35.Способи виробництва міді. Маркування властивості і застосування

Атомна маса міді 63,546. Це пластичний ковкий перехідний метал червонувато-золотистого кольору (рожевий за відсутності оксидної плівки), добрий провідник тепла і електрики

Мідь отримують з мідних, мідно-молібденових, мідно-нікелевих і поліметалічних руд. Заводи випускають чорнову (99%), рафіновану вогневим (99,6% Cu) і електролітичним (99,95% Cu) методами мідь.

Процес добування міді включає три основні етапи:збагачення мідної руди;виплавка чорнової міді;рафінування міді.

Враховуючи дуже малий вміст міді в рудах (1-2%), руду спочатку збагачують флотаційним способом. Розмелену руду змішують з флотаційними реагентами піноутворювачами та водою і продувають пульпу повітрям. Пухирці повітря прилипають до зерен рудних мінералів, спливають і утворюють піну, а пуста порода, яка добре змочується водою опускається на дно.

Після фільтрації піни та просушування отримують концентрат з вмістом 10...35% міді. Для зменшення вмісту сірки збагачену руду піддають окислювальному випалу при температурі 600...900 °C. Після цього руда поступає в полуменеві печі з температурою в зоні плавки 1450 °C, де відбувається дисоціація вищих сульфідів і карбонатів. Продукти дисоціації сплавляють між собою, утворюючи штейн — легкоплавкий сплав з температурою плавлення 900...1150 °C і вмістом 10...60% Cu, 10...58% Fe, 22...25% S. Крім того, штейн містить домішки нікелю, цинку, свинцю, золота, срібла. Виплавка чорнової міді відбувається в горизонтальних конверторах з боковим дуттям продувкою штейну повітрям. Температура в конвертері становить 1200-1300 °C. Спочатку окисляється залізо:2FeS + 3O2=2FeO + 2SO2

Окисел заліза в вигляді шлаку спливає на поверхню і зливається. У другий період продування:

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2

Закис міді розчиняється в розплаві та взаємодіє з напівсірчистою міддю з утворенням чорнової міді:2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2

Рафінування чорнової міді проводять вогневим (окислення домішок при продуванні розплаву повітрям), або електролітичним способом за рахунок електролізу в водному розчині сірчаної кислоти та мідного купоросу. При проходженні струму анодні плити чорнової міді розчиняються і на катодах осаджується чиста електролітична мідь, а домішки випадають на дно ванни.

Найбільше міді добувають у Чилі. На долю цієї країни припадає третина світового виробництва. Далі за видобутком йдуть США, Індонезія та Перу. Марки промислової міді та її хімічний склад визначається в ДСТУ ГОСТ 859-2003 ^[1]. Скорочена інформація про марки міді та аналоги у зарубіжних стандартах наведена нижче:

Специфічні особливості міді, що властиві різним маркам, визначаються не вмістом міді (відмінності складають не більше 0,5%), а вмістом конкретних домішок (їх кількість може відрізнятися у 10...50 разів). Часто використовують класифікацію марок міді за вмістом кисню:

безкиснева мідь (М00б, М0б і М1б) з вмістом кисню до 0,001%;

рафінована мідь (М1ф, М1р, М2р, М3р) з вмістом кисню до 0,01%, але з підвищеним вмістом фосфору;мідь високої чистоти (М00, М0, М1) з вмістом кисню 0,03...0,05%;

мідь загального призначення (М2, М3) з вмістом кисню до 0,08%.

Механічні властивості чистої міді у м'якому стані наступні:

умовна границя текучості σ0,2 = 70 МПа;

границя міцності σв = 200 МПа;

відносне видовження після руйнування при розтягування δ = 35...40%;

твердість за шкалою Брінелля 40 HB;

модуль Юнга E = 110...128 МПа

модуль зсуву G = 48 МПа. Мідь використовують з бронзового віку, часові рамки якого оцінюються від 4 тис. до 1 тис. років до н.е. Зокрема, в Україні виявлені старі Картамиські мідні копальні на Луганщині, які датуються XVI ст. до н.е.

Сучасне широке застосування міді пов’язане з її високою електропровідністю, хімічною стійкістю, пластичністю і здатністю утворювати сплави з багатьма металами: оловом (бронза), цинком (латунь), нікелем (мельхіор) і ін. Мідь використовується в різних галузях промисловості: електротехнічній (50%), машинобудуванні (25%), будівельній, харчовій і хімічній (25%) галузях.