Медь

Содержание

В медь представляет собой переходный металл, который принадлежит к группе 11 периодической таблицы и представлен химическим символом Cu. Он отличается тем, что является красно-оранжевым металлом, очень пластичным и пластичным, а также отличным проводником электричества и тепла.

В металлической форме он встречается как первичный минерал в базальтовых породах. Между тем, он окисляется в сернистых соединениях (тех, которые используются в горнодобывающих предприятиях), арсенидах, хлоридах и карбонатах; то есть обширная категория минералов.

Среди минералов, которые его содержат, можно отметить халькоцит, халькопирит, борнит, куприт, малахит и азурит. Медь также присутствует в золе водорослей, морских кораллах и членистоногих.

Этот металл имеет содержание в земной коре 80 ppm, а средняя концентрация в морской воде составляет 2,5 ∙ 10.-4 мг / л. В природе встречается в виде двух природных изотопов: 63Cu с содержанием 69,15%, а 65Cu с содержанием 30,85%.

Есть сведения, что медь выплавляли в 8000 году до нашей эры. C. и сплавлен с оловом для образования бронзы, в 4000 г. до н. Э. C. Считается, что только метеоритное железо и золото предшествуют ему как первым металлам, использованным человеком. Таким образом, это синоним архаичного и оранжевого свечения одновременно.

Медь используется в основном в производстве кабелей для электропроводки электродвигателей. Такие кабели, малые или большие, составляют машины или устройства в промышленности и в повседневной жизни.

Медь участвует в электронной транспортной цепи, которая позволяет синтезировать АТФ; основной энергетический комплекс живых существ. Это кофактор супероксиддисмутазы: фермента, разлагающего супероксид-ион, соединение, очень токсичное для живых существ.

Кроме того, медь играет роль в гемоцианине в транспорте кислорода у некоторых паукообразных, ракообразных и моллюсков, что аналогично тому, которое выполняет железо в гемоглобине.

Несмотря на все свои полезные действия для человека, когда медь накапливается в организме человека, как в случае болезни Вильсона, она может вызвать цирроз печени, заболевания мозга и повреждение глаз, среди других изменений.

Биостатическое действие

Медь не позволяет множеству форм жизни расти на ней. Его использовали в листах, которые помещали в нижнюю часть корпусов лодок, чтобы предотвратить рост моллюсков, таких как мидии, а также ракушек.

В настоящее время краски на основе меди используются для вышеупомянутой защиты корпусов судов. Металлическая медь при контакте нейтрализует многие бактерии.

Механизм его действия был изучен на основе его ионных, коррозионных и физических свойств. Был сделан вывод, что окислительное поведение меди вместе со свойствами растворимости ее оксидов являются факторами, которые делают металлическую медь антибактериальной.

Металлическая медь действует на некоторые штаммы Кишечная палочка, S. aureus Y Clostridium difficile, вирусы группы А, аденовирусы и грибки. Поэтому было запланировано использование медных сплавов, контактирующих с руками пассажиров в различных транспортных средствах.

Технологический процесс производства меди

После того как металл был изъят из недр земли, его необходимо переработать и произвести непосредственно саму продукцию. Всего существует три технологии:

Первый способ — пирометаллургический — он предполагает обработку руды с помощью огневого рафинирования. В ходе этой обработки из руды извлекаются все полезные ископаемые и их элементы. Такая технология позволяет добыть медь даже из самых скудных пород, где ее концентрация ниже 0,5 %.

Второй способ — гидрометаллургический — применяется реже, и только для обработки уже окисленной меди или ее самородков с бедной концентрацией металла. Эти технологии позволяют использовать всю медь, которая есть в той или иной руде.

Третий способ — электролиз — особый процесс, при котором с помощью электричества и жидкости происходит очищение руды. Этот способ появился сравнительно недавно.

Химические реакции

Медь не реагирует с водой, но она реагирует с кислородом воздуха, покрываясь слоем черно-коричневого оксида, который обеспечивает защиту от коррозии нижележащих слоев металла:

2Cu (т) + O₂(г) → 2CuO

Медь не растворяется в разбавленных кислотах, но реагирует с горячими и концентрированными серной и азотной кислотами. Он также растворим в водном растворе аммиака и цианиде калия.

Он может противостоять воздействию атмосферного воздуха и морской воды. Однако при его продолжительном воздействии образуется тонкий зеленый защитный слой (патина).

Предыдущий слой представляет собой смесь карбоната и сульфата меди, которая наблюдается в старых зданиях или скульптурах, таких как Статуя Свободы в Нью-Йорке.

Медь, нагретая до красного цвета, реагирует с кислородом с образованием оксида меди (CuO), а при более высоких температурах образует оксид меди (Cu₂ИЛИ). Он также горячо реагирует с серой с образованием сульфида меди; поэтому он становится туманным при воздействии некоторых соединений серы.

Медь I горит синим пламенем в испытании пламенем; а медь II излучает зеленое пламя.

Свойства и характеристики

Медная руда — это особые соединения химических элементов, в которых концентрация меди достигает значения не менее 0,5–1 %. Только такая руда пригодна для переработки и дальнейшего использования. Она занимает 25-й номер в таблице Менделеева и имеет название «купрум», с латинского.

Медь — достаточно пластичный и мягкий элемент, который имеет золотисто-розовый оттенок. Этот металл легко поддается окислению, и поэтому при малейшем контакте с воздухом покрывается красноватой кислотной пленкой. Для этого материала характерні:

хорошая электропроводность;
высокая теплопроводность;
устойчивость к коррозии и разрушительному воздействию.

Медь также имеет антибактериальное свойство. Она легко уничтожает всевозможные вирусы гриппа, а также бактериальные инфекции.

Если ее смешать с другим минералом, то получатся интересные сплавы. Многие из них человек использует в повседневной жизни, даже не догадываясь, что держит в руках медь. Так, известны: латунь, бронза, различные баббиты и ювелирные сплавы.

Физические свойства

Файл:Copper crystals.jpg

Кристаллы меди

Наряду с осмием, цезием и золотом, медь — один из четырёх металлов, имеющих явную цветовую окраску, отличную от серой или серебристой у прочих металлов. Этот цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует длине волны оранжевого света. Тот же механизм отвечает за характерный цвет золота.

Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.

Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м. Медь имеет относительно большой температурный коэффициент сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры.
Медь является диамагнетиком.

Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем и другие.

К основным физико-механическим особенностям этого металла относятся:

высокий показатель электропроводимости;
отличная теплопроводность;
повышенная плотность, а также температуры плавления и кипения;
устойчивость к коррозии;
легко обрабатывается на производстве.

Медь не поддается коррозии, но легко окисляется. При взаимодействии с воздухом цвет металла изменяется на желто-красный, а тонкие листы при просвечивании отдают зелено-голубыми оттенками.

Медный век

Самородная медь использовалась для изготовления артефактов вместо камня в неолите, вероятно, между 9000 и 8000 годами до нашей эры. C. Медь — один из первых металлов, используемых человеком после железа, присутствующего в метеоритах и золоте.

Есть свидетельства использования горного дела для добычи меди в 5000 году до нашей эры. C. Уже раньше производились изделия из меди; Так обстоит дело с серьгой, сделанной в Ираке примерно в 8700 году до нашей эры. С.

В свою очередь, считается, что металлургия зародилась в Месопотамии (ныне Ирак) в 4000 году до нашей эры. C., когда можно было уменьшить содержание металлов в минералах с помощью огня и угля. Позже медь была намеренно сплавлена с оловом для производства бронзы (4000 г. до н.э.).

Некоторые историки указывают на медный век, который в хронологическом порядке располагался между неолитом и бронзовым веком. Позже железный век сменил бронзовый век между 2000 и 1000 годами до нашей эры. С.

Важнейшие соединения:

Оксид меди(I) — Cu₂O, имеет красновато-коричневую окраску. Ионы меди(I) в водном растворе неустойчивы и легко подвергаются диспропорционированию:
2Cu+(водн.) Cu2+(водн.) + Cu(тв.)Хлорид меди(I) — белое нерастворимое твердое вещество. Как и другие галогениды меди(I), он имеет ковалентный характер и более устойчив, чем галогенид меди (II). Может быть получен при сильном нагревании хлорида меди(II):
CuCl₂(тв.) = 2CuCl(тв.) + Cl₂(г.)
Также существует нестабильный сульфат меди(I).Оксид меди(II) — — черное вещество, встречающееся в природе. Проявляет окислительные свойства. Нагревание с органическими веществами используется при элементном анализе органических веществ для определения содержания в них углерода и водорода.Гидроксид меди(II) — осаждается из растворов солей меди(II) в виде голубой студенистой массы при действии щелочей. Очень слабое амфотерное основание. Соли меди(II) — образуют кристаллогидраты синего и сине-зелёного цвета, растворы солей меди(II) в большинстве случаев имеют кислую реакцию в следствие гидролиза. Сульфат меди(II), CuSO₄ — белый порошок, при гидратации даёт синие кристаллы медного купороса CuSO₄*5H₂O, используется как фунгицид.

Физические свойства

Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.
Медь образует кубическую гранецентрированную решётку, пространственная группа F m3m, a = 0,36150 нм, Z = 4.
Медь обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности после серебра).
Имеет два стабильных изотопа — 63Cu и 65Cu, и несколько радиоактивных изотопов. Самый долгоживущий из них, 64Cu, имеет период полураспада 12,7 ч и два варианта распада с различными продуктами.
Существует ряд сплавов меди: латуни — с цинком, бронзы — с оловом и другими элементами, мельхиор — с никелем, баббиты — со свинцом и другие.

Латуни

Латуни — это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания цинка латуни промышленного применения бывают:

однофазные a — латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);
двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;
однофазные b|- латуни ,содержащие до 50 % цинка.

Однофазные a- латуни пластичны, хорошо обрабатываются резанием, давлением при температурах ниже 300С и выше 700 С (в интервале от 300 С до 700 С — зона хрупкости). С увеличением содержания цинка прочность латуней повышается. В латунях b|- фаза представляет собой упорядоченный твердый раствор на базе электронного соединения СuZn с решеткой ОЦК, она хрупкая и прочная. Поэтому, чем больше в латунях b|- фазы, тем они прочнее и менее пластичны. Практическое применение имеют латуни с содержанием цинка до 42…43 %.

Латуни, обрабатываемые давлением, маркируются буквой Л (латунь), после которой ставятся буквенные обозначения легирующих элементов; цифры, следующие за буквами, указывают содержание меди и количество соответствующего легирующего элемента в процентах. Содержание цинка определяется по разности от 100 %. Например, латунь Л62 содержит 62 % Сu и 38 % Zn. Литейные латуни маркируются буквой Л, после которой ставится содержание цинка и других легирующих элементов в процентах. Количество меди определяется по разности от 100 %. Например, латунь ЛЦ36Мц20С2 содержит 36 % Zn, 20 % Mn, 2 % Pb и 42 % Сu.

К однофазным a — латуням относятся Л96 (томпак), Л80 (полутомпак), Л68, имеющая наибольшую пластичность (d = 56 %). Двухфазные (a+b|) — латуни марок Л59 и Л60 имеют меньшую пластичность в холодном состоянии, но большую прочность и износостойкость. Однофазные имеют после отжига s_в = 250…350 МПа и d = (50…56) %, двухфазные — s_в = 400…450 МПа и d = (35…40 %).

Для повышения механических свойств и коррозионной стойкости латуни могут легироваться оловом, алюминием, марганцем, кремнием, никелем, железом и др.

Введение легирующих элементов (кроме никеля) уменьшает растворимость цинка в меди и способствует образованию b|- фазы, поэтому такие латуни чаще двухфазные (a+b|). Никель увеличивает растворимость цинка в меди, и при достаточном его содержании латунь из двухфазной становится однофазной. Свинец облегчает обрабатываемость резанием и улучшает антифрикционные свойства. Сопротивление коррозии повышают Al, Zn, Si, Mn, Ni, Sn.

В морском судостроении применяются оловянистые ”морские” латуни, например, ЛО70-1 (70 % Сu, 1 % Sn, 29 % Zn). Она используется для изготовления конденсаторных трубок, деталей теплотехнической аппаратуры.

Алюминиевые латуни используют для изготовления конденсаторных трубок, цистерн, втулок, а также для изготовления коррозионно-стойких деталей, работающих в морской воде. Марки латуней: ЛА77-2, ЛАЖ60-1-1, ЛАН59-3-2 (в электрических машинах, в хим. машиностроении). Из латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 изготовляют цельнотянутые круглые трубы для производства манометрических трубок и пружин в приборах повышенного класса точности. С помощью закалки и старения sв достигает 700 МПа.

Марганцевые латуни кроме хороших механических и технологических свойств (обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде, хлоридах и перегретом паре. Латуни ЛМц 58-2 и ЛМцА 57-3-1 применяются в основном для изготовления крепежных изделий арматуры.

Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью (s_в до 640 МПа), пластичностью и вязкостью до минус 183 С. Латунь ЛК80-3 применяют для изготовления арматуры, деталей приборов в судо- и общем машиностроении.

Свинцовистые латуни отлично обрабатываются резанием и обладают высокими антифрикционными свойствами. Латуни ЛС60-1, ЛС59-1 применяют для изготовления крепежных деталей , зубчатых колес, втулок.

Никелевая латунь обладает повышенными механическими (s_в до 785 МПа) и коррозионными свойствами, обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии. Латунь ЛН65-5 применяется для изготовления манометрических и конденсаторных трубок, различного вида проката.

Литейные латуни содержат те же элементы, что и латуни, обрабатываемые давлением; от последних литейные отличает, как правило, большее легирование цинком и другими металлами. Вследствие этого они обладают хорошими литейными характеристиками.

История и происхождение названия

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом — бронзы для изготовления оружия и т. п. (см бронзовый век).
Латинское название меди Cuprum (древн. Aes cuprium, Aes cyprium) произошло от названия острова Кипр, где уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди.
У Страбона медь именуется халкосом, от названия города Халкиды на Эвбее. От этого слова произошли многие древнегреческие названия медных и бронзовых предметов, кузнечного ремесла, кузнечных изделий и литья. Второе латинское название меди Aes (санскр, ayas, готское aiz, герм. erz, англ. ore) означает руда или рудник. Сторонники индогерманской теории происхождения европейских языков производят русское слово медь (польск. miedz, чешск. med) от древненемецкого smida (металл) и Schmied (кузнец, англ. Smith). Конечно, родство корней в данном случае несомненно, однако, оба эти слова произведены от греч. рудник, копь независимо друг от друга. От этого слова произошли и родственные названия — медаль, медальон (франц. medaille). Слова медь и медный встречаются в древнейших русских литературных памятниках. Алхимики именовали медь венера (Venus). В более древние времена встречается название марс (Mars).

В цепи электронного транспорта

Медь — незаменимый элемент для жизни. Он участвует в электронной транспортной цепи, составляя часть комплекса IV. В этом комплексе происходит заключительный этап электронной транспортной цепи: восстановление молекулы кислорода с образованием воды.

Комплекс IV состоит из двух групп: цитохрома а и цитохрома а.₃, а также два центра Cu; один называется CuA, а другой — CuB. Цитохром а₃ и CuB образуют биядерный центр, в котором происходит восстановление кислорода до воды.

На этой стадии Cu переходит из степени окисления +1 в +2, отдавая электроны молекуле кислорода. Электронная транспортная цепочка использует NADH и FADH.₂, происходящие из цикла Кребса, как доноры электронов, с которыми он создает электрохимический градиент водорода.

Этот градиент служит источником энергии для выработки АТФ в процессе, известном как окислительное фосфорилирование. Итак, и, в конечном итоге, присутствие меди необходимо для производства АТФ в эукариотических клетках.

2 Физико-химические свойства меди

Незначительная примесь кислорода обеспечила меди красноватый оттенок. Если воздействие кислорода исключить полностью, цвет металла изменится на желтый.

Начищенная медь обладает ярко выраженным блеском. Чем выше валентность, тем слабее окрас. Так, оксид CuCl имеет белый цвет, Cu2O — красный, CuO — черный. Карбонаты меди, как правило, синего или зеленого цвета.

Начищенная медь с ярко выраженным блеском

Медь — второй металл после серебра, обладающий высокой электропроводностью, благодаря чему он широко используется в электронике.

Медь слабо вступает в реакцию с кислородом, имеет свойство окисляться на воздухе и покрываться пленкой. В сухом воздухе окисление происходит очень медленно: 4Cu+O2=2Cu2O. Металлы этой группы не способны вытеснить водород из воды и кислот.

Производство и название

Производство меди в Римской империи достигло 150 000 тонн в год, этот показатель был превзойден только во время промышленной революции. Римляне привозили медь с Кипра, зная ее как aes Cyprium («металл с Кипра»).

Позже этот термин переродился в медь: имя использовалось для обозначения меди до 1530 года, когда для обозначения металла был введен английский корень «медь».

Великая медная гора в Швеции, которая действовала с 10 века по 1992 год, покрывала 60% потребления Европы в 17 веке. Завод La Norddeutsche Affinerie в Гамбурге (1876 г.) был первым современным гальваническим заводом, использовавшим медь.

Сколько лет пермскому звериному стилю и кто его создатель?

Фигурки обычно относят к VII — XII в. н. э. — такая точка зрения закрепилась в науке и не пересматривается несмотря на многочисленные новые исследования. Есть мнение, что их следует отнести вообще в эпоху палеолита.

Большинство исследователей приписывают фигурки к финно-угорской культуре, но вот какой же именно народ создал их не вполне понятно.
Например, коми или пермяки (финно-угорские народы, которые сегодня проживают на территории Пермского края) НЕ относят их к своей культуре и никак себя с ними не ассоциируют. Более того, для них подобные фигурки несут демонический смысл — в былые времена местные крестьяне, находившие такие фигурки, старались как можно быстрее избавиться от них, так как воспринимали их как некие черные метки приносящие несчастья. Некоторые коми-зыряне и пермяки считали, что эти, так называемые «черти», принадлежат вогульской культуре.

Картина Андрея Клименко

Основной претендент на то, чтобы именоваться создателем фигурок — загадочный народ чудь (белоглазая), который по некоторым данным занимал обширные северные территории от Финляндии до Сибири, в том числе и те, где были найдены фигурки. Кстати, все первые исследователи феномена пермского звериного стиля именовали фигурки «чудскими». Например, Дмитрий Анучин называл данные артефакты «чудскими образками», а первый альбом, посвященный пермскому звериному стилю (Ф.Тепляков, А.Спицын) именовался «Древности камской чуди».

Заведующий отделом археологии Пермского краеведческого музея Э.Чурилов считает, что мирный народ чудь, занимавшийся в основном охотой и различными промыслами, был оттеснен с обжитых ими земель на север с приходом более воинственных кочевых племен с юга. Им приходилось уходить в девственные таежные леса, где не было не поселений, ни родовых святилищ (современная территория Пермского края), в связи с чем и возник феномен пермского звериного стиля — создавая такие фигурки (богов), чудь имела возможность отправлять религиозные и культовые ритуалы без святилищ. Отсюда же, возможно, возникли и многочисленные легенды о том, что чудь «ушла под землю» или исчезла — на деле же она действительно ушла, но просто севернее.

Хотя, что случилось с ней потом — неизвестно. Основная загадка данного народа в том — что он действительно исчез, растворился где-то на дорогах истории, но при этом оставил за собой целый шлейф легенд и артефактов (помимо предметов пермского звериного стиля, это многочисленные «чудские городки» — остатки которых раскинуты по всей Уралу и Сибири, нередко их местоположение связано с какими-то пещерными туннелями). Считается, что остатки чуди были полностью ассимилированы коми, русскими и вепсами.

Н. К. Рерих. Чудь подземная

Легенды о чуди довольно противоречивы — то чудь — богатыри-великаны, то, напротив — низкорослый народ, который может внезапно исчезать под землей. Часто они описываются как сильные и свирепые воины, или как мудрецы, владеющие многими знаниями, неведомыми другим — от этого и «чудь» — то есть «чудной», «странный», «вызывающий удивление». «Белоглазый», по всей видимости, указывает на светлую (голубую?) радужку глаз. Ассоциируют чудь и с другим легендарным народом — сиртя. Другие финно-угорские народы (коми-зыряне, пермяки) от чуди дистанцируются, (так же как и от артефактов пермского звериного стиля) и родственным народом ее не считают, а, например, Светлана Жарникова — знаменитый этнограф, лингвист и знаток Русского Севера, уверенно говорила о том, что чудь — это народ славянского корня.

Существует также гипотеза, что «ушедшая под землю чудь» — это и вовсе не реальный народ, а собирательное название для старых богов, духов и домовых, которые с христианизацией края стали «нечистыми», «злыми» и «куда-то ушли». То есть те же коми-пермяки могли и быть создателями пермских фигурок в незапамятные времена, но перестали себя с ними ассоциировать — как и со своими старыми богами — в момент разрыва культурных связей и потери преданий о собственном прошлом. Как бы то ни было, внезапное и чуть ли не единомоментное прекращение изготовления фигурок — еще одна загадка пермского звериного стиля. Как правило, никакие традиции литья, росписи или иных художественных промыслов не исчезают так, а постепенно видоизменяются, трансформируются во что-то новое.

Способы производства меди

В настоящее время разработано несколько способов получения меди. Основными являются:

пирометаллургия;
гидрометаллургия;
электролиз.

Наибольшее количество производится с применением первого способа. С его помощью получают практически 90% всего металла. Он достаточно трудоёмкий и продолжительный. Технология производства меди этим способом включает несколько этапов, которые осуществляют обогащение поступающего материала, последовательное получение готового материала. Каждый из этапов содержит строгую последовательность технологических задач. Обычно завод по производству меди выполняет весь комплекс операций.

Для получения так называемой катодной меди используется третий способ. Полностью этот способ называется – электролитическое рафинирование с последующим осаждением готового продукта на поверхности металлических пластин.

Способы получения

Содержание металла в рудах не превышает 2%. Поэтому перед плавкой их обогащают. Существует два способа получения меди: пиро- и гидрометаллургический.

Пирометаллургический

Многоуровневый процесс, включающий следующие этапы:

Обогащение. Руды обогащают методом флотации. Взвешенные в воде медные частички «цепляются» к воздушным пузырькам, которые увлекают их на поверхность. На выходе получается порошок-концентрат с 12-36% меди.
Обжиг. Процедура показана бедным (9-24% меди) медным рудам и концентратам, сильно «загрязненным» серой. При прокаливании с кислородом доля серы падает вдвое.
Плавка. Кусками руды или порошком-концентратом загружают печи шахтного либо отражательного типа при 1452°С. Получают медный штейн.
Продувка. В конвертерах на него воздействуют сжатым воздухом. Сульфиды и железо окисляются, образуется почти чистая (98,51 – 99,51%) черновая медь плюс железо, другие ценные компоненты в следовых количествах.
Рафинирование. Черновой продукт отправляют на рафинирование – пламенем, затем электролитом. Примеси удаляются с газами. После первого этапа металл очищается до 99,51%, после заключительного – до 99,96%.

Способ применяется к 9/10 добытого сырья.

Гидрометаллургический

Состоит в обработке сырья растворенной серной кислотой малой концентрации и выделении металлического медного продукта.

Метод оптимален для руд с минимальным процентом меди. Извлечения других компонентов не предусматривается.

Современные способы добычи

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % — гидрометаллургическим. Гидрометаллургический способ — это получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора. Пирометаллургический способ состоит из нескольких этапов: обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.
Для обогащения медных руд используется метод флотации (основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы), который позволяет получать медный концентрат, содержащий от 10 до 35 % меди.
Медные руды и концентраты с большим содержанием серы подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700—800 °C в присутствии кислорода воздуха, сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое от первоначального. Обжигают только бедные (с содержанием меди от 8 до 25 %) концентраты, а богатые (от 25 до 35 % меди) плавят без обжига.
После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа. Штейн содержит от 30 до 50 % меди, 20-40 % железа, 22-25 % серы, кроме того, штейн содержит примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки 1450 °C.
С целью окисления сульфидов и железа, полученный медный штейн подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак. Температура в конвертере составляет 1200—1300 °C. Интересно, что тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций, без подачи топлива. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4 — 99,4 % меди, 0,01 — 0,04 % железа, 0,02 — 0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.
Далее, для удаления вредных примесей, черновую медь рафинируют (проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование). Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99,0 — 99,7 %. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.
Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой меди (99,95 %). Электролиз проводят в ваннах, где анод — из меди огневого рафинирования, а катод — из тонких листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор. При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, и, очищенная от примесей, осаждается на катодах. Примеси оседают на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения ценных металлов. Катоды выгружают через 5-12 дней, когда их масса достигнет от 60 до 90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

Другие заметки по химии

Из каких руд получают медь

Медь крайне редко встречается в виде самородков. Она всегда добывается с дополнительными примесями. Самый большой самородок был найден в США. Он имеет вес более 420 тонн.

Всего 20 видов используются в тяжелой промышленности. Самые известные и широко применяемые из них — халькозин, халькопирит и борнит. Каковы их свойства?

Халькозин — наиболее концентрированная медь. Здесь ее концентрация может быть до 80 %.
Халькопирит — медь, входящая в состав полиметаллов и имеющая гидротермальное происхождение.
Борнит — этот вид имеет синеватый оттенок из-за примесей железа и серебра. Концентрация — более 60 %.
Ковелин — относится к гидротермальной группе, как и халькопирит. Концентрация составляет 64 %.

Именно из этих руд получают большую часть металла, которая потом используется человеком.

Группы медных руд

Медь — металл, имеющий огромное количество разновидностей, каждой из которых присущи свои свойства. Существует более 200 видов. Однако в производстве используется не более 20. Все эти разновидности ученые объединяют в несколько групп.

Стратиформная — группа, характеризующаяся месторождениями, которые сформировались осадочным способом. С этим металлом часто находят сланец.

Колчеданная — группа, состоящая из единения меди и самородков. Этот вид металлов широко применяется в ювелирном деле.
Гидротермальная — группа, характерной чертой которой является то, что в этих месторождениях часто содержатся золото, серебро и другие полезные ископаемые вместе с медью. Их количество превышает норму.
Скарновые породы — месторождения таких руд локальны. Они встречаются среди известняковых пород. Здесь концентрация меди не превышает 30 %. Кроме того, она неравномерна.
Магматические— к этой группе относят виды, в которых преобладают смеси меди и никеля. Такие породы получились в результат магматических процессов, то есть затвердевания и изменения магмы или лавы.
Карбонатные — эта группа состоит из смесей железа и меди. Во всем мире пока обнаружено только одно такое месторождение — в ЮАР.