 |
сделать стартовой |  |
в избранное |
 |
||||||||||
|
| №12июль 2007Тема номера |
| Cu: От бронзового топора до мельхиоровой ложки |
| epps.ru / Архив номеров / №12 июль 2007 / Cu: От бронзового топора до мельхиоровой ложки |
| Медь. В звучании этого слова слышится лязг оружия и доспехов воинов глубокой древности. Слышится чистый звон колоколов и грохот пушек прошедших столетий. Бессмертная слава Родосского Колосса и история наших дней воплощена в этом металле, без которого невозможно представить ни прошлое, ни настоящее, ни будущее человечества Медь — химический элемент с атомным номером 29 в периодической системе, обозначается символом Cu. Пластичный металл красно-золотистого цвета, обладающий высокими тепло и электропроводностью, необходимый материал для промышленности и важнейший элемент для всех высших растений и животных. Медь входит в семерку металлов известных человеку с древнейших времен. Как серебро и золото, медь встречается в природе в свободном состоянии в виде самородков, что способствовало использованию ее человеком еще на заре истории — находят самородки, имеющие следы обработки каменными орудиями. Так же быстрому распространению меди послужило свойство поддаваться ковке при нагревании. Древнейшие изделия из меди, которые находят на территории Египта, относятся к 4-5 тысячелетию до нашей эры, и изготовлялись, скорее всего еще из самородного металла. Однако, с течением времени люди научились выплавлять медь из руды. Наверное, в первый раз это произошло случайно, когда с самородком, брошенным в костер для нагрева, в пламя попали куски медной руды. Первоначально медь выплавляли в простых плетеных корзинах, обмазанных глиной, под которыми разводили огонь. Позднее окисные руды плавили в горнах с применением дутья, которые позволяли достигать температуры выше 1100 градусов по Цельсию. Древнейшая медеплавильная печь была найдена на Синайском полуострове. Она представляла яму, обнесенную стеной метровой толщины с двумя поддувалами внизу. Самые известные месторождения медных руд древности находились на острове Кипр, медь выплавляли там уже в третьем веке до нашей эры. От названия этого острова и произошло латинское название меди — Cuprum. Часто медная руда встречается в природе совместно с цинковыми и оловянными рудами, полученные при восстановлении этих руд сплавы меди обладали гораздо большей прочностью чем чистая медь. В древности на берегу Адриатического моря был портовый торговый город Бризинди, который славился изделиями из сплава меди и олова. Так этот сплав и называли — медь из Бризинди, а потом и просто — бронза. В чистой меди находится растворенный кислород, от чего она и имеет свой красный цвет. При полировке медь приобретает сильный блеск, что способствовало распространению ее в качестве материала для изготовления украшений. Кроме того, медь по отношению к кислороду проявляет незначительную активность, и в сухом воздухе окисление меди идет очень медленно, с образованием на поверхности тончайшего слоя окиси меди. Слой окиси при этом настолько тонок, что просвечивает насквозь, и к тому же обладает красноватым оттенком, так что цвет меди при таком окислении практически не меняется. Во влажном воздухе, однако, окисление меди протекает более активно и сопровождается появлением пленки зеленого цвета, состоящей из основных карбонатов меди. Издревле известны лечебные свойства меди. Еще Авиценна и Гален приписывали меди обезболивающее, жаропонижающее и противовоспалительное свойства. Аристотель имел обычай засыпать вместе с медным шариком, зажатым в руке, полагая, что медь обладает общеукрепляющим действием. Считалось, что воины, носящие медные доспехи, меньше устают, а их раны быстрее заживают. Люди, имеющие дело с медью или живущие рядом с медными рудниками, обычно реже болели инфекционными заболеваниями. Медь обладает большой электропроводимостью, чем обусловлено ее применение в электронике. Впервые это свойство меди было использовано в древности для электрохимического способа позолочения серебряных изделий. Неподалеку от Багдада археологи нашли сильно разъеденные медные цилиндры с металлическими стержнями и небольшим количеством битума внутри — первейшие в мире гальванические элементы. Прочную бронзу во все времена использовали для изготовления статуй и колоколов, а с изобретением огнестрельного оружия из бронзы стали повсеместно отливать пушки. В настоящее время высокопроводимость и коррозийная стойкость меди используется в радиотехнике и электротехнической промышленности. В эти отрасли уходит половина производимой в мире меди, в частности на изготовление проводов и кабелей. Широко в наше время применяются и сплавы меди. Сплав с оловом, бронза, идет на изготовление подшипников и различных тормозных устройств, где используется скольжение металла. В часовых и других точных механизмах используется бериллиевая бронза, содержащая 1-2 % бериллия и по прочности не уступающая стали. Сплав меди и цинка называется латунь и применяется для производства труб и арматуры, имеющей непосредственный контакт с водой. Сплавляя медь с никелем в соотношении 2:1, получают монель — металл, который обладает повышенной коррозийной стойкостью и применяется для изготовления монет и частей реакторов в химической промышленностью. При понижении содержания никеля в сплаве получается мельхиор, который по внешнему виду напоминает серебро и идет на изготовление таких бытовых предметов как ложки, ножи, вилки, подносы. Из солей меди получают большое количество разнообразных по цвету минеральных красок. В настоящее время медь, в основном, получают пирометаллургическим способом. Для начала проводят процесс обогащения. Руду размалывают в мелкий порошок, добавляют специальные органические вещества — флоторагенты, и смешивают с водой. Флоторагенты покрывают крупицы меди и придают им свойство несмачиваемости. Если теперь в раствор добавить пенообразующий состав и пропустить через него воздушные пузыри, то частицы меди прилипнут к пузырькам и поднимутся вверх. После этого пену, содержащую медные крупицы соединений меди, собирают, отфильтровывают, отжимают от воды и высушивают. Полученный концентрат обжигают при свободном доступе воздуха для удаления части серы. Продукты обжига переплавляют в печи с добавлением флюсов. Пустая порода при этом переходит в шлак, а на дне печи скапливается штейн — расплав сульфида меди и сульфида железа. Штейн сливают и перерабатывают в конвекторе, получая черновую медь. Она содержит 95-98 % чистой меди, концентрация которой может быть повышена до 99,7 % последующей переплавкой. Оксидные руды меди перерабатываются более просто обычным прокаливанием с коксом. Для дальнейшей очистки меди применяют электролиз. Из черновой меди изготовляют толстые пластины — аноды, которые помещают в раствор медного купороса. Туда же помещают тонкие пластины чистой меди, которые играют роль катодов. В процессе электролиза медь на аноде растворяется, в виде ионов перемещается к катоду и оседает на нем слоем чистой меди. Небольшое количество меди получают гидрометаллургическим методом. Смысл его заключается в том, что на измельченную руду действуют растворителем, переводящим медь в раствор. Из раствора медь выделяют опять же электролизом. Различия в этом методе — в растворителях для различных типов руд. Если медь содержится в виде оксида — ее растворяют разбавленной серной кислотой, сульфид меди обрабатывается раствором сульфата железа. Еще один способ добычи меди связан с биологическими процессами некоторых видов бактерий. Существуют микробы, которые перерабатывают сернистые соединения некоторых металлов. В случае с медью, бактерии окисляют нерастворимые в воде сульфиды, превращая в легко растворимые соединения. Растворенную в воде медь, как уже известно, легко выделить электролизом. Впервые такой метод был применен случайно. В начале ХХ века в штате Юта в Америке были затоплены медные рудники, в которых, как считалось, запасы металла были исчерпаны. Когда по истечению двух лет воду откачали, оказалось, что в ней растворено 12 тысяч тонн меди. Стоит отметить, что процесс окисления бактериями протекает в несколько раз быстрее обычного окисления. Соединения меди распространены в земной коре не равномерно. Крупнейшие месторождения были найдены в различных частях Северной и Южной Америки, в Африке и на территории нашей страны — на Урале в Сибири. Так же известны месторождения меди на Кавказе и в Средней Азии. К сожалению, все богатые месторождения меди уже давно выработаны и сегодня почти весь металл добывается из низкосортных руд, содержащих не более 1 % меди. В настоящее время крупнейшим в России и одним из крупнейших в мире месторождений медных руд является Удоканское месторождение в Читинской области. Балансовый запас его составляет 19,7 миллионов тонн меди, причем 70 % может быть добыто открытым путем. Сейчас ведется переоценка месторождения, которая должна завершиться к 2009 году. Переоценка связана с изменением мировых цен на медь, а так же наличием в Удоканском месторождении двух типов руд — окисных и сернистых, что ведет к двойному способу получения чистой меди. Работа над переоценкой ведется крупнейшим производителем цветных и драгоценных металлов ОАО ГМК Норильский никель, который будет одним из вероятнейших претендентов на право освоения этого месторождения. Сергей Журавлев. |
|
| © 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири» Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru © Создание сайта - студия GolDesign.Ru |