Медь это цветной металл - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Медь это цветной металл

Цветная металлургия

Цветная металлургия – это не только комплекс мероприятий по получению цветных металлов (добыча, обогащение, металлургический передел, получение отливок чистых металов и сплавов на их основе), но и переработка лома цветных металлов.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, и цветные металлы на сегодняшний день широко используются для разработки инновационных конструкционных материалов. Только отечественная металлургическая промышленность выпускает порядка 70 видов сплавов, используя разнообразное сырье.

В связи с низким содержанием необходимого компонента в руде и примесей других элементов, цветная металлургия является энергозатратным производством и имеет сложную структуру. Так, меди в руде содержится не более 5%, а цинка и свинца не более 5,5%. Колчеданы, добываемые на Урале, многокомпонентные, и в их составе находится порядка 30 химических элементов.

Цветные металлы подразделяются на шесть категорий, согласно своим физическим свойствам и предназначению:

  1. Тяжелые. Имеют высокую плотность, соответственно, и вес. К ним относятся Cu, Ni, Pb, Zn, Sn.
  2. Легкие. Имеют малый вес из-за незначительной удельной плотности. К ним относятся: Al, Mg, Ti, Na, Ka, Li.
  3. Малые: Hg, Co, Bi, Cd, As, Sb.
  4. Легирующие. В основном используются для получения сталей и сплавов с необходимыми качествами. Это W, Mo, Ta, Nb, V.
  5. Благородные. Широко известны и используются для изготовления ювелирных украшений. Среди них Au, Ag, Pt.
  6. Редкоземельные, рассеянные: Se, Zr, Ga, In, Tl, Ge.

Специфика отрасли

Руды цветных металлов, как было выше сказано, содержат малое количество добываемого элемента. Поэтому на тонну той же меди необходимо до 100 т руды. Из-за большой потребности в сырье цветная металлургия, по большей части, располагается вблизи своей сырьевой базы.

Цветные руды для своей переработки требуют большого количества топлива или электроэнергии. Энергетические затраты достигают половины общих затрат, связанных с выплавкой 1 т металла. В связи с этим металлургические предприятия располагаются в непосредственной близости от производителей электроэнергии.

Производство редких металлов в основном основано на восстановлении из соединений. Сырье поступает с промежуточных этапов обогащения руд. Из-за небольших объемов и трудности производства получением редких металлов занимаются лаборатории.

Состав отрасли

Виды цветной металлургии включают в себя отрасли, связанные с получением определенных видов металлов. Так, укрупнено можно выделить следующие отрасли:

  • производство меди;
  • производство алюминия;
  • производство никеля и кобальта;
  • производство олова;
  • производство свинца и цинка;
  • добыча золота.

Получение никеля тесно связано с местом добычи никелевых руд, которые расположены на Кольском полуострове и в Норильском районе Сибири. Многие отрасли цветной металлургии отличаются многоступенчатым металлургическим переделом промежуточных продуктов.

На этом основании эффективен комплексный подход. Это сырье для получения других сопутствующих металлов. Утилизация отходов сопровождается получением материалов, использующихся не только в других отраслях тяжелого машиностроения, но и в химической и строительной отраслях.

Металлургия тяжелых металлов

Получение меди

Основными этапами получения чистой меди являются выплавка черновой меди и ее дальнейшее рафинирование. Черновая медь добывается из руд, а низкая концентрация меди в уральских медных колчеданах и большие ее объемы не позволяют перенести производственные мощности с Урала. В качестве резерва выступают: медистые песчаники, медь-молибденовые, медь-никелевые руды.

Рафинирование меди и переплавка вторичного сырья производится на предприятиях, которые удалены от источников добычи и первичной плавки. Благоприятствует им низкая стоимость электричества, так как для получения тонны меди расходуется до 5 кВт энергии в час.

Утилизация сернистых газов с последующей переработкой послужила стартом для получения серной кислоты в химической промышленности. Из остатков апатитов производит фосфатные минеральные удобрения.

Получение свинца и цинка

Металлургия цветных металлов, таких как свинец и цинк, имеет сложную территориальную разобщенность. Добычу руды ведут на Северном Кавказе, в Забайкалье, Кузбассе и на Дальнем Востоке. А обогащение и металлургический передел проводится не только возле мест выемки руды, но и на других территориях с развитой металлургией.

Свинцовые и цинковые концентраты богаты на химическую элементную базу. Однако сырье имеет разное процентное содержание элементов, из-за чего не всегда цинк и свинец можно получить в чистом виде. Поэтому технологические процессы в районах различны:

  1. В Забайкалье получают только концентраты.
  2. На Дальнем Востоке получают свинец и цинковый концентрат.
  3. На Кузбассе получают цинк и свинцовый концентрат.
  4. На Северном Кавказе ведут передел.
  5. На Урале производят цинк.

Металлургия легких металлов

Наиболее распространенным легким металлом является алюминий. Сплавы на его основе обладают свойствами, присущими конструкционным и специальным сталям.

Для получения алюминия сырьем являются бокситы, алуниты, нефелины. Производство разделено на две стадии:

  1. На первой стадии получают глинозем и необходим большой объем сырья.
  2. На второй стадии электролитическим методом производят алюминий, на что требуется недорогая энергия. Поэтому этапы производства находятся на разных территориях.

Получение алюминия и сплавов сосредоточено в промышленных центрах. Сюда же поставляется лом на вторичную переработку, что в итоге снижает себестоимость готовой продукции.

Применение меди

Медь находится на втором месте по популярности среди всех цветных металлов. Основной источник получения меди – это медная руда, которую добывают в многочисленных месторождениях сланца и песчаника.
Чистый металл имеет красно-розовый цвет и характеризуется высокими показателями тепло- и электропроводности. К примеру, по уровню теплопроводности она лучше железа в 6 раз.

Область применения меди

Как в форме чистого металла, так и в сочетании со сплавами медь применяется в разных промышленных областях.
Ее свойства позволяют активно применять этот металл электротехники. Свыше 50% добытого металла используется для производства всевозможных электроприборов и электропередач.
Высокие показатели электро- и теплопроводности обуславливают широкое использование меди в строительной отрасли. Как известно, металл отличается устойчивостью к отрицательному действию коррозии и ультрафиолетовых лучей, также не деформируется в условиях резких колебаний температурного режима.
Самым популярным продуктом из меди являются провода. Для их изготовления применяется максимально чистый металл, потому что дополнительные примеси в значительной степени уменьшают показатель токопроводимости. К примеру, если в готовом продукте будет присутствовать свыше 0,02% алюминия, то способность продукта проводить ток падает на 10%.
Хорошая вязкость и пластичность обуславливают популярность меди для создания продукции с различными узорами. В результате обжига, проволока, созданная из красной меди, приобретает максимальный уровень пластичности и мягкости. Из нее можно формировать узоры и орнаменты любой сложности.
Такую проволоку применяют в:

  • электротехнике
  • электроэнергетике
  • автомобилестроении
  • судостроении
  • производстве кабеля и проводов.

Высокий показатель теплопроводности меди позволяет использовать ее в различных теплообменниках и теплоотводных приборах. Именно из меди создают кулера для системных блоков, радиаторы отопления, трубы, кондиционеры и другие механизмы.
Несмотря на довольно высокую стоимость медных труб, их достоинства неоспоримы:

  • не боятся ультрафиолетового излучения
  • устойчивы к образованию коррозии
  • не реагируют на температурные перепады. Поэтому монтаж можно проводить даже в условиях низких температур воздуха.

Вследствие высокого показателя механической прочности, а также возможности механической обработки специалисты создают бесшовные медные трубы, имеющие круглое сечение. Они предназначены для транспортировки жидких веществ или газов в системах газо- и водоснабжения, кондиционирования и отопления.
Пожалуй, самым первым материалом, из которого сделали кровельное покрытие, была медь. Такой вариант кровли характеризуется долгим периодом эксплуатации – около 200 лет. Через определенное время кровля из меди окисляется, вследствие чего формируется пленка патины. Она защищает
поверхность меди от неблагоприятного действия ультрафиолета, низкой температуры, влажности и других погодных явлений.

Сплавы меди и их применение

Медь и ее сплавы широко используются в процессе возведения линий электропередач и устройств разного типа связи. Сплавы применяют в электромашиностроительной отрасти, в создании разных приборов, при изготовлении холодильников, вакуум-аппаратов.
Примерно половина всей меди используется на нужды электропромышленности. На базе меди получено огромное количество сплавов с разными металлами, например, Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au. Существуют сплавы и с неметаллами, например, с фосфором, серой, кислородом и другими.
Сфера использования таких сплавов довольно обширна. Большая часть их них отличается высокими антифрикционными качествами. Сплавы используют в литой и кованой форме, а также в порошковой форме. К примеру, широко используются сплавы:

  • оловянные. Содержат от 4 до 33 % Sn
  • свинцовые. В них содержится примерно 30 % Pb
  • алюминиевые. Содержат от 5 до 11 % Al
  • кремниевые. В таких сплавах присутствует 4-5 % Si
  • сурьмяные бронзы, которые востребованы в производстве подшипников, теплообменников и прочих материалов в виде листа, прутков и труб для химической, бумажной и пищевой промышленности.

Разные сплавы меди с хромом, а также вольфрамовый порошковый сплав применяются для изготовления электродов и электроконтактов.
Сложно представить себе химическую промышленность и машиностроение без латуни — сплава меди с цинком (до 50 % Zn). Чаще всего в небольших количествах тут присутствуют и другие элементы, например, Al, Si, Ni, Mn. Сплавы меди с фосфором (6-8 %) применяют как припои.

Использование меди в медицине

Применение меди в медицинской отрасли можно встретить довольно часто. Согласно нормам традиционной медицины – медь это крайне важный элемент жизнедеятельности человека. В нашем организме медь присутствует в объеме 2*10-4 % от общего веса человека. Каждый день вместе с пищей мы употребляем примерно 60 мг меди, однако усваивается лишь 2 мг, но именно это количество и является суточной нормой для взрослого человека.
Медь крайне важна в процессе биосинтеза гемоглобина, а также в поддержании уровня сахара, холестерина и мочевой кислоты. Чтобы сердечно-сосудистая система, головной мозг, пищеварительный тракт работали как положено, необходима медь. При хроническом недостатке меди в организме человека развиваются следующие болезни:

  • анемия
  • остеопороз
  • глаукома
  • псориаз
  • атрофируется сердечная мышца
  • человек быстро устает, теряет вес
  • в организме накапливается холестерин.

Самыми богатыми продуктами, содержащими медь, являются:

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

Применение и маркировка меди

Чтобы выяснить конкретный состав, по классификации ГОСТ 859-2001, имеется особая таблица с характеристиками и маркировками.
Наиболее востребованной является катодная медь или медные полуфабрикаты, другими словами катанка, прокат, слитки и предметы из медных сплавов. Особенности и сфера использования металла, по данным таблицы ГОСТ 859-2001, определяются согласно процентному содержанию разных примесей. Разные марки меди содержат от 10 до 50 разных примесей. Чаще всего наблюдается разделение на две группы:

  • сплав, в котором содержится минимальное количество кислорода (до 0,011 %). Этот сплав имеет высокую чистоту. Обозначение по ГОСТ 859-2001 – М00, М01, медь М3. Применяются главным образом для создания токопроводников или сплавов высокой степени чистоты
  • рафинированный металл, в котором содержится примесь фосфора для общего применения. Обозначения по ГОСТ 859-2001 – М1ф, М2р, М3р. Из такого металла создают трубы, горячекатаные и холоднокатаные листы, фольга.
Читайте также:  В состав какого сплава не входит медь

Стоит отметить, что данные классификации по ГОСТ 859-2001 соответствуют иностранным данным классификации по DIN. В иностранной классификации обязательно должны быть обозначены химические элементы и примеси. К примеру, марка М00 – это CuOFE, M1 – CuOF.
Для криогенной промышленности применяется исключительно наиболее чистые металлы, бескислородные марки. Для всех остальных нужд самыми популярными являются такие виды горячего и холодного проката, которые используются в разнообразных отраслях строительства и производства:

  • М0, М00 – применяется для создания электропроводников и изделий высокой частоты. Они делаются только под заказ и отличаются более высокой стоимостью
  • М001б, М001бф – из них делают медную проволоку небольшого сечения, электрические шины, проводку
  • медь М1 (М1р, М1ре, М1ф) – это отличные проводники тока, прокатные материалы и высококачественные бронзы, имеющие максимально низкое количество олова. Из такой меди создают прутья и электроды для электрической сварки чугуна и прочих плохо свариваемых металлов
  • медь М2 (М2к, М2р). Она подходит для создания изделий для криогенной техники, литого проката для обработки давлением.
  • медь М3 (М3р, М3к) применяется в процессе создания прессованных полуфабрикатов и плоского проката. Кроме этого, из нее делают проволоку для электромеханической сварки медных и чугунных предметов.

Соединения меди

Далее рассмотрим наиболее востребованные соединения меди и их применение. Начнем с фунгицидов. Свыше сотни лет они применяются для борьбы с ложномучнисторосяными и несовершенными грибами, которые являются причиной пятнистости вегетативных органов растений. Фунгициды на основе меди и сегодня являются основными в системе антирезистентной программы к системным фунгицидам.
Пестициды, изготовленные на основе меди, очень востребованы в целях защиты садов и виноградников от вредителей и болезней.
Очень популярен сульфат меди. Применение это вещества происходит повсеместно и в различных областях. Сульфат меди(II) является наиболее важной солью меди. Он является исходным материалом для синтеза многих веществ. Безводный сульфат меди используют в качестве индикатора влажности. В лабораторных условиях он отвечает за осушку этанола и ряда других соединений.
Однако, наибольший объем медного купороса CuSO4 расходуется для борьбы с вредителями в сельскохозяйственной отрасли.

Гидроксид меди применение

Гидроксид меди, также ка и сульфат является отличным фунгицидом. Он защищается растения от различных болезней, как грибковых, так и бактериальных.
Плюсы использования гидроксида меди:

  • широкий перечень инфекций, на которые действует соединение
  • можно использовать практически для всех видов растений
  • питательные вещества меди обеспечивают долгий срок хранения овощей и фруктов
  • низкое содержание меди вследствие насыщения препаратов ионами Cu++
  • устойчив к осадкам
  • не оказывает негативного действия на природу
  • невысокая стоимость.

Оксид меди применение

Оксид меди – CuO очень востребован в процессе изготовления стекла и эмалей. Он придает готовым изделиям зелёный и синий оттенок. Также оксид меди незаменим в производстве медно-рубинового стекла.
В лабораторных условиях он используется для выявления восстановительных качеств различных соединений. Вещество способно восстановить оксид до металлической меди. При этом наблюдается переход чёрного цвета оксида меди в розовый оттенок меди.

Как работает Лондонская биржа металлов

И почему там крутятся большие деньги

Лондонская биржа металлов (LME) — это биржа, которая торгует фьючерсными и опционными контрактами. Базовый актив контрактов — промышленные и драгоценные металлы.

Лондонскую биржу металлов называют мировым центром торговли промышленными металлами. Здесь можно узнать цену на металл и застраховать производство от резких ценовых колебаний.

История становления LME. На сайте биржи написано, что международная торговля металлами в Британии началась еще в 43 году нашей эры во времена вторжения римлян. Официальные торги металлами начались в 1571 году, когда открылась Королевская биржа в Лондоне.

Сначала трейдеры торговали внутри страны, но потом начали импортировать металл из других стран. В итоге к началу 19 века появилось так много торговцев, что на Королевской бирже стало невозможно работать. Отдельные группы торговцев металлом перешли в «Иерусалимскую кофейню», где появилась традиция ринга. Один из трейдеров рисовал мелом на полу круг и объявлял цену, после чего остальные трейдеры собирались возле него и выкрикивали свои предложения. Ринг в усовершенствованном виде сохранился на бирже до сих пор.

Во время промышленной революции Великобритании не хватало своего металла, и его стали импортировать из Малайзии и Чили. Открытие Суэцкого канала сократило срок доставки до трех месяцев — так появились трехмесячные контракты.

В 1887 году трейдеры организовали Лондонскую биржу металлов. Они переехали в специально построенное здание после того, как число членов биржи стало больше 300.

Сначала на бирже торговали только медью и оловом. Цинк и свинец официально добавились в 1920 году, до этого ими торговали неофициально. В 2000 году появился индекс из 6 базовых металлов. В 2010 году добавились два фьючерсных контракта на кобальт и молибден, а в 2017 году — контракты на золото и серебро.

В декабре 2012 года Лондонскую биржу металлов приобрел холдинг Hong Kong Exchanges & Clearing Limited.

Торговать вправе только участники биржи. На бирже продаются контракты на будущую поставку металла с разным сроком обращения. По сути, это оптовый рынок, который предлагает товары для институциональных инвесторов и производителей, страхующих свой ценовой риск.

Время работы биржи цветных металлов

Торги происходят ежедневно, кроме выходных и праздничных дней.

График торгов на London Metal Exchange. Торговля на ринге происходит с 11:00 до 17:00 ( 13:00—19:00 мск ) и делится на торговые сессии. Подробное расписание можно найти на официальном сайте LME.

Торговля через электронную систему LMEselect происходит с 01:00 до 19:00 ( 03:00—21:00 мск), драгоценными металлами торгуют на час дольше — до 20:00 ( 22:00 мск).

Торговля по телефону происходит круглые сутки.

Структура и управление LME

Лондонская биржа металлов состоит из подкомитетов, которые подчиняются правлению напрямую или через исполнительный комитет.

На официальном сайте биржи указано 12 подкомитетов: комитет по хранению, комитет дилеров, торгующих на ринге, и другие. Например, комитет по физическому рынку представляет интересы трейдеров, которые физически поставляют металл.

Торгуемые металлы Лондонской биржи

На Лондонской бирже можно торговать контрактами на 14 металлов:

  1. Цветные металлы: алюминий, медь, цинк, никель, свинец, олово.
  2. Черные металлы: сталь.
  3. Малые металлы: кобальт, молибден, литий.
  4. Драгоценные металлы: золото, серебро, платина, палладий.

Участники торговли на бирже металлов LME

Торговать могут только члены биржи. Полный перечень можно найти на сайте LME.

Есть 7 категорий членства для торговли базовыми металлами и 3 категории членства для торговли драгоценными металлами. Категории отличаются друг от друга уровнем сервиса и клиринговыми операциями. Например, члены первой, второй и четвертой категорий могут предлагать клиентам клиринговые услуги. Но участники четвертой категории не являются членами клиринговой палаты, поэтому клиринговые услуги в любом случае будут осуществлять через членов первой или второй категории.

На ринге могут торговать только члены первой категории, и они могут совершать сделки как от своего имени, так и от имени клиентов.

Основные типы контрактов и торговых площадок

На LME можно торговать фьючерсными контрактами разного срока действия, опционными контрактами на металлы и фьючерсным контрактом на индекс LME, который состоит из 6 основных металлов.

Кроме стандартных фьючерсов есть мини-фьючерсы — LMEminies. Кроме стандартных опционов есть опционы на среднюю цену TAPO. Все контракты торгуются лотами от 1 до 65 тонн в зависимости от металла и оцениваются в долларах США.

На бирже есть три торговые площадки:

  1. Ринг — торговать здесь могут только избранные, то есть члены первой категории.
  2. Электронная торговая платформа LMEselect.
  3. Телефон — это удивительно, но биржа выделяет торги по телефону в отдельную торговую площадку.

Виды и особенности торгов на LME

Между подразделениями — на ринге. Каждый металл торгуется на высоколиквидных пятиминутных ринг-сессиях . Во время второй ринг-сессии определяют официальные расчетные цены.

Гарантия поставки металлов. Для гарантии физической поставки металла биржа лицензирует сеть складских помещений по всему миру. Складские компании должны соответствовать критериям биржи.

С июля по сентябрь 2019 года LME проводила рыночные консультации по оптимизации складской работы и логистики. Основная цель консультаций — сделать склады более удобными и добиться более высоких складских запасов без повышения текущих арендных ставок.

Дополнительные возможности. Кроме производителей, которые хеджируют риски, на Лондонской бирже металлов торгуют трейдеры, которым не нужны поставки металла. Они спекулятивно зарабатывают на разницах цен и обеспечивают ликвидность финансовых инструментов.

Рынок металлов как объект инвестирования

Инвестировать на Лондонской бирже металлов сложно, потому что временной горизонт ограничен сроком действия фьючерсных контрактов.

Как правило, инвестируют в драгметаллы — и для этого не нужна Лондонская биржа. Например, чтобы вложиться в золото, можно:

  1. купить слитки;
  2. открыть обезличенный металлический счет;
  3. купить монеты;
  4. купить пай ETF FXGD, если у вас есть брокерский счет.

Однако золото начало расти в цене только с 2018 года. А с февраля 2016 года по январь 2017 стоимость золота падала.

График цен на золото с июля 2015 года по июль 2019 года

География. 10 класс

Конспект урока

Название предмета, класс: география, 10 класс

Номер урока и название темы: урок №12 «Мировая металлургия»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • Горнодобывающая промышленность.
  • География горнодобывающей промышленности.
  • Чёрная металлургия.
  • Цветная металлургия.
  • Медная промышленность.
  • Алюминиевая промышленность.
  • География металлургии.

Глоссарий по теме: горнодобывающая промышленность, металлургия, чёрная металлургия, цветная металлургия.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Горнодобывающая промышленность оказывает значительное влияние на территориальную структуру мирового хозяйства и международное географическое разделение труда. Несмотря на гигантские объёмы и разнообразие добываемых ресурсов, в мире сохраняется устойчивая сырьевая зависимость. Она прослеживается в направлениях глобальных «сырьевых мостов» между районами добычи и потребления ресурсов, между развивающимися и развитыми странами.

Мировой кризис сырья и энергоносителей XX столетия изменил географию горнодобывающей промышленности. Развитым странам пришлось опереться на собственные ресурсы, и теперь Канада, Австралия, ЮАР на две трети обеспечивают их сырьевую потребность. К великим горнодобывающим державам также относятся США, Китай, Индия, Бразилия, Россия. Большое значение имеют ресурсы узкоспециализированных стран. Чили и Перу – медная промышленность, Сьерра-Леоне и Руанда – оловянная, Гвинея и Ямайка – добыча бокситов.

Металлургия включает добычу, обогащение рудных ресурсов и производство чёрных и цветных металлов. Железная руда содержит в среднем 50-60% металла. Чёрная металлургия – это производство стали и чугуна, сплавов на основе железа. Достижения НТР повлияли на создание новых конструкционных материалов и снижение металлоёмкости производства, но всё же выплавка стали превысила 1500 млн. тонн в год. Возросла роль стран Юга: Индия, Республика Корея, Бразилия, Индия – ведущие державы в производстве чёрных металлов, а Китай – абсолютный лидер по этому показателю. Крупными производителями остаются Германия, Франция, Италия, Великобритания, США, Канада, Россия и Украина.

В размещении чёрной металлургии существуют определённые сдвиги. Историческая ориентация металлургических производств на запасы угля и железа сменилась на их грузопотоки. Поэтому глубинное положение металлургических предприятий (как в Германии, Франции или Польше) всё больше сменяется прибрежным или портовым (как в Италии, Южной Корее, Японии). Создание мини-заводов по переработке стального лома – ещё одна тенденция современной металлургии, которая отражает её ориентацию на потребителя.

Крупными потребителями продукции чёрной металлургии остаются США, страны Западной Европы, Япония, а также Китай, Республика Корея, Тайвань.

Цветная металлургия включает производство тяжёлых, лёгких, легирующих, благородных и редкоземельных металлов. Самым полным набором выплавляемых цветных металлов обладают Россия, США, Япония и Германия. По объёмам потребления в первой половине XX века лидировали тяжёлые металлы – медь, а во второй – лёгкие, например, алюминий.

Тяжёлые металлы отличаются низким содержанием полезного вещества в руде – до 1-2%, поэтому добыча, обогащение и производство рафинированного продукта привязано к месторождениям. Медный пояс Центральной Африки – пример такого производства. Медная промышленность на 45% обеспечивает потребности электроники и электротехники, на 10% – машиностроение, она имеет огромное значение для инновационной экономики. Изготовление чистой меди – рафинирование – требует больших затрат электроэнергии, поэтому часть черновой меди вывозится в такие страны, как США, Китай, Япония, Германия. Добыча меди в мире неуклонно растёт за счёт Азиатского региона, который лидирует и в производстве чистой меди. И если ключевыми экспортёрами в этой отрасли являются Чили, Перу, Россия, Австралия и Канада, то ведущими импортёрами становятся Китай, США, Япония, Индия, Южная Корея и Тайвань.

Лёгкие цветные металлы содержатся в руде на 50-60% и вполне транспортабельны. Это позволяет территориально разделить процесс их производства. Рассмотрим получение алюминия. Запасы алюминия в мире оцениваются в 7000 млн. тонн. Добыча алюминиевой руды – бокситов и нефелинов – идёт в Австралии, Китае, Бразилии, Гвинее, Ямайке. У источников сырья производят глинозём (концентрат алюминия). Треть добываемых бокситов отправляется на переработку в развитые страны – США, Ирландию, Испанию и в Китай, который стал лидером алюминиевого производства в мире. Чистый (первичный) алюминий производят из глинозёма у источников дешёвой электроэнергии (ГЭС) в Китае, России, Канаде, Индии, Австралии. Без алюминия невозможно представить строительство, транспортное машиностроение, электроэнергетику. Велико значение этого металла в производстве упаковочных материалов и фольги.

Мировая экономика вовлекает в свой оборот всё большее количество редких, легирующих, благородных металлов. Так, по разведанным запасам золота лидируют Австралия, Россия и ЮАР. Но Китай опередил эти страны по объёмам экспорта золота. Крупные запасы серебра имеют Перу, Чили, Боливия, Австралия. Лидеры по добыче – Мексика и Китай. Абсолютным лидером по запасам и добыче редкоземельных металлов также является Китай.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля

  1. Пользуясь данными рисунка 1, рассчитайте, на сколько лет хватит золота США, России, Китаю, Мексике, ЮАР.

Рисунок 1 – Добыча и запасы золота

Для выполнения задания необходимо:

  • разделить показатель экономических запасов золота на показатель добычи для каждой из указанных стран. Для США: 3000 / 200 = 15 лет;
  • округлить ответ до целого числа и записать его в соответствующую ячейку. Для США: 15 лет – 15 лет.

Ответы: США – 15; Россия – 33; Китай – 4; Мексика – 12; ЮАР – 43.

  1. Используя данные рисунка 2, нанесите на интерактивную контурную карту европейские страны – лидеры по производству стали.

Рисунок 2 – Крупнейшие производители стали

Для выполнения задания необходимо выделить из перечня страны Европы и отметить их на контурной карте условным знаком.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

  1. Максаковский В. П. География. 10-11 кл. Учебник. Базовый уровень. (ФГОС). – М.: Просвещение, 2017. – 416 с. : ил.
  2. Родионова И. А., Елагин С. А., Холина В. Н., Шолудько А. Н. Экономическая, социальная и политическая география: мир, регионы, страны: Учебно-справочное пособие / Под ред. проф. И.А. Родионовой. – М.: Экон-Информ, 2008. – 492 с.
  3. География: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. – 2-е изд., испр. и дораб. – М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2008. – 656 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Медные сплавы

Медные сплавы – продукция металлургического производства, процесс изготовления которой человечество освоило с давних времён. Первый медный сплав – сплав меди с оловом – дал начало целой технологической эпохе истории цивилизации, получившей название «бронзовый век».

Мягкий, пластичный металл розовато-золотистого цвета. Его красота издревле привлекала человека, поэтому первыми изделиями из меди были украшения.

В присутствии кислорода медные слитки и изделия из меди приобретают красновато-жёлтый оттенок за счёт образования плёнки из оксидов. Во влажной среде в присутствии углекислого газа медь становится зеленоватой.

Медь имеет высокие показатели теплопроводности и электропроводности, что обеспечивает ей использование в электротехнике. Не меняет свойств в значительном диапазоне температур от очень низких до очень высоких. Не магнитная.

В природе залежи медной руды чаще, чем других металлов, находятся на поверхности. Это позволяет вести добычу открытым способом. Встречаются крупные медные самородки с высокой чистотой меди и медные жилы. Помимо этого медь получают из таких соединений:

Медные сплавы, их свойства, характеристики, марки

Изготовление медных сплавов позволяет улучшить свойства меди, не теряя основных преимуществ данного металла, а также получить дополнительные полезные свойства.

К медным сплавам относят: бронзу, латунь и медно-никелевые сплавы.

Бронза

Сплав меди с оловом. Однако, с развитием технологий появились также бронзы, в которых вместо олова в состав сплава вводятся алюминий, кремний, бериллий и свинец.

Бронзы твёрже меди. У них более высокие показатели прочности. Они лучше поддаются обработке металла давлением, прежде всего, ковке.

Маркировка бронз производится буквенно-цифровыми кодами, где первыми стоят буквы Бр, означающими собственно бронзу. Добавочные буквы означают легирующие элементы, а цифры после букв показывают процентное содержание таких элементов в сплаве.

Буквенные обозначения легирующих элементов бронз:

  • А – алюминий,
  • Б – бериллий,
  • Ж – железо,
  • К – кремний,
  • Мц – марганец,
  • Н – никель,
  • О – олово,
  • С – свинец,
  • Ц – цинк,
  • Ф – фосфор.

Пример маркировки оловянистой бронзы: БрО10С12Н3. Расшифровывается как «бронза оловянистая с содержанием олова до 10%, свинца – до 12%, никеля – до 3%».

Пример расшифровки алюминиевой бронзы: БрАЖ9-4. Расшифровывается как «бронза алюминиевая с содержанием алюминия до 9% и железа до 4%».

Латунь

Это сплав меди с цинком. Кроме цинка содержит и иные легирующие добавки, также и олово.

Латуни – коррозионно устойчивые сплавы. Обладают антифрикционными свойствами, позволяющими противостоять вибрациям. У них высокие показатели жидкотекучести, что даёт изделиям из них высокую степень устойчивости к тяжёлым нагрузкам. В отливках латуни практически не образуются ликвационные области, поэтому изделия обладают равномерной структурой и плотностью.

Читайте также:  Как почистить медь до блеска

Маркируются латуни набором буквенно-цифровых кодов, где первой всегда стоит буква Л, означающая собственно латунь. Далее следует цифровой указатель процентного содержания меди в латуни. Остальные буквы и цифры показывают содержание легирующих элементов в процентном соотношении. В латунях используются те же буквенные обозначения легирующих элементов, что и в бронзах.

Пример маркировки латуни двойной: Л85. Расшифровывается как «латунь с содержанием меди до 85%, остальное – цинк».

Пример маркировки латуни многокомпонентной: ЛМцА57-3-1. Расшифровывается как «латунь с содержанием меди до 57%, марганца – до 3%, алюминия – до 1%, остальное – цинк».

Медно-никелевые сплавы

  • Мельхиор – сплав меди и никеля. В качестве добавок в сплаве могут присутствовать железо и марганец. Частные случаи технических сплавов на основе меди и никеля:
  • Нейзильбер – дополнительно содержит цинк,
  • Константан – дополнительно содержит марганец.

У мельхиора высокая коррозионная устойчивость. Он хорошо поддаётся любым видам механической обработки. Немагнитен. Имеет приятный серебристый цвет.

Благодаря своим свойствам мельхиор является, прежде всего, декоративно-прикладным материалом. Из него изготавливают украшения и сувениры. В декоративных целях является отличным заменителем серебра.

Выпускается 2 марки мельхиора:

  • МНЖМц – сплав меди с никелем, железом и марганцем;
  • МН19 – сплав меди и никеля.

Область применения сплавов меди

Медь обладает невысоким удельным сопротивлением. Это свойство обеспечило меди широкое применение в электротехнической промышленности. Из меди изготавливаются проводники, провода, кабели. Медь используется при изготовлении печатных плат различных электронных устройств. Медные провода используются в электрических двигателях и трансформаторах.

У меди высокая теплопроводность. Это обеспечивает ей применение при изготовлении охладительных и отопительных радиаторов, кондиционеров, кулеров.

Прочность и коррозиоустойчивость меди послужили основанием для изготовления из неё труб, находящих значительную сферу применения: в водопроводных, газовых и отопительных системах, в охладительном оборудовании, в кондиционировании.

В строительстве медь применяется при изготовлении крыш и фасадных деталей зданий.

Бактерицидные особенности меди дают ей возможность использования в медицинских заведениях как дезинфицирующего материала: при изготовлении деталей интерьера, которых люди касаются больше всего – дверных ручек, перил, поручней, бортиков кроватей и т.п.

Медные сплавы имеют не меньшую сферу применения.

Бронзы (по маркам) применяются при производстве деталей машин: паровой и водяной арматуры, элементов ответственного назначения, подшипников, втулок. Оловянистые деформируемые бронзы используют для производства сеток, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности.

Латуни (по маркам) находят применение при производстве деталей машин в области теплотехники и химической аппаратуры. Из них изготавливают различные змеевики и сильфоны. В автомобилестроении латуни используют для изготовления конденсаторных труб, патрубков, метизов. В судостроении и авиастроении латуни также используются для изготовления деталей, конденсаторных труб, метизов. Из латуней изготавливаются детали часовых механизмов, полиграфические матрицы.

Мельхиор МНЖМц используется для производства конденсаторных трубок морских судов, работающих в наиболее тяжёлых условиях. Мельхиор МН19 используется для изготовления медицинских инструментов, монет, украшений, столовых приборов.

Источники меди для вторсырья

Экономия ресурсов – важная экологическая и технологическая задача. Медь – слишком ценный элемент, чтобы запросто им разбрасываться. Поэтому при утилизации бытовых устройств и приборов (телевизоров, холодильников, компьютерной техники) нужно срезать все медь содержащие элементы и сдавать их на пункты сбора вторсырья. На производствах должен быть организован централизованный сбор списанных силовых кабелей и трансформаторов, электродвигателей, прочих медь содержащих деталей и устройств. Определённое содержание меди есть в испорченных люминесцентных лампах, что тоже стоит учитывать при утилизации.

Медь и медные сплавы, освоенные человечеством на самой заре цивилизации, остаются востребованными материалами и в технологическую эпоху, основу которой составляет железо. Современное промышленное производство невозможно себе представить без использования цветных металлов. В дальнейшем потребность в меди её сплавах будет только расти, поэтому очень важно относиться к данным материалам экономно и использовать их рационально.

Медь — свойства, характеристики свойства

Медь – это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.

Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КУПРУМ».

По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.

Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой – бронзы.

Основные свойства меди

1. Физические свойства.

На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.

Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.

Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.

Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток, протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.

2. Химические свойства.

Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.

Способы получения меди

В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды – это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.

1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.

Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.

Следующий этап пирометаллургического способа получения меди – это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.

В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.

Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.

2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.

Применение меди

Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).

Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.

Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.

Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.

В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector