6.Технологический процесс производства меди, ее товарная классификация, маркировка, свойства и область применения.

Медь получают пирометаллургическим способом.

Технический процесс:

1. Обогащение руды(Измельчение руды помещение в суспензию с пихтовым маслом. Сточенные маслом частички всплывают в виде пены. А пустая порода опускается на дно. Пена сушиваится, и получаемое содержит до 30% меди.).

2. Обжиг медного концентрата(в результате получается обожженный концентрат и сернистый газ. А обожженный концентрат переплавляется в отражательных печах с получением медного штейна( медь + сульфиды железа)).

3. Продувка медного штейна в кислородных конвертерах с получением черновой меди(при продувки сульфиды уходят в шлак).

4. Очистка или рафинирование черновой меди(Выполняется огневым или электролитическим методом, при огневом через расплав меди пропускают воздух который окисляет и вводит примеси, а при электролитическим, она проводиться с помощью тока, при пропускание

тока получаются листы катодной меди, так за 10 дней получается лист от 60 до 90 кг. Побочным продуктам являются шлам содержит серебро и золото).

Как видно из схемы производства меди, оно связано с высокими энерго затратами и высокой экологической опасности.

Чистая медь используется для изготовления электрических проводов, но основная часть идет на легирование других металлов и приготовление медных сплавов.

Товарная медь выпускается 10 марок от М00 (содержание меди 99,99%) до М4(сод. Меди 99%).

Сплавами являются латуни, бронзы, медно-никелевые.

Латуни

Латунями называются сплавы меди с цинком, который повышает прочность и пластичность меди. Она хорошо обрабатывается и используется в виде проволок, труб и т.д

Марка (Л 55)

Бронзы

Бронзы – сплавы меди с любыми металлами кроме цинка(но он может примешиваться в виде легирующего элемента). Бывают оловянистые, и не оловянистые.

Бронза хорошо обрабатывается. А оловянистые широко применяются в художественном литье.

Марка (Бр. А7)

Медно никелевые

Повышенная твердость и пластичность, применяется в приборостроение. Основные из них: Мельхиор и нейзильбер.

Одна из важнейших отраслей применения меди - электротехническая промышленность. Из меди изготавливают электрические провода. Для этой цели металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Присутствие в меди 0,02% алюминия снизит ее электрическую проводимость почти на 10%. Еще более резко возрастает. сопротивление металла в присутствии неметаллических примесей. Для получения чистой меди, которую можно использовать в электротехнике, проводят ее электрорафинирование. Этот метод основан на проведении электролиза водного раствора соли меди с растворимым медным анодную или черновую, медь, которая служит одним из электродов, погружают ванну, заполненную водным раствором сульфата меди. В ванну погружают еще один электрод. К электродам подключают источник постоянного тока таким образом, чтобы техническая медь стала анодом (положительный полюс источника тока), электрод - катодом. На аноде идет реакция окисления металла:

анод (+) Сu (техн.)-2e=Сu2+ + примеси

Ионы меди переходят в раствор и перемещаются к катоду (отрицательно заряженному электроду). Нерастворимые примеси собираются вблизи анода, некоторые примеси могут переходить в раствор. На катоде протекает процесс восстановления ионов меди:

катод (-) Сu2 + + 2е=Сu

Условия электролиза таковы, что примеси, находящиеся в растворе, не восстанавливаются. Электрорафинированием получают Н электролитическую медь чистотой 99,999%, что вполне достаточно для нужд электротехники.Очень важная область применения меди-производство медных сплавов. Со многими металлами медь образует так называемые твердые растворы, которые похожи на обычные растворы тем, что в них атомы одного компонента (металла) равномерно распределены среди атомов другого. Большинство сплавов меди-это твердые растворы.

Сплав меди, известный с древнейших времен,-бронза содержит 4-30% олова (обычно 8-10%). Интересно, что бронза по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Бронза более легкоплавка по сравнению с медью. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Из бронзы отливали в средние века орудия и многие другие изделия. Знаменитые Царь-пушка и Царь-колокол в Московском Кремле также отлиты из сплава меди с оловом.

В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими металлами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые бронзы, которые содержат 5-10% алюминия, обладают повышенной прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно 2% бериллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы, практически вечные. Широкое применение в народном хозяйстве нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов: свинца, марганца, сурьмы, железа, никеля и кремния.

Большую группу составляют медно-никелевые сплавы. Эти сплавы имеют серебристо-белый цвет, несмотря на то что преобладающим компонентом является медь. Сплав мельхиор содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Он имеет красивый внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения, чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав - нейзильбер-содержит кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют для изготовления художественных изделий, медицинского инструмента.

Медно-никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин (сплав меди, никеля и марганца) обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их используют в производстве электроизмерительных приборов. Характерная особенность всех медно-никелевых сплавов-их высокая стойкость к процессам коррозии - они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде.

Сплавы меди с цинком с содержанием цинка до 50% носят название латунь. Это дешевые сплавы, обладают хорошими механическими свойствами, легко обрабатываются. Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в машиностроении, химической промышленности, в производстве бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них часто добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы.

Из латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин, трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, а также части технологических аппаратов для получения различных веществ.

В технике применяют процессы меднения - покрытие стальных изделий тонким слоем меди. Зачем это делается? Стальные детали и изделия часто покрывают защитно-декоративными хромовыми и никелевыми покрытиями. Такое покрытие, нанесенное непосредственно на сталь, непрочно: оно растрескивается и отпадает. Если сталь покрыть тонким слоем меди, а затем хромом или никелем, то электролитические осадки получаются высокого качества. Меднение проводят также для облегчения спаивания деталей - медь очень хорошо подвергается пайке.

Еще одна важная отрасль, где медь используется электрохимиками, - гальванопластика. Этот метод получения точных Металлических копий был предложен в 1837 г. российским академиком Б. С. Якоби. Сущность метода состоит в следующем. Вначале изготавливается исходная форма или берется предмет, подлежащий копированию. Они могут быть выполнены из гипса, пластмассы, воска, .металлов и других материалов.

Если форма сделана не из металла, то на нее наносят токопроводящий слой: чаще всего напыляют тонкий слой графита. Затем проводят электролиз раствора, содержащего соли меди, причем форма с напыленным то-копроводящим слоем играет роль катода. На слое графита оседает металлическая медь. Таким образом получается копия, которая может быть использована для изготовления (например, методом литья) изделий, имеющих такую же форму, как и исходный предмет. В настоящее время методом гальванопластики изготовляют инструменты, грампластинки и т.д.

Соли меди (II) имеют широкое применение. Особенно важное значение имеет медный купорос-кристаллогидрат сульфата меди (II) CuS04 • 5 Н20. Медный купорос используют в производстве минеральных и органических красителей, в медицинской промышленности, для пропитки древесины в качестве антисептика (предохраняет дерево от гниения). Большое значение имеет медный купорос в сельском хозяйстве: им протравливают семена перед посевом, опрыскивают деревья и кустарники для борьбы с вредителями.

Соединения меди обладают высокой биологической активностью. Они содержатся в животных и растительных организмах. В растениях медь участвует в процессах синтеза хлорофилла, поэтому она входит в качестве одного из компонентов в состав минеральных удобрений. Медь встречается в составе многих продуктов, которые использует в пищу человек: много меди, например, в молоке. Употребление продуктов с пониженным содержанием меди может привести к различным заболеваниям, в частности, может ухудшиться состав крови. Однако избыток соединений меди также вреден, он может привести к тяжелым отравлениям. Вот почему не рекомендуется пользоваться при приготовлении пищи медной посудой: при кипячении в раствор может перейти избыточное количество меди. Можно лишь использовать медную посуду, хорошо облуженную изнутри, т.е. покрытую слоем олова.