Cu представляет собой металл золотисто-розоватого оттенка достаточно мягкий и пластичный, податливый в обработке. Благодаря своим свойствам и относительной простоте извлечения из горной породы, весьма востребован. Металл имеет латинское обозначение Cu (Cuprum), это название по мнению исследователей происходит от слова Кипр, где умельцы добывали и использовали его уже в 3 тысячелетии до н.э. Русское название меди, по мнению исследователей-историков, происходит от слова «смида», которым в России в древности называли все добываемые в то время металлы. Самые древние археологические находки из меди – наконечники стрел, шлемы, щиты, а также булавки, бусины, кольца, серьги и подвески, то есть по сути основное применение Cu в древности – предметы роскоши и элементы оружия.
С добычей и выплавкой Cu связаны некоторые интересные исторические факты, которые показывают, как развивался интерес к данной руде.
Вначале Cu добывали из малахита, позднее стали добывать из прочих горных пород и руд, обогащенных медью.
Малахит – это карбонат меди. Он имеет формулу (CuOH)2CO3. Минерал крайне неустойчив при термическом воздействии и при нагреве распадается на черный порошок оксида меди, при этом выделяются вода и углекислый газ. Реакция в формулах выражается так:
(СuОН)2СО3 → 2CuO + CO2 + H2O
Именно это свойство малахита и использовали наши предки при обогащении малахитовой руды. Порода, обогащенная медью, перемешивалась с углем и опускалась в глиняную емкость. Эту емкость помещали в яму и поджигали находящуюся в нем смесь. В результате уголь горел, выделялся угарный газ, который восстанавливал оксид меди, что получался из малахита, до меди свободной.
Еще один вариант извлечения меди из руд также был связан с огнем. Породу, обогащенную медью, нагревали на открытом огне, после чего резко охлаждали при помощи воды. При этом руда трескалась, в трещины забивали клинья и повторяли процесс. Путем множественных повторений из руды выплавляли Cu. Позднее технология была значительно усовершенствована. В костры, на которых грелась порода, обогащенная медью, стали вдувать воздух. Это существенно увеличивало температуру нагрева руды и как результат ускоряло процесс плавки. Впоследствии это технологическое усовершенствование процесса извлечения Cu привело к созданию плавильных печей.
Современная добыча меди выполняется из медьсодержащих руд путем обогащения и последующего извлечения медного концентрата на обогатительных фабриках.
Медные объекты отрабатываются открытым карьерным и подземным шахтным способом.
Cu в рудах
В природе Cu встречается в рудах следующих типов:
Для того, чтобы горная порода, обогащенная медью, получила статус руды, в ней должно быть промышленное содержание полезного компонента – Cu. Носителем меди в руде может быть минерал или группа минералов. Основными минералами-носителями Cu являются:
Также минералами меди являются ковеллин CuS, куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3)2(OH)2, малахит Cu2CO3(OH)2 и еще довольно обширный список минералов.
Самородная форма металла, как правило, встречается в зонах окисления, которые на данный момент практически полностью выбраны. Находки самородной меди не имеют промышленного значения, они представляют скорее научный геологический и минералогический интерес. В самостоятельной форме нахождения Cu формируется в виде самородков, дендритных форм, проволочных и стружкоподобных выделений. Самое крупное рудопроявление самородной меди – жила на п-ове Кьюсиноу (США). Прогнозно-оценочная масса жилы – 500 тонн.
Цвет металла зависит от наличия примесей и их объема, может меняться от золотисто-розового до красноватого. Плотность меди – 8890 кг/м3 при температуре 20°С по шкале IACS. В зависимости от вида обработки, плотность Cu может меняться. К примеру, Cu в литом виде имеет плотность 8920 кг/м3.
При нагревании металла его плотность может уменьшаться. Cu обладает высокой электропроводностью. Это свойство имеет прямую зависимость от наличия примесей и их объема. При увеличении числа примесей электропроводность Cu падает, а удельное электросопротивление возрастает.
Cu имеет переходную степень окисления +1 и +2. Степень окисления +1 проявляет устойчивость в бесцветных нерастворимых соединениях. Степень +2 обладает большей устойчивостью, она дает соли синего и сине-зелёного цвета. Соединения с медью с необычными степенями окисления +3 или +5 возможно получить только в лабораторных условиях.
Кристаллическая решетка Cu – кубическая гранецентрированная. У самородной меди это проявляется в том, что она кристаллизуется в кубической сингонии.
Среди физических свойств меди можно также выделить:
Cu не имеет магнитных свойств, что совместно с хорошей проводимостью и слабой окисляемостью позволяет применять этот металл в электротехнике.
Кларк (среднее содержание элемента в земной коре) Cu равен (4,7-5,5)·10−3масс.% .
Во влажной среде на поверхности металла появляется зеленая пленка – патина, она состоит из карбоната и гидроксида меди.
При термической обработке металл становится тусклым, после чего чернеет. Это образуется оксидная пленка CuO.
Рассмотрим некоторые реакции, которые характерны для Cu и ее соединений:
Область применения сплавов на основе Cu, а также чистого металла довольно широка.
● В чистом виде она используется для изготовления проводов и кабелей.
● Металл применяется для изготовления газовых труб, труб для водоснабжения и передачи пара.
Таким образом, Cu – металл, который достаточно просто извлекается из горной породы и при этом обладает массой полезных свойств, которые делают его промышленно значимым и востребованным на рынке. Применение меди позволяет решить массу промышленных и инженерных задач.
Проконсультироваться по вопросам добычи, применению Cu, физических и химических свойств Cu, а также сплавов с медью всегда можно у специалистов ООО «Профлазермет» по контактным телефонам на сайте. У нас так же производится гибка металла и лазерная резка металла