Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Применение меди

Применение меди:

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 %.

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 YBa2Cu3O7-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.

Материалы, используемые в кабельной промышленности (медь)

Медь (лат. Cuprum) — химический элемент I группы периодическойсистемы Менделеева (атомный номер 29, атомная масса 63,546). Всоединения медь обычно проявляет степени окисления +1 и +2, известнытакже немногочисленные соединения трехвалентной меди. Важнейшиесоединения меди: оксиды Cu2O, CuO, Cu2O3; гидроксид Cu(OH)2, нитрат Cu(NO3)2.3H2O, сульфид CuS, сульфат(медный купорос) CuSO4.5H2O, карбонат CuCO3.Cu(OH)2, хлорид CuCl2.2H2O.

Медь — один из семи металлов, известных с глубокой древности.Переходный период от каменного к бронзовому веку (4 — 3-е тысячелетиедо н.э.) назывался медным веком или халколитом ( от греческого chalkos- медь и lithos — камень) или энеолитом (от латинского aeneus — медныйи греческого lithos — камень). В этот период появляются медные орудия.Известно, что при возведении пирамиды Хеопса использовались медныеинструменты.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл красноватого, в изломе розовогоцвета, местами с бурой и пестрой побежалостью, тяжелый (плотность 8,93г/см 3 ) , отличный проводник тепла и электричества, уступая в этом отношении только серебру (температура плавления 1083 o C).Медь легко вытягивается в проволоку и прокатывается в тонкие листы, носравнительно мало активна. В сухом вохдухе и кислороде при нормальныхусловиях медь не окисляется. Но она достаточно легко вступает вреакции: уже при комнатной температуре с галогенами, например с влажнымхлором образует хлорид CuCl2, при нагревании с серой образует сульфид Cu2S,с селеном. Но с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействуетдаже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительнымисвойствами, на медь не действуют, например, соляная и разбавленнаясерная кислоты. Но в присутствии кислорода воздуха медь растворяется вэтих кислотах с образованием соотвествующих солей:

Читайте так же:
Витая пара обжим 8 жильного провода

В атмосфере, содержащей CO2, пары H2O и др., покрывается патиной — зеленоватой пленкой основного карбоната (Cu2(OH)2CO3)), ядовитого вещества.

Медь входит более чем в 170 минералов, из которых для промышленностиважны лишь 17, в том числе: борнит (пестрая медная руда — Cu5FeS4), халькопирит (медный колчедан — CuFeS2), халькозин (медный блеск — Cu2S), ковеллин (CuS), малахит (Cu2(OH)2CO3). Встречается также самородная медь

  • Плотность меди — 8,93*103кг/м 3 ;
  • Удельный вес меди — 8,93 г/cм 3 ;
  • Удельная теплоемкость меди при 20 o C — 0,094 кал/град;
  • Температура плавления меди — 1083 o C ;
  • Удельная теплота плавления меди — 42 кал/г;
  • Температура кипения меди — 2600 o C ;
  • Коэффициент линейного расширения меди
  • (при температуре около 20 o C) — 16,7 *106(1/град);
  • Коэффициент теплопроводности меди — 335ккал/м*час*град;
  • Удельное сопротивление меди при 20 o C — 0,0167 Ом*мм 2 /м;

Соединения меди

Оксид меди (I) Cu2O3 и закись меди (I) Cu2O, как и другие соединения меди (I) менее устойчивы, чем соединения меди (II). Оксид меди (I), или закись меди Cu2Oв природе встречается в виде минерала куприта. Кроме того, она можетбыть получена в виде осадка красного оксида меди (I) в результатенагревания раствора соли меди (II) и щелочи в присутствии сильноговосстановителя. Оксид меди (II), или окись меди, CuO — черноевещество, встречающееся в природе (например в виде минерала тенерита).Его получают прокаливанием гидроксокарбоната меди (II) (CuOH)2CO3 или нитрата меди (II) Cu(NO2)2. Оксид меди (II) хороший осислитель. Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 осаждается израстворов солей меди (II) при действии щелочей в виде голубойстуденистой массы. Уже при слабом нагревании даже под водой онразлагается, превращаясь в черный оксид меди (II). Гидроксид меди (II)- очень слабое основание. Поэтому растворы солей меди (II) вбольшинстве случаев имеют кислую реакцию, а со слабыми кислотами медьобразует основные соли. Сульфат меди (II) CuSO4 в безводномсостоянии представляет собой белый порошок, который при поглощении водысинеет. Поэтому он применяется для обнаружения следов влаги ворганических жидкостях. Водный раствор сульфата меди имеет характерныйсине-голубой цвет. Эта окраска свойственна гидратированным ионам [Cu(H2O)4]2+,поэтому такую же окраску имеют все разбавленные растворы солей меди(II), если только они не содердат каких-либо окрашенных анионов. Изводных растворов сульфат меди кристаллизуется с пятью молекулами воды,образуя прозрачные синие кристаллы медного купороса. Медный купоросприменяется для электролитического покрытия металлов медью, дляприготовления минеральных красок, а также в качестве исходного веществапри получении других соединений меди. В сельском хозяйстве разбавленныйраствор медного купороса применяется для опрыскивания растений ипротравливания зерна перед посевом, чтобы уничтожить споры вредныхгрибков. Хлорид меди (II) CuCl2. 2H2O.Образует темно-зеленые кристаллы, легко растворимые в воде. Оченьконцентрированные растворы хлорида меди (II) имеют зеленый цвет,разбавленные — сине-голубой. Нитрат меди (II) Cu(NO3)2.3H2O.Получается при растворении меди в азотной кислоте. При нагревании синиекристаллы нитрата меди сначала теряют воду, а затем легко разлагаются свыделением кислорода и бурого диоксида азота, переходя в оксид меди(II). Гидроксокарбонат меди (II) (CuOH)2CO3.Встречается в природе в виде минерала малахита, имеющего красивыйизумрудно-зеленый цвет. Искусственно приготовляется действием Na2CO3 на растворы солей меди (II). 2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3v + 2Na2SO4 + CO2^ Применяется для получения хлорида меди (II), для приготовления синих и зеленых минеральных красок, а также в пиротехнике. Ацетат меди (II) Cu (CH3COO)2.H2O.Получается обработкой металлической меди или оксида меди (II) уксуснойкислотой. Обычно представляет собой смесь основных солей различногосостава и цвета (зеленого и сине-зеленого). Под названием ярь-медянкаприменяется для приготовления масляной краски. Комплексные соединения меди образуются в результатесоединения двухзарядных ионов меди с молекулами аммиака. Из солей медиполучают разноообразные минеральные краски. Все соли меди ядовиты.Поэтому, чтобы избежать образования медных солей, медную посудупокрывают изнутри слоем олова (лудят).

Производство меди

Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных рудвыплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержатмного пустой породы. Поэтому для получения меди используется процессобогащения. Медь получают методом ее выплавки из сульфидных руд.Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования,огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большаячасть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесьбольшинства медных руд пирит FeS2 превращается в Fe2O3. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO2,который используется для получения серной кислоты. Получающиеся впроцессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются ввиде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu2S с примесьюFeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходеконвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сыраямедь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредныхпримесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затемэлектролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкаямедь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальтаокисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы.Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.

Читайте так же:
Как подключиться к домофону в подъезде самостоятельно

Основным компонентом раствора при электролитическом рафинированиислужит сульфат меди — наиболее распространенная и дешевая соль меди.Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролитдобавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди враствор вводят небольшое количество добавок. Металлические примеси,содержащиеся в неочищенной ("черновой") меди, можно разделить на двегруппы.

  1. Fe, Zn, Ni, Co. Эти металлы имеют значительно более отрицательныеэлектродные потенциалы, чем медь. Поэтому они анодно растворяютсявместе с медью, но не осаждаются на катоде, а накапливаются вэлектролите в виде сульфатов. Поэтому электролит необходимопериодически заменять.
  2. Au, Ag, Pb, Sn. Благородные металлы (Au, Ag) не претерпеваютанодного растворения, а в ходе процесса оседают у анода, образуя вместес другими примесями анодный шлам, который периодически извлекается.Олово же и свинец растворяются вместе с медью, но в электролитеобразуют малорастворимые соединения, выпадающие в осадок и такжеудаляемые.

Сплавы меди

Сплавы, повышающие прочность и другие свойства меди, получаютвведением в нее добавок, таких, как цинк, олово, кремний, свинец,алюминий, марганец, никель. На сплавы идет более 30% меди.

Латуни — сплавы меди с цинком ( меди от 60 до 90% ицинка от 40 до 10%) — прочнее меди и менее подвержены окислению. Приприсадке к латуни кремния и свинца повышаются ее антифрикционныекачества, при присадке олова, алюминия, марганца и никеля возрастаетантикоррозийная стойкость. Листы, литые изделия используются вмашиностроении, особенно в химическом, в оптике и приборостроении, впроизводстве сеток для целлюлознобумажной промышленности.

Бронзы. Раньше бронзами называли сплавы меди(80-94%) и олова (20-6%). В настоящее время производят безоловянныебронзы, именуемые по главному вслед за медью компоненту.

  • Алюминиевыебронзы содержат 5-11% алюминия, обладают высокими механическимисвойствами в сочетании с антикоррозийной стойкостью.
  • Свинцовые бронзы, содержащие 25-33% свинца, используютглавным образом для изготовления подшипников, работающих при высокихдавлениях и больших скоростях скольжения.
  • Кремниевые бронзы, содержащие 4-5% кремния, применяют как дешевые заменители оловянных бронз.
  • Бериллиевыебронзы, содержащие 1,8-2,3% бериллия, отличаются твердостью послезакалки и высокой упругостью. Их применяют для изготовления пружин ипружинящих изделий.
  • Кадмиевые бронзы — сплавы меди с небольшим количествакадмия (до1%) — используют при производстве троллейных проводов, дляизготовления арматуры водопроводных и газовых линий и в машиностроении.

Припои — сплавы цветных металлов, применяемые припайке для получения монолитного паяного шва. Среди твердых припоевизвестен медносеребряный сплав (44,5-45,5% Ag; 29-31% Cu; остальное -цинк).

Применение меди

Медь, ее соединения и сплавы находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

В электротехнике медь используется в чистом виде: в производствекабельных изделий, шин голого и контактного проводов,электрогенераторов, телефонного и телеграфного оборудования ирадиоаппаратуры. Из меди изготавливают теплообменники, вакуум-аппараты,трубопроводы. Более 30% меди идет на сплавы. Сплавы меди с другимиметаллами используют в машиностроении, в автомобильной и тракторнойпромышленности (радиаторы, подшипники), для изготовления химическойаппаратуры.

Высокая вязкость и пластичность металла позволяют применять медь дляизготовления разнообразных изделий с очень сложным узором. Проволока изкрасной меди в отожженном состоянии становится настолько мягкой ипластичной, что из нее без труда можно вить всевозможные шнуры ивыгибать самые сложные элементы орнамента. Кроме того, проволока измеди легко спаивается сканым серебряным припоем, хорошо серебрится изолотится. Эти свойства меди делают ее незаменимым материалом припроизводстве филигранных изделий.

Коэффициент линейного и объемного расширения меди при нагреванииприблизительно такой же , как у горячих эмалей, в связи с чем приостывании эмаль хорошо держится на медном изделии, не трескается , неотскакивает. Благодаря этому мастера для производства эмалевых изделийпредпочитают медь всем другим металлам.

Как и некоторые другие металлы, медь входит в число жизненно важныхмикроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоениирастениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала,витаминов. Чаще всего медь вносят в почву в виде пятиводного сульфата -медного купороса CuSO4.5H2O. В большом количестве он ядовит, как имногие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малыхже дозах медь необходима всему живому.

Характеристики меди, обычной и электротехнической

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводников — проводов и шин.

Медь – металл, имеющий уникальное сочетание различных свойств: превосходная устойчивость к коррозии, высокая степень пластичности, привлекательные цвет и фактура, высокая теплопроводность и хорошая электропроводимость. После очистки от примесей медь приобретает розоватый на изломе цвет, становится мягкой и ковкой. Удаление примесей значительно повышает тепло- и электропроводность, поэтому большая часть всей произведённой меди идёт на изготовление электротехнических изделий.

Чистая медь — ковкий и мягкий металл, достаточно тяжелый, отличный проводник тепла и электричества, легко подвергается обработке давлением. Именно эти качества позволяют применять изделия из меди в электротехнике. Более 70% всей производимой меди идет на электротехнические изделия. Кабели, электротехнические шины, обмотки трансформаторов и другие электротехнические изделия изготавливаются из разных сортов меди.

Читайте так же:
Дрель шуруповерт сетевая бош

В большинстве случаев для электротехнических нужд используется так называемая технически чистая медь, содержащая около 0,02-0,04% кислорода, но для изделий, требующих максимальной электропроводности, применяют особую, «бескислородную» медь.

Основные характеристики меди:

  • Вес удельный, равный 8,93 г/cм 3;
  • Электропроводность: отвечает за передачу тока от одной точки к другой. Чем выше проводимость металла, тем лучше он передает электричество. При +20 градусах проводимость меди составляет 59,5 миллионов сименс на метр (См/м);
  • Электрическое сопротивление, удельное при 20 о С, равное 0,0167 Ом х мм 2 /м;
  • Температура плавления, равная 1083 о С.

Различные электротехнические изделия: жилы кабели и провода, электротехнические шины и трансформаторные обмотки изготавливают из различных сортов меди.

Способы получения электротехнической меди

Электротехническая медь – чрезвычайно чистый металл, так как любая примесь резко снижает электропроводность.

  • Так, всего лишь 0,02% примеси алюминия, хотя он тоже проводник, приведёт к снижению проводимости на 9-10%, а что сказать о примесях, которые вообще не являются проводниками, поэтому здесь технологический брак просто недопустим.
  • при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению;
  • если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением);
  • кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора;
  • водород — образует микротрещины и повышает ломкость.

Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.

Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.

Чтобы получить достаточно чистую электротехническую медь применяют метод, называемый электрорафинированием, основанным на электролизе. Создаются условия, при которых примеси отделяются от молекул меди, оседающих на одном из электродов, благодаря чему на выходе получается электролитическая медь при чистоте 99,999%, необходимой для электротехнических нужд.

Ещё одна важная сфера – производство сплавов на основе или с добавлением меди. Примечательно, что довольно мягкая медь со многими другими металлами образует не мягкие, но твёрдые сплавы – растворы, в которых атомы разных металлов распределены относительно равномерно.

Добавляя в красную медь, продукт огневого рафинирования, небольшое количество мышьяка, значительно повышают её прочность, но ухудшают возможность её сварки.

Сплавы меди, применяемые в электротехнике

Латуни — Сплавы меди с цинком, широко используются в электротехнике. Латуни используют для пружинящих контактов, штепсельных разъемов.

В различных марках латуни содержание цинка может доходить до 43%. Латуни, содержащие до 39% цинка, имеют однофазную структуру твердого раствора и называются a-латунями. Эти латуни обладают наибольшей пластичностью, поэтому из них изготавливают детали горячей или холодной прокаткой и волочением: листы, ленты, проволоку. Без нагрева из листовой латуни методом глубокой вытяжки и штамповкой можно изготовить детали сложной конфигурации.

Латуни с содержанием цинка свыше 39% называют a+b-латунями или двухфазными и применяют главным образом для фасонных отливок.

Двухфазные латуни являются более твердыми и хрупкими и обрабатываются давлением только в горячем состоянии.

Присадка к латуням олова, никеля и марганца повышает механические свойства и антикоррозионную устойчивость, а добавки алюминия в композиции с железом, никелем и марганцем сообщают латуням кроме улучшения механических свойств и коррозионной стойкости высокую твердость. Однако присутствие в латунях алюминия затрудняет пайку, а проведение пайки мягкими припоями становится практически невозможным.

· латуни марок Л68 и Л63 вследствие высокой пластичности хорошо штампуются и допускают гибку, легко паяются всеми видами припоев. В электромашиностроении широко применяются для различных токоведущих частей;

· латуни марок ЛС59-1 и ЛМЦ58-2 применяются для изготовления роторных (беличьих) клеток электрических двигателей и для токоведущих деталей, изготовленных резанием и штамповкой в горячем состоянии; хорошо паяются различными припоями;

· латунь ЛА67-2,5 применяется для литых токоведущих деталей повышенной механической прочности и твердости, не требующих пайки мягкими припоями;

· латуни ЛК80-3Л и ЛС59-1Л широко применяются для литых токоведущих деталей электрической аппаратуры, для щеткодержателей и для заливки роторов асинхронных двигателей. Хорошо воспринимают пайку различными припоями.

Бронзы проводниковые — относятся к медным сплавам, необходимость применения которых в основном вызвана недостаточной в ряде случаев механической прочностью и термической устойчивостью чистой меди.сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом. Общая номенклатура бронз весьма обширна, но высокой электропроводностью обладают лишь немногие марки бронз.

· кадмиевая бронза относится к наиболее распространенным проводниковым бронзам. Из числа всех марок кадмиевая бронза обладает наивысшей электрической проводимостью. Вследствие повышенного сопротивления истиранию и более высокой нагревостойкости эта бронза широко применяется для изготовления троллейных проводов и коллекторных пластин;

· бериллиевая бронза относится к сплавам, приобретающим прочность в результате старения. Она обладает высокими упругими свойствами, устойчивыми при нагревании до 250 °C, и электрической проводимостью в 2—2,5 раза большей, чем проводимость других марок бронз общего назначения. Эта бронза нашла широкое применение для изготовления различных пружинных деталей, выполняющих одновременно и роль проводника тока, например: токоведущие пружины, отдельные виды щеткодержателей, скользящие контакты в различных приборах, штепсельные разъемы и т.п.;

Читайте так же:
Как закрепить дрель горизонтально

· фосфористая бронза обладает высокой прочностью и хорошими пружинными свойствами, из-за малой электропроводности применяется для изготовления пружинных деталей с низкими плотностями тока.

Литые токоведущие детали изготовляются из различных марок машиностроительных литьевых бронз с проводимостью в пределах 8—15% проводимости чистой меди. Характерной особенностью бронз является малая усадка по сравнению с чугуном и сталью и высокие литейные свойства, поэтому они применяются для отливки различных токоведущих деталей сложной конфигурации, предназначенных для электрических машин и аппаратов.

Все марки литьевых бронз можно подразделить на оловянные и безоловянные, где основными легирующими элементами являются Al, Mn, Fe, Pb, Ni.

Манганин — сплав меди с добавкой марганца и никеля. Применяется для изготовления добавочных резисторов и шунтов в измерительной технике.

Маркировка меди

Марки меди состоят из буквы “М”, что значит медь. Далее следует цифра от 0 до 4. Иногда затем встречается одна из букв, которые характеризуют способ получения металла: к — катодный, р — раскисленная с низким остаточным фосфором, ф — раскисленная с высоким остаточным фосфором, б — бескислородная. Бескислородная это М0, а раскисленная — М1.

Основные марки меди:

  • М0. Самый высокий класс медных сплавов, содержащий порядка 99,93-99,99% меди. Иногда для повышения физико-химических свойств в состав добавляется серебро и процент содержания основного элемента указывается как медь+серебро в качестве единого основного компонента. М0 – это наиболее чистый медный сплав, который применяется для изготовления токопроводящей продукции (силовых кабелей, проводников в электронике, бытовых проводов и так далее).
  • М1. Более распространенный в современных условиях сплав. Он также используется для изготовления электротехнической продукции с менее строгими требованиями к качеству. Также М1 используется для производства металлопрокатных изделий, сварочных электродов, проволоки и так далее. Процент содержания меди в М1 составляет 99,9%.
  • М2. Данная марка получила широкое применение на производстве продукции, требующей обработки высоким давлением. М2 – это менее пластичный металл, поскольку в его составе присутствует 99,7% меди. Часто сплав применяется для изготовления деталей криогенной техники.
  • М3. Марка относится к сплавам с наименьшим содержанием меди (99,5%). Такие металлы содержат большое количество примесей и часто получаются в результате вторичной переработки медной продукции. Применяется сплав М3 для изготовления деталей методом проката.

Отдельные модификации характеризуют тип и количество дополнительных элементов. Подробные сведения о марках прописаны в ГОСТ 859-2001. ГОСТ 434-78 регламентирует свойства меди, из которой выпускаются медные шины отечественными предприятиями.

Полезные детали

Технология производства медных шин одинакова на всех предприятиях, однако потребителя больше интересует величина цены при одинаковом качестве. Российские предприятия-лидеры соревнуются не в качестве (оно у них одинаково высокое), а в ценовой политике.

Для достижения определённых условий работы токоведущих элементов часто применяются новаторские подходы и решения:

  • Коллекторная полоса – сплав меди и серебра, превосходящий чистую медь по всем эксплуатационным характеристикам.
  • Электротехнические прямоугольные профили специального назначения:
  • полутвёрдые шины;
  • твердые шины с повышенной чистотой поверхности;
  • шины с закруглением малых сторон сечения и другие.

Благодаря такому закруглению достигается стойкость изоляционного покрытия (нет резких изгибов на углах), существенно экономится медь без потери проводимости, да и распределение токовой нагрузки более равномерно по всему сечению шины.

— Шины, имеющие повышенную чистоту поверхности для электролитического покрытия места последующего контакта серебром. Так достигается значительное уменьшение величины сопротивления контакта.

Что такое медная руда, как ее добывают, обрабатывают и для чего используют

Не так уж и много найдется на нашей планете металлов, объемы добычи которых превышают таковые у меди. Двадцать девятый номер в периодической таблице Менделеева находится на почетном третьем месте по уровням добычи, сразу после железа и алюминия. Слишком уж много отраслей не оберутся проблем, если вдруг такой необходимый метал закончится в их кладовых. Важность меди и медной руды трудно переоценить для электротехники, теплотехники, металлургии, медицины и даже транспорта.

Чем же отличается медь от других металлов и как ведется добыча меди, рассмотрим ниже.

Что такое медная руда

Медная руда, как и любая другая – это конгломерат веществ, пород, минералов, содержание нужного вещества в которых настолько велико, что его считают целесообразным для осуществления добычи. Стоит сказать, что вместе с так называемым Купрумом (латинское название меди), в ее руде еще в более незначительных долях добывают и другие полезные элементы. Саму же медь начинают добывать в рудах, в которых ее количество превышает 0.5%.

Что такое медная руда, как ее добывают, обрабатывают и для чего используют

Да, в чистом виде медь в природе встречается даже чаще, чем тот же алюминий, но все равно от общемировых запасов данная цифра равна примерно одному проценту, потому – добыча ведется все-таки из руд. Различают по местам образования и составу такие группы руд: карбонатовая, колчеданная, медно-никелевая, медно-порфировая (гидротермальная), скарновая, стратиформная.

Читайте так же:
Какое сырье поступает на завод черной металлургии

Различия по насыщенности

Вариаций соединений меди с другими веществами в рудах очень много, порядка двух с половиной сотен. Мы же рассмотрим самые популярные и самые насыщенные:

  1. Борнит. Чаще всего принадлежит к гидротермальной группе руд, в составе своем может иметь около 65% Купрума. Хим. формула – Cu5FeS4;
  2. Ковелин. Также член гидротермальной группы, до 64% меди. Формула – CuS;
  3. Халькопирит. Гидротермальная группа. Насыщенность медью равна 30%. Самая популярная руда – 50% от всех месторождений. Формула – CuFeS2;
  4. Халькозин. Лидер в плане насыщенности. 79,8% «рыжего металла». Все та же гидротермальная группа. Формула – Cu2S.

Способы добычи медной руды

Два способа добывания – шахтный и открытый. Вот и все, чем могут похвастаться современные технологии во время добычи руд. Открытый способ используют в тех случаях, если месторождение меди расположено не очень глубоко под землей (порядка 400-500 метров). Для начала снимают слой пустой породы, а затем начинается сам процесс добычи, для облегчения которого используют направленные взрывы.

Что такое медная руда, как ее добывают, обрабатывают и для чего используют

В случае же шахтного метода, как ясно из названия – пробивают шахту. Глубина доходит порой до километра. Шахты оборудуют лифтами для транспортировки оборудования и рабочих, а также для переправки полученной руды наверх. Шипованные буровые машины, вгрызаясь в породу, добывают из шахт необходимую производствам руду.

Обработка полученной руды

Состоянием на сегодняшний день существует 3 способа обработки полученной медной руды. Пирометаллургичекая, гидрометаллургическая и электролиз.

Пирометаллургический метод является самым популярным. За «рабочий материал» берется наиболее распространенный халькопирит.

В самом начале выполняется обогащение. Для этого применяется метод окислительного обжига. Данный метод очень подходит халькопириту, так как он прежде всего рассчитан на руды с высокой концентрацией серы. При этой технологии руда нагревается до высоких температур (порою до 8 тысяч градусов по Цельсию), во время чего происходит взаимодействие серы и кислорода после чего практически половина серы улетучивается. Далее руду еще больше нагревают в шахтных или отражательных печах. Речь уже идет о 1,4-1,5 тысячах градусов.

Иногда из меди, как из похожего по цвету материала, делают поддельные ювелирные украшения. Дабы избежать подделок, знайте, что медь темнеет со временем, и в воде после нее остается металлический запах.

На выходе, после воздействия таких температур, получается сплав сульфидов меди и железа – штейн. Сплав обдувается конвекторами, благодаря чему и железо, и сера еще раз окисляются, где-то улетучиваясь, а где-то – оседая шлаком. Продуктом становится 91-процентная черновая медь.

Что такое медная руда, как ее добывают, обрабатывают и для чего используют

Дабы достигнуть практически эталонного содержания меди в сплаве, применяется технология огневого рафинирования. Также с ней применяют подкисленный раствор CuSO4. После данных манипуляций, которые, кстати, называют электролитическим рафинированием меди, получаем «на руки» фактически «чистокровную» медь, концентрацией в 99,9%.

Добыча меди в мире

Первое место как по запасам меди, так и по ее добыче на планете Земля удерживает Чили. Треть мировых запасов сосредоточена здесь. В месторождении Чукикамата добывают медь уже более 100 лет. За это время было добыто более 26 миллионов тонн. Второе и третье место получают Америка и Китай. По количеству медной руды в России страна занимает в мире пятое место вместе с Польшей и Индонезией. Каждая страна содержит по 4% от общемировых запасов данного полезного ископаемого.

Медь и медная руда в России

В России запасы медных руд можно отметить Норильское, Октябрьское, Тапахнинское месторождения. В них содержится около 60% всех медных запасов страны. Недавно обнаруженный рудник Удокан (Читинская область) может обеспечить страну рудой примерно на 30 лет. Но пока что работы в этом месте не ведутся, так как он расположен в месте с зачаточной транспортной развязкой.

Применение меди

Проще указать сферы, где медь не применяется, чем охватить все области ее применения. Ведь даже в организме человека имеется потребность к ежедневной дозе меди (около 0,9 мг. в день).

Что такое медная руда, как ее добывают, обрабатывают и для чего используют

Благодаря низкому показателю удельного сопротивления, Купрум используют для производства проводов, кабелей, электрических катушек, трансформаторов и другого электрооборудования.

Из-за высокой теплопроводности, в свою очередь, медь участвует при конструировании элементов систем охлаждения, отопления, кондиционирования.

В одной сфере транспорта, а именно в трубопроводном, бесшовные медные трубы стали идеальным вместилищем как для транспортировки по ним воды, так и газа.

Ювелиры используют сплав золота и меди для укрепления первого. Так как золото, само по себе, весьма мягкий металл, и изделия без примеси меди были бы крайне подвержены деформациям.

В связи с выявлением бактерицидного свойства меди, она в будущем имеет шансы получить широчайшее применение в медицине, как для изготовления инструментов и рабочих поверхностей, так и для материала к обычным дверным ручкам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector