(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

Медь

Рубрика: (Как рождались технологии) | Автор: moderator | Дата: 18-04-2014

Метки: , , , , ,

Первый металл, который человек научился выплавлять из руды и применять для своих нужд, была медь. Древнейшие изделия из меди, найденные археологами в верховьях реки Тигр, относятся к десятому тысячелетию до нашей эры.

Это была эпоха позднего каменного века. Человек научился обрабатывать землю и разводить скот. Для обработки земли и вырубки лесов под поля примитивные каменные топоры подходили плохо. Металлические орудия – мотыги для обработки земли, топоры и ножи – позволили людям более эффективно трудиться и защищаться от стихийных бедствий. Немалую роль сыграло и совершенствование общественного уклада. Междоусобные войны, разгоравшиеся среди древних племен, требовали более грозного оружия, чем каменные топоры, примитивные копья и луки.

Как бы там ни было, а люди освоили технологию добычи металла из руды. В природе медь, пластичный металл красивого красновато-розового цвета, чаще всего встречается в виде медного колчедана – руды, содержание меди в которой достигает 30 процентов. Существует множество других медных руд – ковеллин, халькозин, борнит. Очень редко медь встречается в виде самородков – природных слитков.

Процесс добычи меди из медной руды и сегодня далеко не прост. Чтобы из медного колчедана получить чистый металл, необходимо подвергнуть руду многоступенчатой термической обработке. Руду дробят, отделяя куски пустой породы от богатых медью фрагментов. Затем обогащенный таким образом колчедан раскаляют в печи, в которую для повышения температуры нагнетается воздух (нечто вроде кузнечного горна). После обжига получают огарок – твердое вещество с большим содержанием меди. Огарок в свою очередь плавят, отделяя шлак от штейна – сплава меди с железом и другими металлами. Штейн окисляют кислородом, продувая через него воздух, и добавляют песок. В результате примеси (в основном сульфид железа) переходит в шлак и выделяется в виде сернистого газа. Этот процесс называется конвертированием. Полученную после конвертирования черновую медь очищают (рафинируют) снова расплавляя и продувая сжатым воздухом, после чего оставшиеся примеси металлов окисляются и переходят в шлак.

Это крайне упрощенное описание процесса выплавки меди из руды. На самом деле он еще сложней. В современной промышленности медь подвергают еще и электрохимической обработке в серной кислоте, чтобы получить максимально чистый металл, в котором содержание меди доходит до 99,9 процента.

Древняя технология выплавки меди была, конечно, примитивней сегодняшней. Потому медь и ценилась в буквальном смысле на вес золота. Из меди изготавливали орудия труда, оружие, предметы быта (например, посуду), украшения. Но всеобщего перехода на медные орудия труда все же не произошло. Технология добычи меди была сложна и трудоемка, а сам металл не обладал необходимой твердостью. Поэтому медные орудия сосуществовали с каменными – вплоть до наступления бронзового века, когда человек научился соединять расплавленную медь с добавками, получая более твердые бронзовые сплавы.

Медный век, как переходная эпоха между каменным и бронзовым веками, закончился в конце 4 – начале 3 тысячелетия до нашей эры. Но человечество не забыло про медь и широко использует этот металл по сей день.

Во-первых, чистая медь металл очень привлекательный на вид. А потому из меди изготавливали украшения и домашнюю утварь. Позже, с появлением денег, из меди стали чеканить монеты, которые использовались в качестве мелких разменных денег наряду с более ценными серебряными и золотыми монетами.

Во-вторых, медь металл пластичный. Уже после того, как в оружейном деле медь уступила место бронзе, а затем и железу, из меди делали латы для высокопоставленных военачальников и обивать медью щиты для солдат. В отличие от железных лат, медные деформировались, гася энергию удара меча или копья, спасая тем самым владельца лат от тяжких увечий.

В-третьих, медь очень устойчива к коррозии. Поэтому медные гвозди использовались при строительстве кораблей. Парусную оснастку кораблей – блоки, кнехты и прочие детали – делали тоже из меди. Медными гвоздями подбивали обувь (и делают это, между прочим, до сих пор). Найденные на дне морей клады сохранились благодаря тому, что сундуки, в которых перевозились драгоценности, были обиты медью.

Как материал для оружейного производства медь утратила значение в раннем средневековье – с распространением тяжелых луков и арбалетов. Из-за своей пластичности медные латы не могли в должной мере защитить войска от поражения стрелами. Медные латы уступили место железным и стальным.

Промышленная революция снова вывела медь на одно из первых  мест. Сказалось одно полезное свойство меди – чрезвычайно высокая электропроводимость. Сегодня более половины всей добываемой на планете меди используется в электротехнике. Из меди изготавливаются провода и токопроводящие кабели. Медь используется в сердечниках и обмотках электродвигателей, в троллейных линиях общественного электротранспорта, везде, где требуется материал с низким электрическим сопротивлением.

Медь очень широко применяется в микроэлектронике – и в виде чистого металла, и в виде сплава с цинком (латуни). Из медной и латунной фольги производят фольгированный гетинакс – основу печатных плат электронных приборов. Медь служит основой для производства сложных интегральных микросхем и высокопроизводительных микропроцессоров. Сегодня можно сказать, что большинство электронные компонентов  персонального компьютера изготовлено из меди – если не считать материалов, из которых изготовлены корпуса этих компонентов, разумеется.

Но это еще не все. Помимо высокой электропроводимости медь обладает еще и отличной теплопроводностью. Поэтому из меди изготавливают различные устройства охлаждения и теплообмена – теплообменные элементы для холодильников, водяные радиаторы для автомобилей (и, добавим, воздушные радиаторы для микропроцессоров компьютеров).

Как и в глубокой древности, в наши дни медь широко используется в производстве украшений и монет. Из меди делают предметы бижутерии и значки. Привычные нам желтые и белые монеты – «медные» и «серебряные» – изготовлены из сплава меди с алюминием и меди с никелем соответственно. В настоящих серебряных и золотых монетах медь присутствует в качестве обязательной добавки. А медно-никелевые сплавы мельхиор и нейзильбер применяется в производстве столовых приборов.

Медь – один из наиболее широко применяемых человечеством цветных металлов. Да и само название «цветной металл» происходит от меди. Действительно же – цветной.

А отчего происходит название меди? Русское – не очень понятно (возможно от слова «мед», из-за схожего цвета). А латинское Cuprum произошло от названия острова Кипр (Cuprus), где медь добывали с незапамятных времен.

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru