Применение и характеристики меди

Физические свойства

Удаление примесей позволяет улучшить способность металла к проведению электричества. Поэтому медная проволока активно используется в электротехнике, а подверженность вторичной переработке повышает ее цену на рынке. Сколько стоит 1 кг меди зависит от степени чистоты и характера бывшего употребления материала.

На воздухе начинается окисление с образованием оксидной пленки, из-за чего медь становится желтовато-красной. Тонкая металлическая пластинка при просвечивании будет голубовато-зеленой. Чистая медь мягкая, пластичная, тягучая. Для повышения ее твердости обычно добавляются примеси.

Именно высокая электропроводность является определяющим свойством меди, из-за которого она используется так активно. Она также обладает высокой теплопроводностью. Уменьшить эти характеристики могут примеси:

• фосфор;
• железо;
• сурьма;
• олово;
• мышьяк.

Материал отличается высокой плотностью и температурами кипения и плавления – Тпл = 1083 ^оС.

Основные параметры:

• Т кипения = 2560 ^оС;
• плотность при 20 ^оС = 8890 кг/м³;
• удельная теплоемкость при 20 ^оС = 385 кДж/(кг*Дж);
• теплопроводность при той же температуре = 390 Вт/(м*К) ;
• электропроводность = 58 МОм/м.

Высокая устойчивость к коррозии, быстрее окисляется при повышенной влажности.

Химические свойства

Материал относительно малоактивный. На сухом воздухе окисляется слабо, легко вступает в реакцию с серой, галогенами и селеном. Не реагирует с азотом, водородом.

На воздухе с повышенной влажностью образуется карбонат меди двухвалентной. В зависимости от условий, может проявлять и основные, и кислотные свойства.

Получение

В природе встречается в самородках в виде таких химических соединений и веществ:

• сульфидные руды;
• углекислые комплексы;
• сернистые комплексы;
• гидрокарбонаты;
• оксиды.

Наиболее распространенная руда – медный колчедан. Большую часть металла получают пирометаллургическим способом, около десяти процентов – гидрометаллургическим. В последнем случае медь просто выщелачивают слабой серной кислотой, затем металл выделяют из раствора. Параллельное извлечение других металлов в этом случае невозможно.

В процессе пирометаллургического получения проводится обогащение и обжиг, плавка и продувка при помощи конвертера, рафинирование электролитическим способом. Обогащают методом окислительного обжига или флотации – частицы меди, взвешенные в растворе, поднимаются с пузырьками воздуха, образовывая концентрат.

Окислительный обжиг проходят руды, содержащие много серы. При нагреве с кислородом сульфиды окисляются, так концентрация серы снижается. Концентраты, содержащие до 35% меди, не требуют обжига – их плавят сразу.

Затем выполняют плавку на штейн. Если в руде содержится много серы, плавят в шахтной печи. Отражательную печь используют для флотационного концентрата. Плавят при температуре 1450 ^оС – температурный режим должен превышать температуру плавления меди.

Затем медный штейн продувают воздухом для окисления железа и сульфидов. Сера переходит в оксид, образованный состав содержит до 99,4% чистого металла. Также присутствует сера, железо, следы олова, никеля, золота.

После огневого рафинирования получают медь 99,5% чистоты. Электролитическое рафинирование позволяет добиться чистоты 99,95%.

Применение

Вся продукция, полученная описанными методами, используется примерно в таком соотношении:

• электротехнические изделия – 71%;
• строительные конструкции – 14%;
• детали приборов и машин – 4%;
• транспортные детали – 5%;
• остальное – 6%.

Бескислородный материал обладает высокими литьевыми качествами, потому активно используется при изготовлении бытовых водопроводных труб, радиаторов в машину, кровельных материалов, химического и технологического оборудования.

Обширное применение такого вещества обусловлено его качествами:

• стойкость к коррозии;
• длительная эксплуатация;
• технологичность;
• пластичность;
• низкая реактивность.

Из этого металла изготавливают инструменты для работы с взрывоопасными веществами.

Изготовление сплавов – одна из важных областей применения материала. Желтая медь – латунь – содержит дополнительно цинк. Сплав тверже, чем медь, вязкий и ковкий. Удобен для прокатных изделий, но со временем поверхность его темнеет.

Бронза плавится легче, но по твердости превосходит олово и медь. Сегодня известна свинцовая, кремниевая, кадмиевая, хромовая и другие бронзы. Сплавы отличаются высокими эксплуатационными характеристиками.

Из медных солей получают разные минеральные краски. Но соли этого металла высокотоксичны. Чтобы предотвратить их образование, посуду покрывают оловом.