этого решения является Швеция. Около 15% меди используется в машиностроении, большая часть которого приходится на детали машин и устройств, где требуется механическая или виброабразивная обработка меди.