Из чего делают медь: Производство — Русская медная компания

Как делают медь — Металлолом

Чтобы разобраться как делают медь, нужно ознакомиться с тем, как ее находят, разрабатывают и изготавливают из руды. Этот цветной металл высоко цениться за свои свойства, антикоррозийную стойкость и высокую электропроводность, поэтому широко используется. Во приемных пунктах лома, это один из самых дорогих цветных металлов, скупаемых у населения. Если у вас есть лом данного металла, то вы можете сдать медь в Пензе по выгодной цене за 1 кг в компании Металлолом Пенза, где предлагается лучшая стоимость за медный лом. Приемки работают в разных районах Пензы и Пензенской области, поэтому транспортировка не будет проблематичной, если выбрать ближайший приемный пункт. При сдаче меди оптом, можно заказать вывоз металлолома на транспорте компании – по всем вопросам и для консультации о условиях сотрудничества, можно обращаться по контактному телефону, который доступен круглосуточно.

Методы производства меди

Добыча меди в природе осуществляется при помощи разработки залежей и добычи самородков. Этот металл встречается в виде сернистых, углекислых, сульфидных руд, а также оксидов и гидрокарбонатов. Больше всего в мире добывается медного колчедана и медного блеска – в этих самородках обычно содержание меди не превышает 2%, но обычно в рудах содержится до 1% чистого металла. Добытые самородки перерабатываются на предприятиях, где из них получают медь, посредством одного из трех методов обработки: пирометаллургического, гидрометаллургического, электролиза.

Пирометаллургический метод производства

Добытая руда не подходит для последующей переплавки в металл, в ней содержание меди ниже 6%, поэтому ее обогащают, предварительно раздробив и размолов на мелкие частицы. Зерновая фракция в 0.06-0.6 подвергается флотационному обогащению, после чего состав можно перерабатывать в металл.

Пирометаллургический способ производства наиболее распространен и эффективнее других. Основа процесса – плавка. Для того чтобы изготовить медь, используется руда, которую в свою очередь поэтапно перерабатывают в металл. Делается это следующим образом:

• Медную руду обогащают используя флотацию, получив таким образом медный концентрат, который обжигают в многоподовых печах для удаления серы. Богатую руду не обогащают, а сразу отправляют на переплавку в шахтные печи.
• Полученный обожженный концентрат переплавляется в медный штейн в электропечах или отражательных печах при температуре 1400 градусов Цельсия. На выходе в нем содержится 15-55% меди;
• В шахтных печах обжигается штейн, куда его загружают с известняком, кварцевым флюсом и коксом, для обогащения и отделения от шлака, который всплывает и его отделяют.
• Конвертирование медного штейна – его продувают воздухом при температуре 1200-1400 градусов по Цельсию. На выходе получается черновая медь (98.4-99.5%).
• Черновую медь рафинируют используя электролитическую обработку, в итоге на выходе получается катод с содержанием меди в 99.99%.

Чистый сплав позволяет получить не только электролитическая очистка, но и экзотермический метод с использованием водорода и оксидов меди. Полученный в итоге катод используют как будущее сырье, переплавляют в слитки, проволоку, чурки, чушки, арматуру, листовые куски. Процесс изготовление заготовок из меди производится на агрегатах непрерывной или полунепрерывной разливки металла.

Пирометаллургический технологический процесс с применением электролитической обработки позволяет отделить сопутствующие металлы, которые содержит медная руда. К таковым относятся серебро, селен, золото.

Гидрометаллургический метод производства

Этот способ подходит для работы с бедными медными рудами, которые подвергаются выщелачиванию. Руду измельчают и отправляет в бетонные чаны, где при помощи серной кислоты, гидроксида аммония или другого растворителя, руду выщелачивают. Окисленный продукт растворяется без проблем, при работе с сернистым применяют сернокислое железо.

Выщелачивание медной руды позволяет извлечь медь полностью. В полученный раствор опускаются железные изделия, что позволяет выделиться меди в виде порошка. Такой металл содержит до 70% меди и называется цементационной медью. Если раствор перенасыщен сернокислыми солями меди, для извлечения металла используют электролиз с анодами нерастворимого постоянного типа.

Особенности электролиза

Обычно электролиз используется как последний этап выделения меди при пирометаллургическом или гидрометаллургическом методе переработки руды. Операция позволяет очистить медь до максимального уровня – при правильном проведении всех процессов, можно довести значение до 100%.

Чтобы провести электролиз используется специальное оборудование: ванны с раствором сульфата меди и свободной серной кислотой. Для получения чистой меди, используются катоды, на которых она оседает, а вот на дно ванны оседает шлам – из него можно извлечь другие металлы, в том числе более ценные. В роли катода используют медные пластины, которые опускают в раствор. К катоду подают невысокое напряжение в 0.4В – это позволяет создать разность потенциалов, которая в свою очередь вынуждает ионы меди перейти с анода на катод, в виде осадка. Периодически необходимо обновлять электролит, так как в нем образовывается химический раствор металлов, который замедляет и снижает качество электролиза. Одновременно с этим, регулярно извлекается и шлам, в котором остаются все примеси и другие металлы. Технология электролиза позволяет полностью растворить анод за 30 суток, при этом выгрузку необходимо производить каждые 6-12 дней. Недостаток электролиза – большие затраты электроэнергии, из-за чего повышается цена металла полученного в результате очистки.

Видео о технологиях производства меди

Важные свойства меди

Медь – цветной металл, золотисто-розового цвета, пластичного типа. При взаимодействии с воздухом, поверхность металла покрывается быстро оксидной плёнкой, что придает сплаву желто-красный оттенок. Металлы в природе имеют серый или серебристый оттенок, а вот медь входит в четверку природных металлов, которые обладают отличительную цветовую окраску (другие – осмий, цезий, золото). Золотисто-розовый цветовой оттенок объясняется наличием электронных переходов между заполненной третьей и полупустой четвёртой атомными орбиталями: энергетическая разница между ними соответствует стандартной длине волны оранжевого света. Такой же механизм отвечает за характерный цвет другого ценного металла – золота.

Из достоинств меди следует выделить такие свойства как высокая электропроводность и теплопроводность, уступая по первому показателю только серебру. Температура плавления 1084 градуса по Цельсию, а кипения 2562 градусов. Плотность меди в три раза выше чем у алюминия – 8.92 г/см2.

Человек использует не только медь, но и сплавы с ее содержанием: латунь (цинк), бронза (олово), мельхиор (никель) и другие. Все эти металлы, как и медь, способны выносить коррозию и выдерживать химическое воздействие. Использование меди в мире распространенно широко с древних времен – это один из первых открытых человеком металлов. Интересно что этот металл является натуральным антибактериальным средством, что позволяет использовать сплав в биомедицине.

Ценность меди на рынке высока – стоимость на лом этого сплава выше чем других, поэтому на сдаче данного цветного металла можно отлично заработать. Медь и сплавы из нее, достаточно распространены, поэтому найти их не сложно, как и собрать в общую массу. Сдать цветмет можно в приемные пункты «Металлолом Пенза», где предлагается лучшая цена на медь в столичном регионе.

Медь это главный commodities актив следующего десятилетия? — Финансы на vc.ru

Приветствую всех во 2 части нашего небольшого исследования рынка меди. Что это за зверь такой мы выяснили в прошлом материале, и теперь осталось понять с чем его едят….. ну и как нам, честным инвесторам, на этом всем заработать.

2470 просмотров

смотреть на youtube (неожиданный факт: каждая новая подписка в youtube мотивирует нас делать больше интересных разборов!)

Давайте начнем с того, что посчитаем как реально изменится потребление меди с учетом анонсированного энергетического перехода: я имею в виду возобновляемые источники, электромобили и электрозаправки.
Основное потребление меди здесь будет приходиться либо на катушку самого электродвигателя. Именно с ее помощью и идет преобразование электрической энергии в механическую (в случае электромобиля), или наоборот – механической в электрическую, в случае ветрогенераторов. Также большинство ответственных силовых кабелей и проводов имеют именно медные жилы. Потенциально их можно заменить на алюминиевые, как это делают, например, в ЛЭП, но пока экономия в деньгах не стоит той потери эффективности, которая произойдет.

Кроме того, медь используется непосредственно в производстве батарей электромобилей, да и вообще всех систем хранения энергии. А также в теплообменниках солнечных панелей.

В конечном счете, на классический электромобиль требуется примерно 80 кг меди. Потребление в солнечной энергетике составляет примерно 5-5,5 тонн меди на каждый мегаватт, а в ветроэнергетике от 4 тонн меди на мегаватт для небольших удобно расположенных ветряков до 10 тонн на мегаватт для морских.

Совсем скоро я расскажу, что это значит для человечества в целом, но для начала процитирую некоторые прогнозы от Wood Mackenzie:
«В период с 2018 по 2028 год будет установлено более 650 ГВт новых береговых и 130 ГВт новых морских ветроэнергетических мощностей, что потребует более 5,5 млн тонн меди»
«К 2030 году во всем мире будет развернуто более 20 миллионов точек зарядки электромобилей, потребляющих на 250% больше меди, чем в 2019 году.»
Или вот:
«Солнечная энергия окажет значительное влияние на спрос на алюминий, медь и цинк, при этом использование всех трех металлов в этом секторе к 2040 году удвоится»
Не правда ли, звучит очень интригующе? Сходу даже не понятно хватит ли вообще меди на свете для таких грандиозных планов.

Но потом решил посчитать, а все вот эти 250% или эти удвоится… Это сколько вообще? Да даже заявленные 5,5 миллионов звучит солидно только пока не поделишь на 10лет прогноза и не получишь 550 тысяч в год.
Более того, чтобы понять, как именно вырастет спрос на медь – надо брать даже не эти абсолютные 550 тыс. т. в год, а сравнить с тем, сколько потребляется сейчас. Например, если текущее потребление меди в ветроэнергетике составляет 500 тыс. тонн, и оно уже учтено в мировом потребление меди, а станет 550 то реальный рост составит всего 50 тыс. тонн или 0,2% рынка, что можно списать на погрешность.
Так что давайте оценим именно ежегодное увеличение с проса в каждой из отраслей, так как именно оно и будет означать ежегодный прирост потребления меди. Я старался найти побольше различных прогнозов по каждому сегменту, так что будем рассчитывать сразу по 2 вариантам: самому оптимистичному из них и самому скромному.
Вот что получается:
Ежегодный рост производства электромобилей оценивается от 1 до 2 миллионов штук.
Установка автомобильных зарядных станций будет ежегодно расти от 200 до 600 тыс. штук. Я так понимаю, что это именно уличные, а не персональные домашние зарядки, так что они должны быть сравнительно большой мощности.
Ежегодное увеличение мощностей ветроэнергетики оценивается от 2 до 12 GW, а солнечных электростанций от 5 до 12 GW. Так как все эти прогнозы были сделаны до текущего энергетического кризиса, то давайте в оптимистичный сценарий заложим еще на 20% сверху.
Ну и теперь мы все это мы помножим на потребление в каждом из сегментов и выясним наконец, сколько тыщмильёнов новой меди понадобится жителям планеты земля ежегодно.
Барабанная дробь:
115 тыс тонн в год в консервативном сценарии и 300 тыс. тон в самом оптимистичном!
На самом деле мы еще не учли электробусы, о постепенном переходе на которые заявляют многие крупные города, а также развитие систем хранения энергии, ну просто потому что альтернативная энергетика работает по принципу то пусто, то густо, так что имеет смысл сохранять какие-то излишки на те периоды, когда ветра будет меньше.

В итоге, мы почти вышли на прогноз все тех же Wood Mackenzie, что рост потребления составит примерно 2% или 500 тыс. тонн в год.
И это, конечно же, не такой и большой рост потребления, чтобы сломя голову инвестировать в медь. Но с другой стороны эта оценка не учитывает еще один важный момент: все горнорудные месторождения имеют свойство иссякать: либо в буквальном смысле слова, либо же постепенно снижается содержание меди в руде. Так что без поддержания инвестиций в новые месторождения, общая добыча будет ежегодно падать.
Длина инвестиционного цикла в медедобывающей отрасли оценивается примерно в 4-6 лет, так что в ближайшие года 3 будут вводиться в строй мощности, которые начали строить еще в 16-19 годах, когда уровень цен на медь был минимальным за десятилетие.

Ну то есть не нужно уточнять, что таких проектов будет немного. А как мы обсуждали в 1 части обзора, настрой многих латиноамериканских властей повысить налоги для металлургической отрасли при повышающихся ставках ЦБ, негативно влияют на желание инвестировать даже при текущих ценах.
Вот как оценивают будущий баланс рынка ведущие аналитические агентства:

Macquarie ожидает, что глобальный спрос на медь будет расти в среднем на 2,4% в год, что может привести к структурному дефициту в размере почти 600 тыс. тонн к 2026 году.

Wood Mackenzie ожидает, что к началу 30х годов дефицит предложения может составить до 4,5 млн. тонн.

Goldman Sachs ожидают что до 2025г. на рынке будет наблюдаться баланс спроса и предложения, с небольшим дефицитом в 2021 и 2022 и небольшим профицитом в 23 и 24. Зато в 2025 году дефицит составит уже 325 тыс. тонн, а вот за 26 и 27 – более 5,5 миллионов.

Fitch Solutions прогнозирует хронический растущий дефицит меди примерно с 300 тысяч в текущем году до более 500 тыс тонн к 2027 году.

По оценкам Citigroup рынок меди достигнет дефицита более 500 тыс. тонн уже по итогам этого года.

В итоге есть вполне обоснованные риски хронической недофинансированности отрасли, и дефицита предложения.
Я ограничусь небольшим разбором только тех компаний, которые торгуются на российских биржах. Но если у вас есть счет в IB, то рекомендую обратить внимание на такие компании как Glencore, это такой формально Швейцарский (а по факту всемирный) аналог нашего Норникеля – компания добывает огромную линейку цветных, полудрагоценных и драгоценных металлов, а также энергоресурсы (суммарная доля меди и алюминия почти 50%).

Также могут быть интересны австралийские BHP и Rio Tinto – их основная их деятельность это добыча железной руды, но у данных компаний существенная диверсификация в пользу цветных металлов: 25% и 31%, соответственно.

Норильский Никель

Норникель хоть и является крупнейшим производителем меди в России, но доля выручки медного сегмента составляет всего 20% (впрочем, доля никелевого также 20%), тогда как главный сегмент выручки последних лет приходится на палладий – металл, который используется для фильтрации выхлопных газов автомобилей. И в этом смысле будет немного странно в контексте ставки на на наше светлое безбензиновое будущее выбирать компанию, четверть выручки которой приходится на сегмент автомобилей с ДВС. А в остальном, конечно же, Норникель просто шикарная компания – безумная рентабельность, отличные дивиденды, растущий бизнес как за счет расширения мощностей (недавно, например, запустили Быстринский ГОК) так и за счет роста цен на продукцию. Однако надо помнить, и что все это соседствует со страновыми и экологическими рисками (вы же помните недавний штраф за разлив мазута?).

Freeport-McMoRan и Southern Copper Corporation

Это 2 самых что ни на есть классических медедобытчика: крупнейшие по разведанным запасам и одни из лидеров по ежегодной добыче меди. Обе компании получают примерно 80% выручки от медного сегмента, причем продают как непосредственно медный концентрат, так и медные аноды, и медную проволоку. Еще по 6% выручки обоих компаний приходится на продажи молибдена, кроме того, Freeport зарабатывает еще и на золоте – примерно 12% выручки, тогда как 10% выручки Southern Copper приходится на серебро и цинк. Остальное это прочие побочные продукты и металлоторговля.

На самом деле, даже в большинстве финансовых показателей компании очень похожи: капитализация составляет 54,5 против почти 49 миллиардов, а мультипликатор P/E 20 против 18. (буквально вчера квартальный отчет выпустил Southern Copper, а за пару дней до этого и Freeport – эти результаты не успели войти в мой обзор, однако картина меняется не сильно)

На первый взгляд может показаться, что компании имеют очень странную разницу по P/S 2,9 против 4,9, но это можно объяснить если покопаться в отчетности: Freeport консолидирует финансовые результаты всех своих рудников, хотя почти треть их доли принадлежит партнерам компании. Если мысленно скорректировать выручку на треть, то получим уже 4,1 против 4,9, что опять-таки очень похоже.
Главная разница между компаниями всплывает, если посмотреть на себестоимость добычи. И по этому показателю Southern Copper один из лидеров рынка, тогда как Freeport, скажем так, середнячек. Так, по итогам 2020 года себестоимость добычи 1 тонны меди (то есть без учета последующих операционных и коммерческих расходов) у Freeport составляет почти $2800, тогда как у Southern Copper всего $1520.
Это приводит к тому, что даже в самые тяжелые времена, вроде 1 половины 2009г. Southern Copper остается прибыльной, тогда как у Freeport при существенном проседании цены на металл появляются значительные убытки
Net income:

Что касается инвестпрограммы, то Freeport уже в следующем году планирует нарастить добычу меди примерно на 15% и золота на 20%. Southern Copper слегка отстает: дополнительные 20% медных и 100% цинковых мощностей появятся только в 23 году, зато к 2028 компания хочет удвоить производство меди.
В конечном счете, если мы хотим делать ставку на сохранение высоких цен на медь (а ведь именно для этого мы здесь и собрались), то Freeport является чуть более интересным выбором, так как каждое увеличение цены меди будет давать им большее увеличение чистой прибыли (в относительном выражении), что происходит из-за более высокой себестоимости.
Ну то есть если, гипотетически цена на медь была $3000 за тонну, то с учетом себестоимости Southern Copper зарабатывал 1500 чистой прибыли на каждой тонне (давайте мы для наглядности не будем учитывать прочие операционные и коммерческие расходы), а Freeport всего 200. Тогда если цена на медь вырастет до 3200, то прибыль Southern Copper увеличиться всего на 13%, а у Freeport удвоиться! И все ее финансовые показатели существенно преображаются.

Так что чем выше цена на медь, тем лучше финансовые показатели Freeport по сравнению с Southern Copper…. И наоборот. Впрочем, небольшим бонусом в пользу Southern Copper будет их дивидендная доходность, которая исторически выше чем у Freeport примерно на 2%.
Давайте теперь рассмотрим альтернативный вариант

Бразильская Vale

Как и Rio Tinto или BHP компания занимается в первую очередь добычей железной руды, тогда как продажи меди составляют всего 5% от выручки и, казалось бы, можно расходиться, но еще 12% компания зарабатывает на никеле и кобольде. А это все те металлы, которые так необходимые для энергетического перехода, именно этим компания и заслужила попадание в наш обзор.

Причем в своей стратегии развития Vale также акцентирует на этих металлах отдельное внимание.
Так, ожидается, что уже реализующийся портфель проектов увеличит добычу меди почти на 50% к 2025г. (или до 500 тыс. тонн с текущих 350). И еще примерно 150 тыс. тонн компания планирует добавить до начала 30х годов. Также большие надежды возлагаются на индонезийский рудник в Hu’u. Сейчас там идет активная геологоразведка и поверхностное бурение. Потенциально рудник может добавить еще 220 тыс. тонн через 10 лет.
Активная инвестпрограмма наблюдается и в никелевом сегменте. Ожидается, что уже в конце этого года заработают 2 новых проекта Vale, которые увеличат производство никеля на четверть, а кобольда вдвое. Еще 2 проекта должны завершиться к 26 году, что увеличит добычу еще на 50%.
Таким образом, уже к 2026 году более трети выручки Vale будет приходится на металлы, участвующие в энергетическом переходе.
Ну и самое приятное: если акции медедобывающих компаний сейчас близки к своим максимумам, то Vale упал более чем на треть, после обвала цен на железную руду из-за рисков строительного сектора Китая, на фоне истории с потенциальным дефолтом Evergrande (и некоторых более мелких компаний) и ужесточении регулирования сектора.
Но знаете, что самое забавное? Медь, как мы помним, же тоже ой как нужна для строительства, да еще и является опережающим индикатором рынка – и она-то как раз и близко не падает также стремительно, как железная руда. Так что есть все шансы, что риски строительного сектора все-таки преувеличены, а падение Vale было чрезмерным. Да, дополнительное давление на котировки Vale оказывает остановка никелевого месторождения Onca Puma в Бразилии, но вряд ли властям сейчас выгодно сокращение рабочих мест и снижение налоговых поступлений, так что можно надеяться, что ситуация быстро завершиться каким-то компромиссом.
Показатели компании сейчас как никогда сильные: P/E всего 4,6, операционная маржа 42,5%, а дивидендная доходность в 2021 году составила космические 18% в долларах.

Encore Wire

Компания производит медную катанку, а также медные и алюминиевые кабели, и, кстати, шикарно на них зарабатывает, особенно последние 2 квартала. Но еще на предприятии имеются плавильные печи, а также компания активно скупает медный лом, так что фактически, является производителем, так называемой, вторичной меди. И именно эта вертикальная интеграция дает компании ряд конкурентных преимуществ.
Во-первых, цена на медный лом не реагирует так резко на рост биржевых цен на металл, то есть они находятся в выигрышном положении по сравнению с теми производителями силовых кабелей, которые закупают катанку, цена которой как раз линейно связана с котировками меди.
Во-вторых, чтобы увеличить производство меди, Encore Wire нужно лишь купить побольше лома (текущая загрузка плавильных мощностей пока не достигает 100%), по сравнению с горнорудными компаниями, которые тратят много миллиардов долларов на каждый новый рудник.
Ну а кроме того, компания полностью располагается в Америке и не несет тех политических рисков, которые есть у горнорудных компания в случае их латиноамериканских активов.
В конечном счете, Encore Wire выигрывает и от роста потребления кабелей, и от увеличения их стоимости вслед за медью, но ее модель работы хеджирует также и риски снижения стоимости меди – в крайнем случае они будут покупать подешевевшую катанку, и существенно снизят издержки, остановив плавильное производство.
В итоге компания имеет текущий P/E в 10,3, P/S всего 1,4, операционная маржа 18% и рекомендацию аналитиков как сильная покупка. Рынок кабелей по разным оценкам достигает $200 млрд, так что Encore Wire с выручкой 1,9 млрд занимает около 1% рынка и имеет вполне осязаемый потенциал дальнейшего роста.

Что ж, мы обсудили как энергетический переход отразиться на потреблении меди и рассмотрели основных производителей металла. В 3й части нашего исследования поговорим о сопутствующих этому переходу рынках, таких как электроэнергетика, хранение энергии, рынок силовых кабелей и электрозаправок, и может ли кто-то дать дополнительный синергетический эффект.

Если вам понравилось – не ленитесь подписаться на нас на youtube, так как это мотивирует делать еще больше контента!

Медь Факты: Медь Металл

Медь Факт 1

Медь — это минерал и элемент, необходимый для нашей повседневной жизни. Это основной промышленный металл из-за его высокой пластичности, ковкости, тепло- и электропроводности и устойчивости к коррозии. Это важное питательное вещество в нашем ежедневном рационе. И его антимикробные свойства становятся все более важными для предотвращения инфекций. Он занимает третье место после железа и алюминия по количеству потребляемого в США.

Медь Факт 2

По оценкам Геологической службы США (USGS), каждый американец, родившийся в 2008 году, за свою жизнь израсходует 1309 фунтов меди на нужды, образ жизни и здоровье.

Медь Факт 3

Известные наземные ресурсы меди оцениваются в 1,6 миллиарда метрических тонн меди (USGS, 2004). Производство меди в США в основном происходит из месторождений в Аризоне, Юте, Нью-Мексико, Неваде и Монтане. На двадцать шахт приходится около 99% добычи.

Факт о меди 4

Медь — это элемент номер 29 в Периодической таблице элементов. Он считается полудрагоценным, цветным, ковким металлом со многими сотнями применений в области электричества и электроники, сантехники, строительства и архитектуры, промышленности, транспорта, потребительских товаров и товаров для здоровья.

Медь Факт 5

Температура плавления чистой меди составляет 1981°F (1083°C, 1356°K). Его наиболее важные свойства включают превосходную теплопередачу, электропроводность и коррозионную стойкость.

Медь Факт 6

Медь легко сплавляется с другими металлами. В настоящее время существует более 570 медных сплавов, внесенных в список Американского общества испытаний и материалов. Они обозначаются номерами, которым предшествует буква «C», и назначаются и проверяются Ассоциацией разработки меди для ASTM. Агентство по охране окружающей среды США признало более 350 из них противомикробными.*

* Регистрация Агентства по охране окружающей среды США основана на независимых лабораторных испытаниях, показывающих, что при регулярной очистке медь, латунь и бронза убивают более 99,9% следующих бактерий в течение 2 часов воздействия: метициллин-резистентный Staphylococcus aureus (MRSA), ванкомицин-резистентный Enterococcus faecalis (VRE), Staphylococcus aureus , Enterobacter aerogenes

3 и P.

0000003, . Е. coli O157:H7.

Медь Факт 7

Латуни и бронзы, вероятно, являются наиболее известными семействами сплавов на основе меди. Латуни в основном медные и цинковые. Бронзы в основном состоят из меди и легирующих элементов, таких как олово, алюминий, кремний или бериллий.

Медный факт 8

Желто-свинцовая латунь C36000, также известная как медный сплав 360, настолько легко обрабатывается, что является эталоном обрабатываемости металлов.

Факт о меди 9

Из-за простоты изготовления, механической обработки и коррозионной стойкости латунь стала стандартным сплавом, из которого изготавливались все точные инструменты, такие как часы, наручные часы и навигационные приборы. Нержавеющие латунные булавки, используемые в производстве шерсти, были ранним и очень важным продуктом, как и производство декоративных изделий золотого цвета.

Медь Факт 10 Бронза

тверже чистого железа и гораздо более устойчива к коррозии. Бронза также тверже чистой меди, поэтому египтяне использовали ее для изготовления оружия, доспехов, инструментов и, что наиболее известно, скульптур. Он особенно хорошо подходит для скульптуры, потому что он расширяется при нагревании (заполняя углы и трещины формы), а затем сжимается при охлаждении, поэтому скульптуру легко удалить из формы.

Медь Факт 11 Колокольный металл

, который так красиво звучит при ударе, представляет собой бронзу, содержащую около 20-25 процентов олова. Скульптурная бронза технически представляет собой латунь с содержанием олова менее 10 процентов и примесью цинка и свинца.

Медь Факт 12

Другие семейства медных сплавов включают сплавы медь-никель и медь-никель-цинк, часто называемые нейзильбером, наряду со многими другими специальными сплавами.

Медь: факты о красноватом металле, который использовался людьми на протяжении 8000 лет

Медь — блестящий металл красновато-коричневого цвета. (Изображение предоставлено: VvoeVale через Getty Images)

Блестящая, красноватая медь была первым металлом, которым манипулировали люди, и сегодня он остается важным металлом в промышленности.

Самый старый металлический предмет, найденный на Ближнем Востоке, состоит из меди; это было крошечное шило, датируемое 5100 г. до н.э. А пенни США изначально был сделан из чистой меди (хотя в настоящее время это 97,5% цинка с тонкой медной оболочкой).

Медь занимает третье место среди наиболее потребляемых промышленных металлов в мире после железа и алюминия , по данным Геологической службы США (USGS). Около трех четвертей этой меди идет на производство электрических проводов, телекоммуникационных кабелей и электроники.

Помимо золота, медь является единственным металлом в таблице Менделеева, цвет которого не серебристый или серый от природы.

Химическое описание меди

Электронная конфигурация и элементарные свойства меди. (Изображение предоставлено: Грег Робсон/Creative Commons, Андрей Маринкас (открывается в новой вкладке) Shutterstock (открывается в новой вкладке))

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 29
• Атомный символ (в периодической таблице элементы): Cu
• Атомный вес (средняя масса атома ): 63,55
• Плотность: 8,92 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• (2,927 C)
• Количество изотопов (атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов): 35; 2 стабильный
• Наиболее распространенные изотопы: Cu-63 (естественное содержание 69,15%) и Cu-65 (естественное содержание 30,85%)

История меди

Большая часть меди находится в рудах и должна быть выплавлена ​​или извлечена из руды для очистки, прежде чем ее можно будет использовать. Но естественные химические реакции могут иногда высвобождать самородную медь, согласно сайту химической базы данных Chemicool .

Люди изготавливали изделия из меди по крайней мере 8000 лет и научились плавить металл примерно к 4500 г. до н.э. Следующим технологическим скачком стало создание медных сплавов путем добавления в медь олова, что создавало более твердый металл, чем отдельные его части: бронзу. Технологическое развитие положило начало бронзовому веку, периоду, охватывающему приблизительно 3300–1200 лет до н. э. и отличающемуся использованием бронзовых инструментов и оружия, согласно 9.0069 Канал истории (откроется в новой вкладке).

Медные артефакты разбросаны по историческим записям. Крошечное шило или заостренный инструмент, датируемый 5100 г. до н.э. был похоронен с женщиной средних лет в древней деревне в Израиле. Шило представляет собой старейший металлический предмет , когда-либо найденный на Ближнем Востоке. Согласно статье 2014 года, опубликованной в PLOS ONE (откроется в новой вкладке). В древнем Египте люди использовали медные сплавы для изготовления украшений, в том числе колец на пальцах ног. Исследователи также обнаружили массивные медные рудники 10 века до н.э. в Израиле. Медь, возможно, даже была первым загрязнителем , который люди выпустили в окружающую среду около 7000 лет назад.

На протяжении всей истории многие инструменты делались из меди, например, это медное шило с посеребренной ручкой, которое, как полагают, относится к раннему бронзовому веку. Он был найден на археологических раскопках Ла-Альмолойя в Плиего, Мурсия на юго-востоке Испании. (Изображение предоставлено J.A. Soldevilla, любезно предоставлено Исследовательской группой Arqueoecologia Social Mediterrània, Автономный университет Барселоны; Antiquity Publications Ltd)

По данным Геологической службы США, около двух третей меди на Земле находится в изверженных (вулканических) породах, а около четверти — в осадочных породах. Этот металл пластичен и податлив, хорошо проводит тепло и электричество — вот почему медь широко используется в электронике и проводке.

Медь становится зеленой из-за реакции окисления; то есть он теряет электроны, когда подвергается воздействию воды и воздуха. Эта реакция окисления является причиной того, что покрытая медью Статуя Свободы имеет зеленый цвет, а не оранжево-красный. Согласно Ассоциация развития меди , выветренный слой оксида меди толщиной всего 0,005 дюйма (0,127 миллиметра) покрывает Lady Liberty, а покрытие весит около 80 тонн (73 метрических тонны). Переход от медного цвета к зеленому происходил постепенно и был завершен к 1920 году, через 34 года после того, как статуя была освящена и открыта, согласно Нью-Йоркского исторического общества .

Краткие факты о меди

Вот несколько интересных фактов о меди:

•  Согласно Питеру ван дер Крогу t , голландскому историку, слово «медь» имеет несколько корней, многие из которых происходят от латинского слова cuprum , которое образовано от словосочетания . Cyprium aes , что означает «металл с Кипра», так как большая часть используемой в то время меди добывалась на Кипре.
• Если бы вся медная проводка в среднем автомобиле была проложена, она растянулась бы на 0,9 мили (1,5 км), согласно USGS .
• Электрическая проводимость (насколько легко ток может течь через металл) меди уступает только серебру, согласно Лаборатории Джефферсона .
• Копейки были из чистой меди только с 1783 по 1837 год. С 1837—1857 копейки изготавливались из бронзы (95% меди, остальные 5% составляли олово и цинк). В 1857 году количество меди в пенни упало до 88% (оставшиеся 12% составлял никель). В 1864 году рецепт вернулся к своему прежнему рецепту. В 1962, содержание пенни изменилось до 95% меди и 5% цинка. С 1982 года по сегодняшний день пенни состоят на 97,5% из цинка и на 2,5% из меди.
• Людям нужна медь в рационе. Этот металл является важным микроэлементом, который имеет решающее значение для формирования эритроцитов, согласно Национальной медицинской библиотеки США . К счастью, медь можно найти в различных продуктах, в том числе в зерне, бобах, картофеле и листовой зелени.
• Слишком много меди (открывается в новой вкладке), однако, это плохо. Проглатывание большого количества металла может вызвать боль в животе, рвоту и желтуху (желтоватый оттенок кожи и белков глаз, что может указывать на то, что печень работает неправильно) в краткосрочной перспективе. Длительное воздействие может привести к таким симптомам, как анемия, судороги и диарея, которая часто бывает кровавой и может быть синего цвета.
• Иногда в водопроводе обнаруживается повышенное содержание меди из-за старых медных труб. Например, в августе 2018 года система государственных школ в Детройте (открывается в новой вкладке) отключила всю питьевую воду в государственных школах в качестве меры предосторожности из-за высокого уровня меди и железа, обнаруженного в воде, по данным Сиэтла. Раз (откроется в новой вкладке).
• Медь обладает антимикробными свойствами, а убивает бактерии, вирусы и дрожжи при контакте, согласно статье 2011 года в журнале Applied and Environmental Microbiology. В результате медь можно даже вплетать в ткани для изготовления антимикробной одежды, например 9. 0069 носки против грибка стопы .
• Медь также входит в состав некоторых типов внутриматочных спиралей (ВМС), используемых для контроля над рождаемостью, по данным клиники Майо . Медная проводка вызывает воспалительную реакцию, токсичную как для сперматозоидов, так и для яйцеклеток, чтобы предотвратить беременность. При любой медицинской процедуре существует риск побочных эффектов. (Согласно статье 2017 года, опубликованной в Medical Science Monitor 9, токсичность меди, по-видимому, не такова.0070 (откроется в новой вкладке) ) .

Врач держит Т-образную внутриматочную спираль (ВМС), изготовленную из пластика и меди. Его помещают внутрь матки, чтобы предотвратить беременность. (Изображение предоставлено New Africa через Shutterstock)

Текущие исследования

Антимикробные свойства меди сделали ее популярным металлом в области медицины. Несколько больниц экспериментировали с покрытием поверхностей, к которым часто прикасаются, таких как поручни кроватей и кнопки вызова, медью или медными сплавами в попытке замедлить распространение внутрибольничных инфекций. Медь убивает микробы, препятствуя электрическому заряду клеточных мембран организмов, говорит Кассандра Сальгадо, профессор инфекционных заболеваний и больничный эпидемиолог Медицинского университета Южной Каролины.

В 2013 году группа исследователей во главе с Сальгадо протестировала поверхности в отделениях интенсивной терапии (ОИТ) в трех больницах, сравнив комнаты, модифицированные медными поверхностями, прикрепленными к шести обычным предметам, которые подвергаются большому количеству рук, с комнатами, не модифицированными медью. Ученые обнаружили, что в традиционных больничных палатах (без медных поверхностей) у 12,3% пациентов развились устойчивые к антибиотикам инфекции, такие как устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus (MRSA) и устойчивый к ванкомицину 9.0002 Энтерококк (ВРЭ). Для сравнения, в палатах, модифицированных медью, только 7,1% пациентов заразились одной из этих потенциально разрушительных инфекций.

«Мы знаем, что если вы поместите медь в палату пациента, вы уменьшите микробную нагрузку», — сказал Сальгадо Live Science. «Я думаю, что это было доказано снова и снова. Наше исследование было первым, кто продемонстрировал, что это может иметь клиническую пользу».

Исследователи ничего не изменили в условиях отделения интенсивной терапии, кроме меди; врачи и медсестры по-прежнему мыли руки, и уборка шла своим чередом. Исследователи опубликовали свои выводы в 2013 году в журнале 9.0069 Инфекционный контроль и больничная эпидемиология (открывается в новой вкладке). Сальгадо и ее команда также протестировали медные покрытия стетоскопов, согласно статье 2017 года, опубликованной в Американском журнале инфекционного контроля , где исследователи обнаружили, что на стетоскопах с медным покрытием было значительно меньше бактерий. Фактически, 66% стетоскопов были полностью свободны от бактерий. Дальнейшие исследования продолжаются для проверки идеи меднения в других медицинских отделениях, особенно в тех местах, где пациенты более мобильны, чем в отделении интенсивной терапии. По словам Салдаго, также необходимо провести анализ затрат и результатов, чтобы сопоставить расходы на установку меди и экономию, полученную за счет предотвращения дорогостоящих инфекций.

В 2020 году двойное слепое рандомизированное контролируемое исследование показало, что перевязка ран после кесарева сечения бинтами с высоким содержанием меди может снизить риск инфекции в брюшной полости на 80% по сравнению с традиционными перевязками. Результаты были опубликованы в Европейском журнале акушерства, гинекологии и репродуктивной биологии (открывается в новой вкладке).

Зачищенные медные силовые кабели. (Изображение предоставлено Хосе А. Бернатом Басете через Getty Images)

Медь также играет огромную роль в электронике, и из-за ее изобилия и низкой цены исследователи работают над интеграцией металла во все большее число передовых устройств.

Фактически, медь может помочь в производстве футуристической электронной бумаги, носимых биосенсоров и другой «мягкой» электроники, сказал Венлонг Ченг, профессор химического машиностроения в Университете Монаш в Австралии. Ченг и его коллеги использовали медные нанопроволоки для создания «аэрогелевого монолита», материала с высокой пористостью, очень легкого и достаточно прочного, чтобы стоять самостоятельно, подобно сухой кухонной губке. В прошлом эти монолиты из аэрогеля изготавливались из золота или серебра, но медь является более экономичным вариантом.

Путем смешивания медных нанопроволок с небольшим количеством поливинилового спирта исследователи создали монолиты аэрогеля, которые могут превращаться в своего рода нарезаемую формуемую резину, проводящую электричество. Исследователи сообщили о своих выводах в 2014 году в журнале ACS Nano (откроется в новой вкладке). Конечным результатом может быть робот с мягким телом или медицинский датчик, который идеально сочетается с изогнутой кожей, сказал Ченг в интервью Live Science. В настоящее время он и его команда работают над созданием датчиков артериального давления и температуры тела из монолитов медного аэрогеля — еще один способ, с помощью которого медь может помочь контролировать здоровье человека.

Физики также проводили эксперименты с медью. В эксперименте 2014 года кусок меди стал самым холодным кубическим метром (35,3 кубических фута) на Земле, когда исследователи охладили его до 6 милликельвинов, или шеститысячных градуса выше абсолютного нуля (0 кельвинов). Это самое близкое к абсолютному нулю вещество такой массы и объема.

Исследователи из Итальянского национального института ядерной физики установили 880-фунтовую ракету. (400 кг) медный куб внутри контейнера, называемого криостатом, который специально разработан для того, чтобы предметы оставались очень холодными. Это первый криостат, или устройство для хранения вещей при низких температурах, способное хранить вещества так близко к абсолютному нулю. Эксперимент с ледяной медью был частью исследовательского проекта по изучению субатомных частиц, называемых нейтрино, и тому, почему материи намного больше, чем антиматерия во Вселенной.

Истории по теме

Медь также представляет интерес для ученых-аграриев. Исследователи из Корнельского университета изучали последствия дефицита меди в сельскохозяйственных культурах, особенно в пшенице. Пшеница является одним из важнейших продуктов питания в мире, и дефицит меди может привести как к снижению урожайности, так и к снижению плодородия сельскохозяйственных культур.

Исследователи изучали, как растения поглощают и перерабатывают медь. Они обнаружили в пшенице два белка, AtCITF1 и AtSPL7, которые жизненно важны для поглощения и доставки меди в репродуктивные органы пшеницы.0069 Министерство сельского хозяйства США (открывается в новой вкладке).

Ранние испытания показали, что когда медь и другие питательные вещества обогащаются в почве, а затем поглощаются пшеницей, урожайность увеличивается в семь раз. Хотя известно, что знания о меди и других полезных ископаемых полезны для здоровья и плодородия сельскохозяйственных культур, как и почему это происходит, не совсем понятно. Знания о том, почему медь полезна и как она действует в процессе роста и размножения растений, можно в дальнейшем использовать для выращивания таких культур, как рис, ячмень и овес, а также для внесения в эти культуры богатых минералами удобрений, содержащих медь, в почву, которая когда-то был непригоден для земледелия.

Эта статья была обновлена ​​9 марта 2022 г. участником Live Science Стефани Паппас. Дополнительный отчет автора Live Science Рэйчел Росс.

Дополнительная литература

• Американское онкологическое общество (открывается в новой вкладке) изучает исследования о меди и утверждает, что она может играть роль в профилактике или лечении рака.
• Агентство по охране окружающей среды предоставляет информацию о воздействии высоких концентраций меди и последствиях коррозии меди в бытовых трубах.
• Национальный ускоритель Томаса Джефферсона ( Лаборатория Джефферсона ) исследует историю и использование меди.

Библиография

» Медь: информация об элементе, свойства и использование. (открывается в новой вкладке)» Королевское химическое общество. По состоянию на 9 марта 2022 г.

« Польза для здоровья и риски, связанные с медью. (открывается в новой вкладке)» MedicalNewsToday. Обновлено в октябре 2017 г. 

» Медь (откроется в новой вкладке)».