Гидрометаллургический способ

Не нашел широкого применения. Его используют при переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ, в отличие от пирометаллургического, не позволяет извлечь попутно с медью драгоценные металлы. Гидрометаллургические методы основаны на избирательном растворении медьсодержащих минералов, обычно в слабых растворах H₂SO₄ или аммиака. Из раствора медь либо осаждают железом, либо выделяют электролизом с нерастворимыми анодами.

Пирометаллургический способ

В мировой практике 80% меди извлекают из концентратов пирометаллургическими методами, основанными на расплавлении всей массы материала. В процессе плавки, вследствие большего сродства меди к сере, а компонентов пустой породы и железа к кислороду, медь концентрируется в сульфидном расплаве (штейне), а окислы образуют шлак. Данный метод пригоден для переработки всех руд и особенно эффективен в том случае, когда руды подвергаются обогащению. Он заключается в следующих производственных процессах:

- обогащение руды;

- обжиг руды;

- выплавка медного штейна;

- получение черновой меди;

- рафинирование меди.

Медь, предназначенную для электротехники, обязательно подвергают очистке путем электролиза. Из полученных катодных медных пластин выплавляют болванки массой 80…90 кг. Их прокатывают и протягивают в изделия требуемого поперечного сечения.

Твердотянутая медь (маркировка МТ) получается методом холодной протяжки. Она прочная, твердая и упругая. Используется для изготовления неизолированных проводов (см. ниже).

Мягкая медь (маркировка ММ) получается в результате отжига (нагрев до нескольких сотен градусов с последующим охлаждением). Она сравнительно пластична, менее прочна и тверда, но обладает большим относительным удлинением при разрыве и большей удельной проводимостью. Используется для монтажных проводов и шнуров (см. ниже).

К стандартным маркам меди относятся:

М1 – 99,90% Cu, остальное ‒ примеси, в том числе О₂ не более 0,08%;

М0 – 99,95% Cu, остальное ‒ примеси, в том числе О₂ не более 0,02%.

Алюминий

Алюми́ний [5] относится к группе лёгких металлов. К данной группе относятся: алюминий, галлий, индий, олово, таллий, свинец и висмут. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий ‒ лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

Недостатком алюминия является сравнительно низкая его механическая прочность, резко снижающаяся при температуре 150°C.

Алюминиевая проволока при одинаковых длине и проводимости с медной проволокой имеет сечение больше на 60%, а масса ее составляет 48% массы меди.

По механическим свойствам алюминиевая проволока может быть твердой (не отожженной) марки АТ, полутвердой (частично отожженной) марки АПТ и мягкой (отожженной) марки АМ. Отожженный алюминий в 3 раза менее прочен на разрыв, чем отожженная медь.

Алюминий (таблица 3) получают электролизом глинозема Al₂O₃ в расплаве криолита Na₃AlF₆ при температуре 950^oC.

Таблица 3

Марки алюминия

Марка	Название	Максимальное количество примесей, %	Применение
АЕ	Технический алюминий	0,5	Проволока
А97	Алюминий высокой чистоты	0,03	Фольга, электроды и корпуса электролитических конденсаторов
А999	Алюминий особой чистоты	0,001	Соединительные пленки в интегральных микросхемах

Благородные металлы

К ним относятся золото, серебро и металлы платиновой группы: платина, осмий, иридий, рутений, палладий и родий.

Серебро - металл, обладающий наименьшим сопротивлением и высокой пластичностью. Применяется для изготовления контактов, радиочастотных кабелей, в припоях, в качестве защиты медных проводов. Серебро является наилучшим проводником электричества. Его удельное сопротивление при 20 градусах равно 0,016 Ом∙мм/м (0,017 для меди; 0,024 для золота и 0,028 для алюминия). Помимо хорошей электрической проводимости обладает стойкостью против действия кислорода при высоких температурах.

Большая часть серебра (около 80%) извлекается попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования. Он заключается в растворении серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха:

2Ag + 4NaCN + ½O₂ + H₂O = 2Na[Ag(CN)₂] + 2NaOH.

Из полученных растворов комплексных цианидов серебро выделяют восстановлением цинком или алюминием:

2[Ag(CN)₂]^-+ Zn = [2Zn(CN)₄]^2- + 2Ag.

Золото отличается тем, что имеет исключительную теплопроводность и очень низкое сопротивление (удельное сопротивление при 20 градусах равно 0,024 Ом∙мм/м). Исключительной особенностью является его ковкость и тягучесть, кроме того это очень тяжёлый металл. При всем этом золото уступает большинству из благородных металлов по прочности и химической стойкости.

Из сплавов золота с серебром или медью изготавливают:

- волоски гальванометров и других точных приборов;

- миниатюрные электрические контакты.

Золотые покрытия отличаются высокой стойкостью и хорошей отражательной способностью. В настоящее время золочению подвергают детали проводников в высоковольтной радиоаппаратуре, отдельные части рентгеновских аппаратов, изготовляют отражатели с золотым покрытием для сушки инфракрасными лучами. Золото с медью может образовывать прочное соединение при диффузионной сварке. Такие соединения называют золотыми печатями и применяют в радиотехнике.

Платина. Стабильность электрических, термоэлектрических и механических свойств платины плюс высочайшая коррозионная и термическая стойкость сделали этот металл незаменимым для современной электротехники, автоматики и телемеханики, радиотехники, точного приборостроения. Из платины делают электроды топливных элементов.

Палладий. Самый лёгкий драгоценный металл. К особенностям можно отнести его гибкость, пластичность и стойкость к коррозии. Основная же уникальная способность палладия это возможность растворения водорода и исключительная легкоплавкость. Палладий широко используют в электротехнической промышленности в виде сплавов главным образом с серебром, а также родием, золотом, платиной и другими металлами для изготовления контактов (рис. 3), особенно таких, которые применяют в технике слабых токов.

Рис. 3. Контакт из палладия

Тугоплавкие металлы

Вольфрам

Получение:

- выделение триоксида из рудных концентратов;

- восстановление до металлического порошка водородом при 700°С;

- полученный порошок прессуют, спекают в атмосфере водорода при 1200…1300°C и пропускают через него электрический ток;

- применение зонной плавки [8].

Химические свойства:

- при комнатной температуре не изменяется на воздухе;

- при температуре красного каления медленно окисляется в оксид вольфрама (VI).

Физические свойства:

- температура плавления 3422°C, кипит при 5555°C;

- обладает парамагнитными свойствами;

- при температуре около 1600°C хорошо поддается ковке.

Применение:

- электроды для аргоно-дуговой сварки;

- нити накаливания в осветительных приборах.

Молибден

Получение:

- обогащение руд флотационным методом;

- концентрат обжигают до образования оксида МоО₃;

- подвергают дополнительной очистке;

- МоО₃ восстанавливают водородом;

- полученные заготовки обрабатывают давлением (ковка, прокатка, протяжка).

Применение:

- ртутные герконовые реле;

- трубопроводы из нержавеющей стали.