Полезные ископаемые: Медные руды. Медь — свойства меди, сплавы и применение

Медная руда — это соединение минералов, в которых медь представлена в достаточной концентрации для ее дальнейшей переработки и использования в промышленных целях. В производстве целесообразно использовать обогащенную руду с содержанием металла не менее 0,5-1%.

Медь — пластичный элемент золотисто-розового оттенка. На открытом воздухе металл сразу покрывается кислородной пленкой, которая придает ему специфический красно-желтый цвет.

Характерные свойства: коррозийная устойчивость, высокая тепло- и электропроводность.

При этом элемент отличается высокими антибактериальными свойствами , уничтожает вирусы гриппа и стафилококки.

В промышленном комплексе чаще всего медь используется в сплавах с другими компонентами: никелем, цинком, оловом, золотом и т.д.

Благодаря низкому удельному сопротивлению медь активно применяется в электротехнической сфере для изготовления силовых кабелей и проводов. Хорошая теплопроводность позволяет использовать этот металл в радиаторах охлаждения и кондиционерах.

Без меди не обходятся следующие производственные отрасли:

машиностроение (стеклоподъемники, подшипники);
судостроение (обшивка корпусов и конструкций);
строительство (трубы, кровля и облицовочные материалы, сантехническое оборудование и т.д.).

Для ювелирной сферы актуальны сплавы с золотом, которые увеличивают механическую прочность и стойкость к истиранию.

Эксперты прогнозируют масштабное применение металла в качестве антибактериальных поверхностей в медицинских учреждениях (перила, двери, ручки, поручни и т.д.).

Интересно! Знаменитая Статуя Свободы изготовлена из меди. На ее строительство понадобилось порядка 80 тонн материала. А в Непале этот металл считается священным.

Статуя Свободы

Группы медных руд

Все медные руды принято делить на девять промышленно-геологических видов, которые в свою очередь подразделяются на шесть групп по происхождению:

Стратиформная группа

В эту группу входят медные сланцы и песчаники. Эти материалы представлены крупными месторождениями. Их характерные черты: простая пластовая форма, равномерное распределение полезных компонентов, пологое поверхностное залегание, позволяющее использовать открытые способы добычи.

Колчеданная группа

Сюда входит самородная медь, жильные и медно-колчеданные соединения. Самородный металл чаще всего встречается в зонах окисления медно-сульфидных рудников вместе с другими окисленными минералами.

Медно-колчеданные металлы отличаются формами и размерами. Основной минерал в руде — пирит, также присутствуют халькопириты и сфалериты.

Для жильных руд характерна прожилковая структура с вкраплениями. Такие руды, как правило, залегают в контакте с порфирами.

Медно-порфировая (гидротермальная)

Эти месторождения вместе с медью и молибденом содержат золото, серебро, селен и другие полезные элементы, наличие которых значительно выше нормы.

Медно-никелевая

Месторождения представлены в пластовой, линзообразной, неправильной и жильной форме. Металл имеет вкрапленную массивную текстуру с кобальтом, платиноидами, золотом и т.д.

Скарновая руда

Скарновые руды — это локальные месторождения в известняках и известково-терригенных породах. Они характеризуются небольшими размерами и сложной морфологией. Концентрация меди высокая, но неравномерная — до 3%.

Карбонатовая

В состав этой группы входит железомедная и карбонатитовая руда. По этому типу меди обнаружено пока единственное месторождение в ЮАР. Этот комплексный рудник относится к массиву щелочных пород.

Из каких руд получают медь

Интересно! Медь очень редко встречается в природе в виде самородков. На сегодняшний день самой крупной такой находкой считается самородок, обнаруженный в Северной Америке на территории США массой 420 тонн.

Существует почти 250 видов меди, но из них всего 20 видов используются в промышленности. Самые распространенные из них:

Халькозин

Соединение минералов с содержанием серы (20%) и меди (80%). Носит название «медный блеск» из-за своего характерного металлического блеска. Руда имеет плотную или зернистую структуру черного или серого оттенка.

Халькопирит

Металл имеет гидротермальное происхождение, встречается в скарнах и грейзенах. Чаще всего входит в состав полиметаллической руды вместе с галенитом и сфалеритом.

Борнит

Распространенный в природе минерал класса сульфидов, один из главных элементов медных руд. Имеет характерный синевато-пурпурный оттенок. Содержит в себе медь (63,33%), железо (11,12%), серу (25,55%) и примеси серебра. Встречается в виде плотных мелкозернистых масс.

Способы добычи медной руды

В зависимости от глубины рудника используются открытый и закрытый способы добычи металла.

При закрытой (подземной) разработке строятся шахты протяженностью в несколько километров. Шахты оснащаются лифтами для перемещения рабочих и техники, а также для транспортировки минерала на поверхность.

Под землей порода подлежит дроблению специальным буровым оборудованием с шипами. Затем с помощью ковшей происходит забор и погрузка руды.

Открытый способ актуален в том случае, когда залежи находятся на глубине до 400-500 метров. Сначала снимается верхний пласт пустой породы, после чего вынимается медная руда. Чтобы было проще доставать твердые породы, ее предварительно разрушают взрывными устройствами.

Открытый способ добычи медной руды

Выделяют два основных способа производства меди:

пирометаллургический;
гидрометаллургический.

Первый способ предполагает огневое рафинирование металла и позволяет обработать любое сырье с извлечением всех полезных элементов. С помощью этой технологии можно получать медь даже из бедной породы, в которой содержание металла ниже 0,5%. Второй способ применяется, как правило, только для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди.

Добыча медных руд в мире

Медные рудники не сосредоточены в определенных географических зонах, а обнаружены в разных странах. В Америке в штатах Невада и Аризона разрабатывают месторождения халькозина. На Кубе распространены залежи оксида меди — куприта. В Перу ведется добыча хлорида меди.

Источников обогащенных руд в мире почти не осталось, медь добывается уже несколько сотен лет, поэтому все богатые рудники давно уже разработаны. В промышленности приходится применять низкосортные минералы (до 0,5% меди).

Интересно! По объёму мирового производства, медь находится на третьем месте после железа и алюминия.

Страны лидеры по запасам и добыче медной руды

В список стран, богатых медными рудами, входят: Чили, Америка, Китай, Казахстан, Польша, Индонезия, Замбия. Доля РФ в мировой добыче руды составляет 9% (это третье место после Чили и США). По запасам минерала лидирует Чили, в которой находится 33% от мирового объема меди.

Самыми крупными рудниками считаются:

Рудник Чукикамата (Чили). Разработки ведутся более 100 лет, в течение этого периоды было разработано 26 млн. тонн металла;

Рудник Эскондида (Чили). Добыча осуществляется с 1990 года;

Рудник Грасберг (Индонезия).

Недавно были обнаружены крупные рудники в Перу (Антамина), в Бразилии (Салобу), Казахстане (Нурказган).

Эксперты утверждают, что объем экономически рентабельной меди составляет более 400 млн. тонн. по всему миру.

Добыча медной руды в России

Структура сырьевой базы меди в России существенно отличается от мирового рынка. Основная доля в ней приходится на сульфидные медно-никелевые (40%) и колчеданные (19%) рудники. В то время как в других странах преобладают медно-порфировые месторождения и медистые песчаники.

Месторождения медных руд в России

Отвечая на вопрос, где в России добывают медные руды, в первую очередь следует выделить Таймырский АО. В Октябрьском, Тапахнинском и Норильском месторождениях сосредоточено более 60% всех залежей медной руды в России. Около одной трети минерала добывают в Уральском меднорудном районе.

В Читинской области обнаружен крупный рудник Удокан, который пока не разрабатывается из-за неразвитой транспортной инфраструктуры. Согласно экспертным данным эксплуатируемых месторождений в РФ хватит не более, чем на 30 лет.

Медь – это металл, который относится к группе цветных, поскольку имеет яркий красновато-розовый цвет, при разной степени обработки может иметь коричневый, зеленый, золотистый оттенок. Этот металл обладает высокими электролитическими свойствами, теплопроводностью, прочностью и упругостью. Медь легко поддается обработке, входит в состав многих сплавов, благодаря чему повышает свои химические и физические свойства. Наиболее известными сплавами является бронза – в основную массу меди добавляют 7 – 10 % олова, медно-никелевый сплав – констант (в общей массе до 40% никеля) и манганин (в сплав входит никель и марганец). Наличие большого числа отличительных характеристик и доступность металла обуславливают широкое применение меди в разных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, медицине.

Как применяют медь в промышленности

Медь в промышленности переплавляют

При производстве различных изделий использую медь в чистом виде и в виде сплавов с различными металлами. В чистом виде металл используют для изготовления сетевых кабелей и проводов электропередач. Медь отличается способностью быстро и без потерь проводить электроток. По этому показателю она уступает лишь серебру, но поскольку оно относится к драгоценным металлам и имеет высокую стоимость, то в электропроводках отдают предпочтение применению меди. Для производства сердцевины кабелей – медной жилы применяют только чистый металл, наличие любых примесей значительно снижает проводниковый эффект. Чтобы получить чистую медь, ее заготовки подвергают процессу электрорафинирования. Он представляет собой погружение металла в ванну, наполненную раствором сульфата меди, туда же погружают электрод, подключенный к электричеству. Ионы металла перемещаются к электроду, а частицы примесей собираются вблизи анода, таким образом, их можно удалить, а на выходе получается материал с содержанием 99,999% чистой меди.

Медно-никелевые сплавы характеризуются высокой электросопротивляемостью и применяются в приборостроении. Эти сплавы стойкие к коррозии, не разрушаются даже в морской воде. Сплав, в котором 40% цинка называется латунь, он обладает повышенной прочностью, а его дешевизна обуславливает широкое применение:

в машиностроении;
в производстве бытовых товаров;
в химической промышленности.

Из латуни производят:

трубы;
радиаторы;
гильзы;
автомобильную фурнитуру и прочее.

Медное напыление используют при хромировании стали. Изделия из стали часто в декоративных целях покрывают хромом или никелем, но это покрытие недолговечно и в процессе эксплуатации может отпадать, во избежание этого между сталью и хромированным слоем наносят медное напыление, оно обеспечивает лучшее сцепление.

Применение меди в промышленности можно наблюдать и при осуществлении пайки, она значительно облегчает этот процесс, а деталь получается однородной и прочной. Этот металл является достаточно пластичным, его можно применять для изготовления водопроводных труб различной конфигурации, в России использование таких труб нешироко распространено, но в Европе такие изделия можно найти довольно часто.

Изделия из меди в повседневной жизни

Это металл применяется не только для производства промышленных товаров, изделия из меди можно встретить и в повседневной жизни:

Все эти предметы можно найти чуть ли не в каждом доме.

Важную роль в сельском хозяйстве выполняет почвенные удобрения, содержащие медный купорос – он стимулирует активный рост различных культур, защищает их от вредителей, раствором купороса обрабатывают деревья, кустарники, семена.

Предметы интерьера из меди

При строительстве домов медные листы используют в кровельных работах. Известно, что данный металл стойкий к различным атмосферным явлениям, под их воздействием образуется защитный слой – патина, который имеет зеленоватый оттенок. Патина предотвращает коррозию металла, и крыша с таким покрытием может служить долгое время.

Медные монеты

К области применения меди можно отнести и гальванопластику, она известна еще с 1873 года. Гальванопластика представляет собой особый вид искусства, который базируется на электролитическом осаждении металла в водном растворе солей. Этот метод давно вышел за пределы искусства и применяется в космической отрасли, авиации, машиностроении. Суть его заключается в том, что созданный макет изделия, например, из гипса или пластилина, металлизируют, после удаления макета остается только металлическая форма. Процесс металлизирования происходит путем нанесения на макет тонкого слоя металла, чаще используют графит, помещают заготовку в раствор, который содержит соли меди. Макет играет роль катода и притягивает частицы металла, которые в дальнейшем и образуют форму готового изделия.

Использование меди в медицине

Традиционная медицина считает медь очень важным элементом жизнедеятельности человека. В организме это вещество содержится в количестве 2*10 -4 % от общей массы. Ежедневно человек с пищей потребляет до 60 мг меди, из которых усваивается примерно 2 мг, что является необходимой нормой для здорового организма. Медь играет важную роль в биосинтезе гемоглобина, в поддержании уровня сахара, холестерина и мочевой кислоты. Для нормальной работы сердечно-сосудистой системы, головного мозга, пищеварительного тракта необходима медь. В случае ее недостатка развивается:

для лечения острой недостаточности используют лекарственные средства, содержащие этот микроэлемент;
в терапии – использование металлических аппликаций или браслетов.

Наибольшее количество микроэлемента содержится в таких продуктах питания, как:

шампиньоны;
картофель;
печень трески;
цельное зерно;
устрицы и каракатицы.

Вместе с тем избыток меди в организме, когда ее количество превышает 250 мг, ведет к интоксикации и нарушению работы печени, развитию болезни Вильсона, анемии.

Видео: Как делают медный кабель

Как применяют медь в промышленности

Медь в промышленности переплавляют

в машиностроении;
в производстве бытовых товаров;
в химической промышленности.

Из латуни производят:

трубы;
радиаторы;
гильзы;
автомобильную фурнитуру и прочее.

Изделия из меди в повседневной жизни

Все эти предметы можно найти чуть ли не в каждом доме.

Предметы интерьера из меди

Медные монеты

Использование меди в медицине

для лечения острой недостаточности используют лекарственные средства, содержащие этот микроэлемент;
в терапии – использование металлических аппликаций или браслетов.

Наибольшее количество микроэлемента содержится в таких продуктах питания, как:

шампиньоны;
картофель;
печень трески;
цельное зерно;
устрицы и каракатицы.

Видео: Как делают медный кабель

Медь; один из наиболее важных металлов, который мы используем сегодня, находится практически

в каждой сфере нашей жизни. Так велика была потребность в меди в современном мире, что добыча не в состоянии идти вровень со спросом, и переработка меди является в настоящее время важным сектором промышленности. Если вы посмотрите вокруг, вы, несомненно, увидите многие объекты из меди или содержащие медь или ее сплавы.

Медная проволока используется и в наших дома, чтобы доставить ток для всех приборов, которые работают на электричестве. Медь является прекрасным проводником электричества, и не так склонна к возгоранию как алюминий. Во многих домах также устанавливают медные трубы для воды. Медь не подвержена коррозии и не вступает в реакцию с водой, что делает ее безопасной и долговечной для использования в водопроводе. Кроме того, трубы, ванны, раковины, смесители, сделанные из меди добавляют стиля и эстетичности ванной комнате.

Медь также используется при производстве автомобилей, грузовиков и других транспортных средств. В системе электрооборудования автомобилей присутствует медный провод, также медь находится стартере двигателей и в автоматических стеклоподъемниках.

С древнейших времен медь использовалась для изготовления посуды, также и сегодня из меди делают кастрюли и сковородки. Недавние исследования выявили данные, указывающие на более высокое качество медной посуды, чем из нержавеющей стали, которая в мире считается наиболее безопасным материалом для кухонной утвари. Из-за возникающих царапин на поверхности посуды повышается риск размножения в этих местах болезнетворных бактерий. Медь же обладает антибактериальными свойствами, этот материал эффективен для сокращения или устранения бактерий.

Также вне дома медь по-прежнему используется в качестве кровельного материала, как это было на протяжении столетий. Медная кровля не только смотрится лучше, но и способность противостоять сильным ветрам и штормам у этого материала выше. Крыша, покрытая медью, считается вечной; срок службы такой кровли превышает 150 лет В то время как металлочерепицу придется периодически заменять, медная кровля будет служить сотни лет. Медная кровля - это очень дорого, поэтому чаще всего она используется только как небольшие, декоративные элементы крыши над окнами или мансардными окнами. Медь также является основным компонентом большинства громоотводов.

Украшения, изготавливаемые из меди и медных браслетов, также снимают боль от артрита, хотя научного подтверждения этому нет. Скульптурные и другие декоративные предметы, призванные украсить дома, часто делают из меди. Также медь используется во многих уличных фонтанах. Медь всегда будет иметь место в нашей жизни от строго декоративного использования до наиболее утилитарного.

Способы применения меди в промышленности и дома

Цена на пени

Медь некогда широко использовалась для изготовления монет, особенно в Великобритании, а также США и других странах. На самом деле фраза "медная монетка" или "медь" происходит из того, что пенни когда-то были сделаны из меди.

Пенни, изготовленные до 1982 года, были сделаны в основном из меди. После 1982 г. медные монеты были только из сплавов меди с другими металлами. Это означает, что все медные монеты до 1982 стоили почти в три раза больше их номинальной стоимости. Совсем неудивительно, что люди собирают сотни таких монет.

В финансовых кругах существует Закон Грэшема: "плохие деньги вытесняют из обращения хорошие". Это относится больше для медных монет. Старые пенни, выпущенные до 1982 года, - "хорошие" деньги, а выпущенные потом - "плохие" деньги в данном примере.

Это также означает, что не только стоит хранить медные монеты, а также может быть стоит присмотреться к покупке медных монет. Медные монеты можно приобрести у дилеров и на аукционах, таких как eBay. Конечно, вы платите пошлину, но с ростом цен на медь это не проблема.

Также доступны к продаже и медные монеты, содержащие 0.999% чистой меди, что является хорошим способом сохранить и приумножить свои богатства.

Кстати, было отмечено, что даже некоторые пенни, выпущенные после 1982 года, состоящие в основном из цинка с медью, могут иметь более высокую стоимость, чем их номинальная стоимость, за счет цены на цинк.

При всем этом большую роль играет инфляция. Стоимость металлов, таких как медь и цинк, остается по сути той же, когда стоимость доллара падает. Это означает, что для покупки того же количества металла нужно заплатить больше. Но стоимость металла в монетах остается такой же.

Это хорошо для коллекционеров медных монет и монет из других металлов. Они получают больше денег за то же количество металла. Следует иметь в виду, что, поскольку все больше и больше людей начинают собирать медные монеты, источники иссякнут, и они станут менее доступными. Так как спрос увеличивается, будет расти и стоимость медных монет.

Стоимость некоторых медных монет может доходить до $30 000 и даже более. К примеру, редчайшие пенни 1930 года.

Официально, в 1930 пенни не чеканили. Это известно из уст сотрудника, который работал на монетном дворе в годы депрессии. С его слов, небольшое количество пенни в 1930 году действительно было произведено (около двух штук), решение не чеканить монеты в обращение было принято в конце 1929 года. Эти штучные монеты были, по-видимому, установлены в монетном прессе в то время, чтобы продемонстрировать процесс чеканки для высокопоставленных лиц. Посетителям были предложены одна или две новенькие монеты в обмен на пенни из своего кармана.