Материаловедение. Общетехнический курс материаловедение
 Скачать 1.24 Mb.
|
Производство меди.Медь - это химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. Знакомство с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом. Это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой - сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Cuprum. Особенно важна медь для электротехники. По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. В 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди. Медь входит в число жизненно важных микроэлементов. Она участвует в процессе фотосинтеза и усвоении растениями азота, способствует синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому. Свойства меди.Медь – это химический элемент I группы периодической системы Менделеева. Атомный номер 29, атомная масса 63,546. Температура плавления - 1083° C; температура кипения - 2595° C; плотность - 8,98 г/см3. Медь - металл сравнительно мало активный. В сухом воздухе и кислороде при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой, селеном. С водородом, углеродом и азотом медь не вступает в реакцию даже при высоких температурах. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют. сульфидов, фосфатов, силикатов, карбонатов, сульфатов. Сырье.Для получения меди применяют медные руды, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах содержится 1-6% меди. В рудах медь обычно находится в виде сернистых соединений (медный колчедан или халькопирит CuFeS2, халькозин Cu2S, ковелинCuS),оксидов (куприт Cu2O, тенорит CuO) или гидрокарбонатов (малахит CuCO3), азурит 2CuCO3 ( Cu (OH)2).Пустая порода состоит из пирита FeS, кварца SiO2, карбонатов магния и кальция (MgCO3 и CaCO3), а также из различных силикатов, содержащих Al2O3, CaO, MgO и оксиды железа. В рудах иногда содержится значительное количество других металлов: цинк, олово, никель, золото, серебро, кремний и другие. Руда делится на сульфидные, окисленные и смешанные. Сульфидные руды бывают обычно первичного происхождения, а окисленные руды образовались в результате окисления металлов сульфидных руд. В небольших количествах встречаются так называемые самородные руды, в которых медь находится в свободном виде. Е  сли для получения одной тонны чугуна перерабатывается до 2,5 т железной руды, то для производства одной тонны меди — до 200 т медной руды. Чистая медь - тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета. В очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато - голубой. Эти же цвета, характерны и для многих соединений меди, как в твердом состоянии, так и в растворах. Понижение окраски при повышении валентности видно из следующих двух примеров: CuCl - белый, Cu2O - красный, CuCl2+H2O - голубой, CuO – черный. Карбонаты окрашены синим и зеленым цветом при условии содержания воды, чем намечается интересный практический признак для поисков. Практическое значение имеют: самородная медь, сульфиды, сульфосоли и карбонаты (силикаты). Маркировка медиСуществует множество марок меди (МВЧк, М00к, М0ку, М0к, М1к, М00б, М0б, М1б, М1у, М1, М1р, М1ф и др.), отличающихся химическим составом. После обозначения марки указывают способ изготовления меди: к-катодная, б–бескислородная, р-раскисленная. Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одинаковом с медью марок М1, М2 и М3, отличается от них тем, что содержание кислорода в них снижено до 0,01 % вместо 0,05-0,08 %. Кроме того, в них дополнительно содержится до 0,04 % фосфора. Марка М0б кислорода не содержит совсем, тогда как в марке М0 он быть в количестве до 0,02 %.
Медь образует твердые растворы с никелем, цинком, сурьмой, оловом, алюминием, мышьяком, железом и фосфором. . Они, особенно сурьма и мышьяк, резко снижают электропроводимость и теплопроводность меди, поэтому для проводников тока применяют медь М0 и М1, содержащую не более 0,002 Sb и не более 0,002 As . Свинец и висмут практически не растворимые в меди. Эти примеси оказывают небольшое влияние на электропроводимость. Кислород и сера образуют с медью хрупкие химические соединения. Кислород, находясь в растворе, уменьшает электропроводимость. Сера улучшает обрабатываемость меди резанием, а кислород, если он присутствует в меди, образует закись меди и вызывает «водородную болезнь» которая приводит к значительной потере прочности. |