Металлургический словарь


Медь (си)

[copper] — элемент VIII группы Периодич. системы; ат. н. 29; ат. м. 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная Си состоит из смеси двух стабильных изотопов: "Си (69,1 %) и "Си (30,9 %); известна с глубокой древности, т.к. часто встречается в своб. сост. в виде самородков (см. Самородная медь). Ср. содержание Си в земной коре 4,7 • 10~3 мае. %; встреч, в осн. в виде соединений с серой и кислородом. Из 170 известных медьсодержащих минералов 17 ис-польз. в промыш. масштабах: самородная медь, борнит Cu5FeS4 (пестрая медная руда); халькопирит CuFeS2 (медный колчедан), халькозин Cu2S (медный блеск); ковеллин CuS; бурнонит CuPbSbS3; блеклые руды: тетраэдрит Cu12Sb4S,3 и теннантит Cu12As4S13;
энаргит Cu3AsS4; куприт Си2О; тенорит СиО; малахит Си[СО,](ОН)2; азурит Си,[СО3](ОН)г и др. Си имеет ГЦК решетку с параметром а = 360,74 пм; у = 8,96 г/см3; t = 1083 °С;
'.„„= 260° "С; С2о-с = 385-48 ДжДкг- К); вые. Х20 .с = 394,279 Вт/(м • К); малое р20 .с = = 1,68 • 10~' Ом • м; а = 17,0 • 10~' 1C1. Си диамагнитна; НВ = 350 МПа; а, = 220 МПа; 5 = = 60 %, Е= 132 ГПа. Наклепом ов может быть повышен до 400—450 МПа, при этом 6 уменьш. до 2 %, а электропроводность сниж. на 1—3 %. Си образует ряд одно-, двух- и трехвалентных соединений. Химич. активность меди невелика. Медь — компакт, металл, при / < 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и СО2 на поверхности Си образуется зеленая пленка осн. карбоната. При нагревании Си на воздухе идет ее поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется СиО, а при 375-1100 "С -двухслойная окалина: в поверхн. слое — СиО, а во внутр. — Си20. Влажный хлор взаимодействует с Си уже при обычной темп-ре, образуя хлорид СиС12, хорошо р-римый в воде. Си легко соед. и с др. галогенами. Особое сродство проявляет Си к сере и селену. С водородом, азотом и углеродом Си не реагирует даже при высоких темп-рах.
В мировой практике 90 % Си извлекают из обогащ. сульфидных медных и полиметаллич. Cu-Pb-Zn-концентратов пирометаллургич. методами. В процессе плавки, чаще всего в отражат. или электрич. печах, вследствие большого сродства Си к сере, а компонентов пустой породы и железа — к кислороду Си кон-центрир. в сульфидном расплаве (штейне), а оксиды образуют шлак. Штейн отделяют от шлака отстаиванием. В последние 30-35 лет получили развитие автогенные процессы плавки сульфидных медных концентратов во взвеш. сост. и жидкой ванне. В 1-м случае эффективно используется большая реакц. способность распыл. в воздухе или кислороде частиц концентрата, что приводит к резкому увеличению скорости окисления и плавления сульфидов. Во 2-м — интенсивное перемешивание ванны в рез-те подачи кислородного дутья в слой расплава позволяет с высокой скоростью проводить жидкофазное окисление сульфидов металлов, перерабатывать низко-кач. сырье, получать высококонцентрир. по S02 отход, газы. В рез-те окисления сульфидов металлов при автогенной плавке выделяется значит, кол-во тепла, что позволяет частично или полностью отказаться от топлива. Из вып-
лавл. штейна (или полупродукта автогенной плавки) получают черновую медь методом конвертирования (см. Конвертирование штейна). Для глубокого удаления примесей (Pb, As, Sb и др.) черновая Си подвергается огневому окислит.-восстановит. рафинированию в пламенных печах, (см. Огневое рафинирование). После огневого рафинирования отлитая в аноды (плоские слитки) Си подвергается электролизу с использованием в кач-ве электролита HZSO4. При пропускании тока аноды р-ряются, а чистая Си выделяется на катодах — тонких медных листах, тж. получ. электролизом в спец. матричных ваннах. Получ. катодную Си промывают водой и переплавляют. Благородные металлы, Se, Те и др. ценные спутники Си кониентрир. в анодном шламе, из к-рого их извлекают спец. переработкой.
Наряду с пирометаллургич. применяют тж. гидрометаллургич. методы получения Си (пре-имущ. из бедных оксид, и самородных руд). Эти методы основаны на избират. р-рении медьсодержащих минералов, обычно в слабых р-рах H2SO4 или NH.,. Из р-ра Си либо осаждают железом, либо выделяют электролизом с нер-римыми анодами. Для переработки смеш. руд используют комбинир. гидрофлотац. методы, при к-рых кислородные соединения Си р-ряются в сульфат, р-рах, а сульфиды выделяются флотацией. Получают распростр. и автоклавные гидрометаллургич. процессы, осу-ществл. при повыш. темп-pax и давлении. Из низкосорт. и забаланс. сырья Си извлекают кучным и подземным выщелачиванием. В 1-м случае исх. сырье — вскрышная порода, забаланс. и труднообогат. руды, во 2-м — выще-лоч. в старых забоях руды.
Широкое применение Си в технике обусловлено рядом ее ценных св-в, и прежде всего высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью. Более 50 % производимой Си, в основном высших сортов, с < 0,1 % примесей, применяют в электротехнике; Си — осн. материал для электропроводов. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготавливать из Си ответст. детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т.п. До 40 % меди используют в разных сплавах (см. Медные сплавы). Некоторое кол-во Си (гл. обр. в виде солей) использ. для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в кач-ве микроудобрений, катализаторов окислит, процессов и т.д.:

анодная медь [anode copper] — медь, получ. огневым рафинир. и отлитая в виде анодов для электролитич. рафинирования. Огневое рафинир. состоит из загрузки и расплавления черновой меди, окисления примесей, снятия шлака, восстановления (дразнений) меди и разливки ее в аноды. А. м. получают в отражат., наклоняют, и цилиндрич. вращ. печах. При продувке жидкой меди воздухом идет реакция:
2Си + 1/202 = (Си02). Р-ренный оксид меди является передатчиком кислорода — окислителем примесей:
(Cu20) + (MeJ = 2Cu + (Aft^O).
Оксиды примесей шлакуются и удаляются. Оксидную медь восстановл. древесиной, угольной пылью, мазутом, природным газом. При этом получают анодную медь марок АН-1, АН-2 и АН-3 с суммарным содержанием Си, Аи и Ag от 99,0 до 99,5 % и выше; 0,13-0,17 % РЪ; до 0,002 % Fe; 0,2 % S; 0,12-0,15 % О2; 0,03-0,1 % As; 0,03-0,1 % Sb; 0,05-0,45 % Ni; 0,003-0,03 % Bi. Как правило, на карусельных машинах отливают гладкие плотные аноды пл. ок. 0,8-1,0 м2;
бескислородная медь [oxygen-free copper] — медь, из к-рой введением раскислителей (Р, Li, В, Be, Ca, чистых С, углеводородов, древесного угля, графита) или вакуумиро-ванием удален кислород. Б. м., как правило, должна иметь след, химич. состав, мае. %: 99,98-99,99 Си; <, 0,0005 Bi; 0,0012 Sb; 0,0008 As; 0,004 Fe; 0,002 Ni; 0,002 Pb; 0,0005 Sn; 0,0015 S; 0,002 Zn; 0,00029 O2 и 0,0001 H2; p = (16,80^-17,05)-10"3 Ом-мм2/м; у = = 8,90+8,97 г/см3; б. м. пластична (8 = 80+ 90%);
катодная медь [cathode copper] — медь, получ. электролитич. рафинир. черновой меди в виде расход, листовых анодов с использов. в кач-ве катодов тонких листов из Си повыш. чистоты. Цель электролиза — получение металла повыш. чистоты, извлечение Аи, Ag, Se, Те, Ni и Со. Процесс ведут в электролизных ваннах двух типов — ящичных и блочных, из железобетона (монолитного и сборного) и футеровочных материалов — листового свинца и полимеров. К. м. выпускается шести марок и содержит, мае. %: 99,0—99,9 Си; < 0,005 Bi; 0,001-0,2 Sb; 0,001-0,2 As; 0,001-0,1 Fe; 0,001-0,2 Ni; 0,001-0,3 Pb; 0,001-0,05 Sn; 0,002-0,02 S; 0,001-0,005 Zn и 0,01-0,15 O2; суммарное содержание примесей 0,01-1,0 %;
самородная медь [native copper] — мине-
рал, в к-ром присутствуют, как правило, в виде примеси Fe, Ag, Au, As и др. элементы. С. м. встречается в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, а тж. кристаллов, сложных двойников и дендритов. Поверхность с. м. часто покрыта пленками медной зелени, медной сини, фосфатов меди и др. Цвет, блеск, ковкость и прочие св-ва — как у металлич. Си. Обычно с. м. образуется в зоне окисления нек-рых медносульфидных месторождений в соединениях с купритом (Си2О), малахитом, азуритом и др. минералами. Масса отд. скоплений с. м. достигает 400 т. С. м. встречается также в осадочных породах, преимущ. в медных песчаниках и сланцах. С. м. используется как руда для получения металлич. Си;
черная медь [black copper] — медь, получаемая в рез-те плавки медного вторичного сырья, содержащего др. цв. металлы. Ч. м. обычно перерабатывают конвертированием для получения черновой меди;
черновая медь [blister copper] — медь, получаемая при конвертировании штейна или медного полупродукта автогенной плавки окислением кислородом воздуха (или техническим кислородом) и содержащим примеси, мае. %: 0,05-0,3 Fe; 0,05-0,1 Se; 0,1-1,2 Pb; 0,08-0,25 Sb; 0,09-0,4 As; 0,05-0,1 Ni; 0,2-1,3 O2; 0,02-0,08 S, а тж. Со, Zn, Sn, Bi, Те, Аи и Ag. В зависимости от содержания Си ч. м. выпускается шести марок: МЧ-1—МЧ-6. Обычно содержание примесей в черновой меди не превышает 1,0 %. Металлич. примеси в расплавл. меди находятся в основном в своб. состоянии. Возможно тж. присутствие интер-металлич. соединений; арсенидов, антимони-дов, цинкидов, станидов, в разной степени диссоцииров. при данных темп-ре и концентрации