Kobbermalm: egenskaper, anvendelse, gruvedrift. Book traversal lenker for Kobber native formel egenskaper Cu hva metall

Det rangerer på andreplass i popularitet blant alle ikke-jernholdige metaller. Hovedsaken er den, som utvinnes i mange forekomster av skifer og sandstein. Kobberplater har blitt brukt av mennesker i titalls hundrevis av år, og for øyeblikket mister de ikke etterspørselen.

Selve metallet har en rød-rosa farge og har høy termisk og elektrisk ledningsevne. Sammenlignet med andre metaller har kobber 6 ganger nivået av varmeledningsevne sammenlignet med jern. Du vil lære alt dette fra denne artikkelen om typene, egenskapene og bruksområdene til kobber og dets legeringer, hva deres rolle er i konstruksjonen.

Både i ren form og i kombinasjon med legeringer brukes kobber aktivt i ulike industrielle felt.

• På grunn av egenskapene er den mye brukt innen elektroteknikk. Mer enn halvparten av alt utvunnet materiale brukes til produksjon av alle typer elektriske apparater og kraftoverføring.
• Rent kobber brukes til å lage strømkabler, ulike komponenter til elektriske generatorer, kobbertråd, etc.
• I kombinasjon med legeringer kan dette materialet finnes i bilindustrien.
• Som et resultat av sin høye varmeledningsevne, brukes den også i produksjon av varmeledninger og varmeenheter.

Kobberlegeringer brukes i kjemisk produksjon og har vist seg å være utmerket.

For informasjon om bruk av kobber i galvanisering, se videoen nedenfor:

Dens bruk i konstruksjon

Høye nivåer av elektrisk og termisk ledningsevne har ført til at kobber brukes aktivt både i konstruksjon og i bil- og instrumentproduksjon. Selve materialet er motstandsdyktig mot de negative effektene av korrosjon og ultrafiolette stråler, og tolererer også plutselige temperaturendringer uten deformasjon eller skade på strukturen.

Takket være disse funksjonene tillater den produksjon av deler og andre strukturer som er designet for å tåle langvarig eksponering for fuktighet.

Ledninger

Kobber er mest etterspurt i det elektriske feltet, spesielt for produksjon av ledninger. Til dette formålet brukes det renest mulige metallet, siden mindre komponenter reduserer ledningsevnen betydelig. Hvis det ferdige materialet inneholder mer enn 0,02% aluminium, reduseres dets evne til å lede strøm med 10%.

En betydelig økning i motstand oppstår som et resultat av tilstedeværelsen av ikke-metalliske urenheter i råmaterialet. Selve metallet har en ekstremt lav motstand, som er nest etter sølv. Denne egenskapen til metallet bidro også til bruken i krafttransformatorer og energisparende stasjoner.

Metalltråd

Det høye nivået av viskositet og plastisitet har ført til aktiv bruk av kobber for produksjon av produkter med ulike mønstre. Tråden, som ble laget av rødt kobber, blir etter brenning så fleksibel og myk som mulig. I denne tilstanden lar den deg lage mønstre og ornamenter av enhver kompleksitet.

Denne ledningen brukes aktivt i følgende bransjer:

• elektroteknikk;
• Elektrisk kraft industri;
• Bilindustrien;
• Skipsbygging;
• Produksjon av kabler og ledninger.

Vann og varmeforsyning

På grunn av sin høye varmeledningsevne brukes kobber i ulike varmevekslere og varmeavledere. Med andre ord er kjølere for systemenheter, varmeradiatorer, rør, klimaanlegg og andre enheter laget av det.

Kobberrør har helt unike egenskaper, som har ført til utbredt bruk til tross for de høye kostnadene for selve råvarene. Slike produkter er ikke redde for ultrafiolett stråling og er motstandsdyktige mot korrosjon og temperaturendringer. Disse egenskapene gjør det mulig å installere kobberrør selv ved lave lufttemperaturer.

Den høye mekaniske styrken, samt muligheten for mekanisk bearbeiding av materialet, gjør det mulig å lage sømløse kobberrør med rundt tverrsnitt. De er designet for transport av flytende stoffer eller gasser i gass- og vannforsyning, klimaanlegg og varmesystemer.

Denne videoen vil fortelle deg om rollen til kobberrør i vannforsyning:

Tak

Et av de første materialene som ble brukt er kobber. Denne taktekkingen har lang levetid (opptil 200 år), noe som skyldes dens unike egenskaper. Etter en tid gjennomgår kobbertak en oksidasjonsprosess, som består av dannelsen av en patina.

Dermed har kobbertak umiddelbart etter installasjonen en gylden fargetone, men etter 10 år blir det mørkere, i noen tilfeller nesten svart. Denne prosessen med patinadannelse kan akselereres kunstig om ønskelig.

Les om annen bruk av kobber nedenfor.

Andre bruksområder

• I tillegg til de ovennevnte områdene kan kobberlegeringer brukes i kombinasjon med gull. Dette er nødvendig for å gi smykket større styrke og slitestyrke.
• Metall har også blitt utbredt innen arkitektonisk konstruksjon. Taktekking, fasader, forskjellige dekorative elementer - alt dette kan være laget av absolutt hvilken som helst form og kompleksitetsnivå.
• Blant de nye bruksområdene er bruk av kobber som bakteriedrepende overflate i medisinske institusjoner: rekkverk, håndtak, dører, benkeplater og mye mer.

Fordelene med dette metallet har ikke bare bidratt til dets utbredte bruk, men også til utvidelsen av bruksområdene.

I dag anses bruken av forskjellige kobberkvaliteter i industrien, i hverdagen, i elektroteknikk og konstruksjon, og medisin som svært lønnsomt og lovende.

Denne videoen vil fortelle deg hvordan du konverterer kobber til "gull":

De gamle grekerne kalte dette grunnstoffet chalcos, på latin kalles det cuprum (Cu) eller aes, og middelalderens alkymister kalte dette kjemiske grunnstoffet ikke annet enn Mars eller Venus. Menneskeheten har lenge vært kjent med kobber på grunn av det faktum at det under naturlige forhold kunne finnes i form av nuggets, ofte med svært imponerende størrelser.

Den enkle reduserbarheten til karbonater og oksider av dette elementet bidro til det faktum at, ifølge mange forskere, lærte våre gamle forfedre å redusere det fra malm før alle andre metaller.

Først ble kobberbergarter ganske enkelt varmet opp over åpen ild og deretter avkjølt kraftig. Dette førte til at de sprakk, noe som gjorde det mulig å gjenopprette metallet.

Etter å ha mestret en så enkel teknologi, begynte mennesket å gradvis utvikle den. Folk lærte å blåse luft inn i branner ved hjelp av belg og rør, så kom de på ideen om å installere vegger rundt bålet. Etter hvert ble den første sjaktovnen konstruert.

Tallrike arkeologiske utgravninger har gjort det mulig å fastslå et unikt faktum - de enkleste kobberproduktene fantes allerede i det 10. årtusen f.Kr.! Og kobber begynte å bli utvunnet og brukt mer aktivt etter 8–10 tusen år. Siden den gang har menneskeheten brukt dette kjemiske elementet, unikt i mange henseender (tetthet, egenvekt, magnetiske egenskaper, etc.), for sine behov.

I disse dager er kobberklumper ekstremt sjeldne. Kobber utvinnes fra forskjellige kilder, blant dem er følgende:

• bornitt (den inneholder cuprum opptil 65%);
• kobberglans (også kjent som chalcocine) med et kobberinnhold på opptil 80 %;
• kobberkis (med andre ord, chalcoperite), som inneholder omtrent 30% av det kjemiske elementet som er av interesse for oss;
• covellite (den inneholder opptil 64% Cu).

Cuprum utvinnes også fra malakitt, cuprite, andre oksidmalmer og nesten 20 mineraler som inneholder det i varierende mengder.

2

I sin enkleste form er det beskrevne elementet et metall med en rosa-rød fargetone, preget av høy duktilitet. Naturlig cuprum inkluderer to nuklider med en stabil struktur.

Radien til et positivt ladet kobberion har følgende verdier:

• med en koordinasjonsindeks på 6 – opptil 0,091 nm;
• med indikator 2 – opptil 0,060 nm.

Og det nøytrale atomet til elementet er preget av en radius på 0,128 nm og en elektronaffinitet på 1,8 eV. Under sekvensiell ionisering har atomet verdier fra 7,726 til 82,7 eV.

Cuprum er et overgangsmetall, så det har variable oksidasjonstilstander og en lav elektronegativitetsindeks (1,9 enheter på Pauling-skalaen). (koeffisient) er lik 394 W/(m*K) ved et temperaturområde fra 20 til 100 °C. Den elektriske ledningsevnen til kobber (spesifikk indikator) er maksimalt 58, minimum 55,5 MS/m. Bare sølv har en høyere verdi; den elektriske ledningsevnen til andre metaller, inkludert aluminium, er lavere.

Kobber kan ikke fortrenge hydrogen fra syrer og vann, siden det i standardpotensialserien er til høyre for hydrogen. Det beskrevne metallet er preget av et ansiktssentrert kubisk gitter med en størrelse på 0,36150 nm. Kobber koker ved en temperatur på 2657 grader, smelter ved en temperatur på litt over 1083 grader, og dens tetthet er 8,92 gram / kubikkcentimeter (til sammenligning er tettheten til aluminium 2,7).

Andre mekaniske egenskaper til kobber og viktige fysiske indikatorer:

• trykk ved 1628 °C – 1 mm Hg. Kunst.;
• termisk ekspansjonsverdi (lineær) – 0,00000017 enheter;
• ved strekking oppnås en strekkstyrke på 22 kgf/mm2;
• kobberhardhet – 35 kgf/mm2 (Brinell-skala);
• egenvekt – 8,94 g/cm3;
• elastisitetsmodul – 132000 Mn/m2;
• forlengelse (relativ) – 60%.

De magnetiske egenskapene til kobber er noe unike. Grunnstoffet er fullstendig diamagnetisk, dets magnetiske atomfølsomhet er bare 0,00000527 enheter. De magnetiske egenskapene til kobber (så vel som alle dets fysiske parametere - vekt, tetthet, etc.) bestemmer etterspørselen etter elementet for fremstilling av elektriske produkter. Aluminium har omtrent de samme egenskapene, så de og det beskrevne metallet danner et "søtt par" som brukes til produksjon av lederdeler, ledninger og kabler.

Det er nesten umulig å endre mange mekaniske egenskaper til kobber (de samme magnetiske egenskapene, for eksempel), men strekkfastheten til det aktuelle elementet kan forbedres ved kaldherding. I dette tilfellet vil den omtrent dobles (opptil 420–450 MN/m2).

3

Cuprum i Mendeleev-systemet er inkludert i gruppen av edelmetaller (IB), det er i den fjerde perioden, har et atomnummer på 29, og har en tendens til å danne komplekser. De kjemiske egenskapene til kobber er ikke mindre viktige enn dets magnetiske, mekaniske og fysiske egenskaper, det være seg vekt, tetthet eller annen verdi. Derfor vil vi snakke om dem i detalj.

Den kjemiske aktiviteten til cuprum er lav. Kobber i en tørr atmosfære endres ubetydelig (man kan til og med si at det nesten ikke endres). Men med økende fuktighet og tilstedeværelsen av karbondioksid i miljøet, dannes det vanligvis en grønnaktig film på overflaten. Den inneholder CuCO3 og Cu(OH)2, samt ulike kobbersulfidforbindelser. Sistnevnte dannes på grunn av at det nesten alltid er en viss mengde hydrogensulfid og svoveldioksid i luften. Denne grønnaktige filmen kalles patina. Det beskytter metallet mot ødeleggelse.

Hvis kobber varmes opp i luft, vil oksidasjonsprosesser på overflaten begynne. Ved temperaturer fra 375 til 1100 grader dannes tolagsskala som følge av oksidasjon, og ved temperaturer opp til 375 grader dannes kobberoksid. Ved vanlige temperaturer observeres vanligvis en kombinasjon av Cu med vått klor (resultatet av denne reaksjonen er utseendet av klorid).

Kobber samhandler også ganske enkelt med andre elementer i halogengruppen. Den antennes i svoveldamp; den har også en høy grad av affinitet for selen. Men Cu kombineres ikke med karbon, nitrogen og hydrogen selv ved høye temperaturer. Når kobberoksid kommer i kontakt med svovelsyre (fortynnet), oppnås kobbersulfat og rent kobber; med hydrojod- og hydrobromsyrer oppnås henholdsvis kobberjodid og bromid.

Hvis oksidet kombineres med en eller annen alkali, vil resultatet av den kjemiske reaksjonen være utseendet til kuprat. Men de mest kjente reduksjonsmidlene (karbonmonoksid, ammoniakk, metan og andre) er i stand til å gjenopprette cuprum til en fri tilstand.

Av praktisk interesse er evnen til dette metallet til å reagere med jernsalter (i form av en løsning). I dette tilfellet blir reduksjonen av jern og overgangen av Cu til løsning registrert. Denne reaksjonen brukes til å fjerne det avsatte kobberlaget fra dekorative produkter.

I mono- og divalente former er kobber i stand til å skape komplekse forbindelser med et høyt stabilitetsnivå. Slike forbindelser inkluderer ammoniakkblandinger (de er av interesse for industribedrifter) og dobbeltsalter.

4

Hovedbruksområdet for aluminium og kobber er kanskje kjent for alle. De brukes til å lage en rekke kabler, inkludert strømkabler. Dette forenkles av den lave motstanden til aluminium og cuprum og deres spesielle magnetiske egenskaper. I viklingene til elektriske stasjoner og i transformatorer (kraft) er kobbertråder mye brukt, som er preget av den unike renheten til kobber, som er råmaterialet for deres produksjon. Tilsetter du kun 0,02 prosent aluminium til slike rene råvarer, vil den elektriske ledningsevnen til produktet reduseres med 8–10 prosent.

Cu, som har høy tetthet og styrke, samt lav vekt, er perfekt egnet for maskinering. Dette tillater oss å produsere utmerkede kobberrør som demonstrerer deres høyytelsesegenskaper i gass-, varme- og vannforsyningssystemer. I mange europeiske land brukes kobberrør i de aller fleste tilfeller for å arrangere interne bruksnettverk av bolig- og administrative bygninger.

Vi har sagt mye om den elektriske ledningsevnen til aluminium og kobber. La oss ikke glemme den utmerkede termiske ledningsevnen til sistnevnte. Denne egenskapen gjør det mulig å bruke kobber i følgende strukturer:

• i varmerør;
• i kjølere til personlige datamaskiner;
• i varmesystemer og luftkjølesystemer;
• i varmevekslere og mange andre enheter som fjerner varme.

Tettheten og lette vekten til kobbermaterialer og -legeringer har også ført til utbredt bruk i arkitektur.

5

Det er klart at tettheten av kobber, dets vekt og alle slags kjemiske og magnetiske indikatorer, stort sett, er av liten interesse for den gjennomsnittlige personen. Men mange mennesker ønsker å vite de helbredende egenskapene til kobber.

De gamle indianerne brukte kobber til å behandle øynene og ulike hudplager. De gamle grekerne brukte kobberplater for å kurere sår, alvorlig hevelse, blåmerker og kontusjoner, samt mer alvorlige sykdommer (betennelse i mandlene, medfødt og ervervet døvhet). Og i øst ble rødt kobberpulver oppløst i vann brukt til å gjenopprette brukne bein i bena og armene.

De helbredende egenskapene til kobber var godt kjent for russerne. Våre forfedre brukte dette unike metallet til å kurere kolera, epilepsi, polyartritt og radikulitt. For tiden brukes kobberplater vanligvis til behandling, som påføres spesielle punkter på menneskekroppen. De helbredende egenskapene til kobber i slik terapi manifesteres i følgende:

• det beskyttende potensialet til menneskekroppen øker;
• smittsomme sykdommer er ikke farlige for de som blir behandlet med kobber;
• Det er en reduksjon i smerte og lindring av betennelse.

Kobberåre er en forbindelse av mineraler hvor kobber er tilstede i tilstrekkelig konsentrasjon for videre bearbeiding og bruk til industrielle formål. I produksjonen er det tilrådelig å bruke anriket malm med et metallinnhold på minst 0,5-1%.

Kobber- et plastelement med en gyllen-rosa nyanse. I friluft blir metallet umiddelbart dekket med en oksygenfilm, som gir det en spesifikk rød-gul farge.

Karakteristiske egenskaper: korrosjonsmotstand, høy termisk og elektrisk ledningsevne.

Samtidig har elementet høy antibakterielle egenskaper, ødelegger influensavirus og stafylokokker.

I industrikomplekset brukes kobber oftest i legeringer med andre komponenter: nikkel, sink, tinn, gull, etc.

På grunn av sin lave resistivitet brukes kobber aktivt i det elektriske feltet for produksjon av strømkabler og ledninger. God varmeledningsevne gjør at dette metallet kan brukes i kjøling av radiatorer og klimaanlegg.

Følgende produksjonssektorer kan ikke klare seg uten kobber:

• maskinteknikk (vindusløftere, lagre);
• skipsbygging (plettering av skrog og strukturer);
• konstruksjon (rør, tak- og fasadematerialer, rørleggerutstyr, etc.).

For smykkeindustrien er legeringer med gull relevante, som øker mekanisk styrke og slitestyrke.

Eksperter spår storskala bruk av metall som antibakterielle overflater i medisinske institusjoner (rekkverk, dører, håndtak, rekkverk, etc.).

Interessant! Den berømte Frihetsgudinnen er laget av kobber. Konstruksjonen krevde omtrent 80 tonn materiale. Og i Nepal regnes dette metallet som hellig.

Frihetsgudinnen

Grupper av kobbermalm

Alle kobbermalmer er vanligvis delt inn i ni industrigeologiske typer, som igjen er delt inn i seks grupper etter opprinnelse:

Stratiform gruppe

Denne gruppen inkluderer kobberskifer og sandstein. Disse materialene er representert av store forekomster. Deres karakteristiske trekk er: enkel arkform, jevn fordeling av nyttige komponenter, sengetøy med flat overflate, som tillater bruk av åpne gruvemetoder.

Pyritt gruppe

Dette inkluderer naturlige kobber-, vene- og kobber-pyrittforbindelser. Det opprinnelige metallet finnes oftest i oksidasjonssonene til kobbersulfidgruver, sammen med andre oksiderte mineraler.

Kobberkismetaller er forskjellige i former og størrelser. Hovedmineralet i malmen er svovelkis, og også kalkpyritt og sphaleritt er tilstede.

Åremalm er preget av en årestruktur med inneslutninger. Slike malmer forekommer som regel i kontakt med porfyrer.

Porfyrkobber (hydrotermisk)

Disse forekomstene, sammen med kobber og molybden, inneholder gull, sølv, selen og andre nyttige elementer, hvis tilstedeværelse er betydelig høyere enn normalt.

Kobber-nikkel

Avsetningene er presentert i ark, linseformede, uregelmessige og veneformer. Metallet har en massiv tekstur ispedd kobolt, platinagruppemetaller, gull, etc.

Skarn Ore

Skarnmalmer er lokale forekomster i kalkstein og kalk-terrigenholdige bergarter. De er preget av små størrelser og kompleks morfologi. Kobberkonsentrasjonen er høy, men ujevn - opptil 3%.

Karbonat

Denne gruppen inkluderer jern-kobber og karbonatittmalm. Så langt er den eneste forekomsten av denne typen kobber oppdaget i Sør-Afrika. Denne komplekse gruven tilhører det alkaliske bergmassivet.

Hvilke malmer kommer kobber fra?

Interessant! Kobber finnes svært sjelden i naturen i form av nuggets. Til dags dato anses det største slike funnet å være en gullklump oppdaget i Nord-Amerika i USA som veier 420 tonn.

Det finnes nesten 250 typer kobber, men kun 20 typer brukes i industrien. De vanligste av dem:

Kalkozin

En forbindelse av mineraler som inneholder svovel (20 %) og kobber (80 %). Den kalles "kobberglans" på grunn av sin karakteristiske metallglans. Malmen har en tett eller granulær struktur med svart eller grå fargetone.

Kopiritt

Metallet er av hydrotermisk opprinnelse og finnes i skarns og greisens. Oftest er det en del av polymetallisk malm sammen med galena og sphaleritt.

Bornite

Et vanlig mineral av sulfidklassen i naturen, et av hovedelementene i kobbermalm. Den har en karakteristisk blålilla fargetone. Inneholder kobber (63,33%), jern (11,12%), svovel (25,55%) og sølvurenheter. Det forekommer i form av tette, finkornede masser.

Utvinningsmetoder for kobbermalm

Avhengig av gruvens dybde, brukes åpne og lukkede metoder for metallutvinning.

I lukket (underjordisk) gruvedrift bygges gruver flere kilometer lange. Gruvene er utstyrt med heiser for å flytte arbeidere og utstyr, samt for å frakte mineraler til overflaten.

Under jorden må fjellet knuses ved hjelp av spesialboreutstyr med pigger. Deretter, ved hjelp av bøtter, samles malmen og lastes.

Den åpne metoden er relevant når forekomstene ligger på 400-500 meters dyp. Først fjernes det øverste laget av gråberg, hvoretter kobbermalmen fjernes. For å gjøre det lettere å få tak i harde steiner, destrueres den først med eksplosive innretninger.

Dagbruddsmetode for utvinning av kobbermalm

Det er to hovedmetoder for å produsere kobber:

• pyrometallurgisk;
• hydrometallurgisk.

Den første metoden involverer brannraffinering av metall og lar deg behandle ethvert råmateriale med utvinning av alle nyttige elementer. Ved hjelp av denne teknologien er det mulig å oppnå kobber selv fra dårlig bergart, der metallinnholdet er under 0,5 %. Den andre metoden brukes som regel bare for bearbeiding av oksidert eller naturlig malm med lavt kobberinnhold.

Gruvedrift av kobbermalm i verden

Kobbergruver er ikke konsentrert i bestemte geografiske områder, men finnes i forskjellige land. I Amerika utvikles kalkosittforekomster i delstatene Nevada og Arizona. Forekomster av kobberoksid, cupritt, er vanlig på Cuba. Kobberklorid utvinnes i Peru.

Det er nesten ingen kilder til anriket malm igjen i verden; kobber har blitt utvunnet i flere hundre år, så alle de rike gruvene har lenge vært utviklet. I industrien er det nødvendig å bruke lavverdige mineraler (opptil 0,5% kobber).

Interessant! Når det gjelder global produksjon, er kobber på tredjeplass etter jern og aluminium.

Ledende land innen kobbermalmreserver og produksjon

Listen over land rike på kobbermalm inkluderer: Chile, Amerika, Kina, Kasakhstan, Polen, Indonesia, Zambia. Den russiske føderasjonens andel av verdens malmproduksjon er 9 % (dette er tredjeplass etter Chile og USA). Chile er ledende innen mineralreserver, og inneholder 33 % av verdens kobber.

De største gruvene er:

• Chuquicamata-gruven (Chile). Utbygging har blitt utført i mer enn 100 år, i løpet av denne perioden ble det utviklet 26 millioner tonn metall;

• Escondida-gruven (Chile). Gruvedrift har vært utført siden 1990;

• Grasberg gruve (Indonesia).

Nylig ble det oppdaget store miner i Peru (Antamina), Brasil (Salobu) og Kasakhstan (Nurkazgan).

Eksperter sier at volumet av økonomisk levedyktig kobber er mer enn 400 millioner tonn. Verdensomspennende.

Utvinning av kobbermalm i Russland

Strukturen til kobberråstoffbasen i Russland skiller seg betydelig fra verdensmarkedet. Hovedandelen i den faller på sulfidkobber-nikkel (40 %) og pyritt (19 %) gruver. Mens i andre land dominerer porfyrkobberforekomster og kobbersandsteiner.

Kobbermalmforekomster i Russland

For å svare på spørsmålet om hvor kobbermalm utvinnes i Russland, bør Taimyr Autonome Okrug først fremheves. Mer enn 60 % av alle kobbermalmforekomster i Russland er konsentrert i Oktyabrsky-, Tapakhninsky- og Norilsk-forekomstene. Omtrent en tredjedel av mineralet utvinnes i kobbergruveregionen Ural.

En stor Udokan-gruve er oppdaget i Chita-regionen, som ennå ikke er utviklet på grunn av uutviklet transportinfrastruktur. I følge ekspertdata vil de utnyttede forekomstene i den russiske føderasjonen ikke vare mer enn 30 år.

De fleste industrisektorer bruker et metall som kobber. På grunn av sin høye elektriske ledningsevne kan ikke et eneste område av elektroteknikk klare seg uten dette materialet. Den produserer ledere med utmerkede ytelsesegenskaper. I tillegg til disse egenskapene har kobber duktilitet og ildfasthet, motstand mot korrosjon og aggressive miljøer. Og i dag vil vi se på metallet fra alle sider: vi vil indikere prisen for 1 kg kobberskrap, vi vil fortelle deg om bruken og produksjonen.

Konsept og funksjoner

Kobber er et kjemisk grunnstoff som tilhører den første gruppen av Mendeleevs periodiske system. Dette duktile metallet har en gyllen-rosa farge og er ett av tre metaller med en distinkt farge. Siden antikken har det blitt aktivt brukt av mennesker i mange områder av industrien.

Hovedtrekket til metallet er dets høye elektriske og termiske ledningsevne. Sammenlignet med andre metaller er ledningsevnen til elektrisk strøm gjennom kobber 1,7 ganger høyere enn for aluminium, og nesten 6 ganger høyere enn for jern.

Kobber har en rekke karakteristiske trekk i forhold til andre metaller:

1. Plast. Kobber er et mykt og formbart metall. Hvis du tar hensyn til kobbertråd, bøyer den seg lett, tar hvilken som helst posisjon og deformeres ikke. Det er nok å trykke litt på metallet for å sjekke denne funksjonen.
2. Korrosjonsbestandighet. Dette fotosensitive materialet er svært motstandsdyktig mot korrosjon. Hvis kobber blir stående i et fuktig miljø i lang tid, vil en grønn film begynne å vises på overflaten, som beskytter metallet mot de negative effektene av fuktighet.
3. Respons på temperaturøkning. Du kan skille kobber fra andre metaller ved å varme det opp. I prosessen vil kobberet begynne å miste fargen og deretter bli mørkere. Som et resultat, når metallet varmes opp, blir det svart.

Takket være slike funksjoner er det mulig å skille dette materialet fra og andre metaller.

Videoen nedenfor vil fortelle deg om de fordelaktige egenskapene til kobber:

Fordeler og ulemper

Fordelene med dette metallet er:

• Høy varmeledningsevne;
• Motstand mot korrosjon;
• Ganske høy styrke;
• Høy plastisitet, som opprettholdes opp til en temperatur på -269 grader;
• God elektrisk ledningsevne;
• Mulighet for legering med ulike tilleggskomponenter.

Les nedenfor om egenskaper, fysiske og kjemiske egenskaper til metallstoffet kobber og dets legeringer.

Egenskaper og egenskaper

Kobber, som et lavaktivt metall, interagerer ikke med vann, salter, alkalier eller svak svovelsyre, men er gjenstand for oppløsning i konsentrert svovelsyre og salpetersyre.

Fysiske egenskaper av metall:

• Smeltepunktet for kobber er 1084°C;
• Kobberets kokepunkt er 2560°C;
• Tetthet 8890 kg/m³;
• Elektrisk ledningsevne 58 MOhm/m;
• Termisk ledningsevne 390 m*K.

Mekaniske egenskaper:

• Strekkstyrken i deformert tilstand er 350-450 MPa, i glødet tilstand - 220-250 MPa;
• Relativ innsnevring i deformert tilstand er 40-60%, i glødet tilstand - 70-80%;
• Den relative forlengelsen i deformert tilstand er 5-6 δ ψ%, i glødet tilstand - 45-50 δ ψ%;
• Hardheten i deformert tilstand er 90-110 HB, i glødet tilstand - 35-55 HB.

Ved temperaturer under 0°C har dette materialet høyere styrke og duktilitet enn ved +20°C.

Struktur og sammensatt

Kobber, som har en høy elektrisk konduktivitetskoeffisient, har det laveste innholdet av urenheter. Deres andel i sammensetningen kan være lik 0,1%. For å øke styrken til kobber tilsettes det forskjellige urenheter: antimon, etc. Avhengig av sammensetningen og graden av rent kobberinnhold, skilles flere karakterer ut.

Den strukturelle typen kobber kan også inkludere krystaller av sølv, kalsium, aluminium, gull og andre komponenter. Alle av dem er preget av komparativ mykhet og plastisitet. Selve kobberpartikkelen har en kubisk form, hvis atomer er lokalisert ved hjørnene til F-cellen. Hver celle består av 4 atomer.

For å lære hvor du kan få tak i kobber, se denne videoen:

Produksjon av materialer

Under naturlige forhold finnes dette metallet i innfødte kobber- og sulfidmalmer. Malmer kalt "kobberglans" og "kobberkis", som inneholder opptil 2% av den nødvendige komponenten, er mye brukt i produksjonen av kobber.

Det meste (opptil 90%) av det primære metallet skyldes den pyrometallurgiske metoden, som inkluderer mange stadier: beneficieringsprosess, brenning, smelting, prosessering i en omformer og raffinering. Den resterende delen oppnås ved den hydrometallurgiske metoden, som består i å utvaske den med fortynnet svovelsyre.

Bruksområder

på følgende områder:

• Elektrisk industri, som primært består i produksjon av elektriske ledninger. For disse formålene må kobber være så rent som mulig, uten fremmede urenheter.
• Lage filigranprodukter. Kobbertråd i glødet tilstand er preget av høy duktilitet og styrke. Det er derfor det brukes aktivt i produksjon av forskjellige ledninger, ornamenter og andre design.
• Smelting av kobberkatode til ledning. Et bredt utvalg av kobberprodukter smeltes ned til ingots, som er ideelle for videre valsing.

Kobber brukes aktivt i en rekke bransjer. Det kan være en del av ikke bare wire, men også våpen og til og med smykker. Dens egenskaper og brede anvendelsesområde har gunstig påvirket populariteten.

Videoen nedenfor forklarer hvordan kobber kan endre egenskapene:

Et mineral fra klassen av innfødte elementer. Fe, Ag, Au, As og andre grunnstoffer finnes i naturlige mineraler som urenheter eller danner faste løsninger med Cu. Det enkle stoffet kobber er et duktilt overgangsmetall med gyllen-rosa farge (rosa i fravær av en oksidfilm). Et av de første metallene som er mye mestret av mennesker på grunn av dets relative tilgjengelighet for utvinning fra malm og lavt smeltepunkt. Det er et av de syv metallene som er kjent for mennesket siden svært antikken. Kobber er et viktig element for alle høyere planter og dyr.

Se også:

STRUKTUR

Kubisk system, heksaoktaedrisk type m3m symmetri, krystallstruktur - kubisk ansiktssentrert gitter. Modellen er en kube med åtte atomer i hjørnene og seks atomer plassert i midten av flatene (6 flater). Hvert atom i et gitt krystallgitter har et koordinasjonsnummer på 12. Native kobber forekommer i form av plater, svampaktige og faste masser, trådlignende og trådlignende aggregater, samt krystaller, komplekse tvillinger, skjelettkrystaller og dendritter. Overflaten er ofte dekket med filmer av "kobbergrønn" (malakitt), "kobberblå" (azuritt), kobberfosfater og andre produkter av dens sekundære endring.

EGENSKAPER

Kobber er et gyllent-rosa duktilt metall; i luft blir det raskt dekket med en oksidfilm, som gir det en karakteristisk intens gulaktig-rød fargetone. Tynne filmer av kobber har en grønnblå farge når de utsettes for lys.

Sammen med osmium, cesium og gull er kobber et av de fire metallene som har en distinkt fargefarge som er forskjellig fra grå eller sølv til andre metaller. Denne fargetonen forklares av tilstedeværelsen av elektroniske overganger mellom de fylte tredje og halvtomme fjerde atomorbitalene: energiforskjellen mellom dem tilsvarer bølgelengden til oransje lys. Den samme mekanismen er ansvarlig for den karakteristiske fargen på gull.

Kobber har høy termisk og elektrisk ledningsevne (det rangerer på andreplass i elektrisk ledningsevne blant metaller etter sølv). Spesifikk elektrisk ledningsevne ved 20 °C: 55,5-58 MS/m. Kobber har en relativt høy temperaturmotstandskoeffisient: 0,4%/°C og er svakt avhengig av temperatur over et bredt temperaturområde. Kobber er diamagnetisk.

Det er en rekke kobberlegeringer: messing - med sink, bronse - med tinn og andre elementer, cupronickel - med nikkel og andre.

RESERVER OG PRODUKSJON

Gjennomsnittlig kobberinnhold i jordskorpen (clarke) er (4,7-5,5)·10−3 % (i masse). I sjø- og elvevann er kobberinnholdet mye lavere: henholdsvis 3·10−7 % og 10−7 % (i masse). Mesteparten av kobbermalm utvinnes ved dagbrudd. Kobberinnholdet i malmen varierer fra 0,3 til 1,0 %. Verdens reserver i 2000 var, ifølge eksperter, 954 millioner tonn, hvorav 687 millioner tonn var påviste reserver; Russland sto for 3,2 % av de totale og 3,1 % av bekreftede verdensreserver. Med dagens forbrukstakt vil således kobberreservene vare i omtrent 60 år.
Kobber er hentet fra kobbermalm og mineraler. Hovedmetodene for å oppnå kobber er pyrometallurgi, hydrometallurgi og elektrolyse. Den pyrometallurgiske metoden består i å oppnå kobber fra sulfidmalm, for eksempel kalkopiritt CuFeS 2. Den hydrometallurgiske metoden innebærer oppløsning av kobbermineraler i fortynnet svovelsyre eller ammoniakkløsning; Fra de resulterende løsningene erstattes kobber med metallisk jern.

OPPRINNELSE

Liten kobberklump

Vanligvis dannes naturlig kobber i oksidasjonssonen til noen kobbersulfidavsetninger i forbindelse med kalsitt, naturlig sølv, kuritt, malakitt, azuritt, brosjantitt og andre mineraler. Massene av individuelle klynger av naturlig kobber når 400 tonn. Store industrielle forekomster av naturlig kobber, sammen med andre kobberholdige mineraler, dannes når vulkanske bergarter (diabaser, melafyrer) blir utsatt for hydrotermiske løsninger, vulkanske damper og gasser anriket på flyktige kobberforbindelser (for eksempel Lake Superior-forekomsten, USA ).
Innfødt kobber finnes også i sedimentære bergarter, hovedsakelig i kobbersandsteiner og skifer.
De mest kjente forekomstene av innfødt kobber er Turin-gruvene (Urals), Dzhezkazgan (Kasakhstan), i USA (på Keweenaw-halvøya, i delstatene Arizona og Utah).

APPLIKASJON

På grunn av sin lave resistivitet er kobber mye brukt i elektroteknikk for produksjon av strømkabler, ledninger eller andre ledere, for eksempel i ledninger med trykte kretser. Kobbertråder brukes på sin side også i viklingene til energibesparende elektriske stasjoner og krafttransformatorer.
En annen nyttig kvalitet på kobber er dens høye varmeledningsevne. Dette gjør at den kan brukes i ulike varmefjerningsenheter og varmevekslere, som inkluderer kjente radiatorer for kjøling, klimaanlegg og oppvarming.
Legeringer som bruker kobber er mye brukt i forskjellige teknologiområder, hvorav de mest utbredte er bronse og messing nevnt ovenfor. Begge legeringene er generelle navn for en hel familie av materialer, som i tillegg til tinn og sink kan inneholde nikkel, vismut og andre metaller.
I smykker brukes legeringer av kobber og gull ofte for å øke motstanden til produkter mot deformasjon og slitasje, siden rent gull er et veldig mykt metall og ikke er motstandsdyktig mot disse mekaniske påvirkningene.
Den forutsagte nye massebruken av kobber lover å bli dens bruk som bakteriedrepende overflater i medisinske institusjoner for å redusere intra-hospital bakterieoverføring: dører, håndtak, vannstoppeventiler, rekkverk, sengehester, bordplater - alle overflater som berøres av den menneskelige hånden.

Kobber - Cu

KLASSIFISERING

Heis CIM Ref1.1