उद्योग और निर्माण के विभिन्न क्षेत्रों में तांबे के उपयोग की विशेषताएं। तांबा - आवेदन

7. तांबे का उत्पादन, खनन और भंडार
8.

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में

इसकी कम प्रतिरोधकता के कारण, बिजली के तारों, तारों या अन्य कंडक्टरों के निर्माण के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तांबे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, मुद्रित तारों में। तांबे के तार, बदले में, ऊर्जा-बचत करने वाले इलेक्ट्रिक ड्राइव और बिजली ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में भी उपयोग किए जाते हैं। इन उद्देश्यों के लिए, धातु बहुत शुद्ध होनी चाहिए: अशुद्धियाँ तेजी से विद्युत चालकता को कम करती हैं। उदाहरण के लिए, तांबे में 0.02% एल्यूमीनियम की उपस्थिति इसकी विद्युत चालकता को लगभग 10% कम कर देती है।

गर्मी विनिमय

अन्य उपयोगी गुणवत्तातांबे की उच्च तापीय चालकता। यह इसे विभिन्न गर्मी हटाने वाले उपकरणों, ताप विनिमायकों में उपयोग करने की अनुमति देता है, जिसमें प्रसिद्ध कूलिंग, एयर कंडीशनिंग और हीटिंग रेडिएटर शामिल हैं।

पाइप उत्पादन के लिए

उच्च यांत्रिक शक्ति के कारण, लेकिन साथ ही मशीनिंग के लिए उपयुक्तता, तरल पदार्थ और गैसों के परिवहन के लिए परिपत्र क्रॉस सेक्शन के निर्बाध तांबे के पाइप का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: आंतरिक प्रणालीपानी की आपूर्ति, हीटिंग, गैस की आपूर्ति, एयर कंडीशनिंग सिस्टम और प्रशीतन इकाइयां। कई देशों में, तांबे के पाइप इन उद्देश्यों के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य सामग्री हैं: फ़्रांस, यूके और ऑस्ट्रेलिया में इमारतों को गैस आपूर्ति के लिए, यूके, यूएसए, स्वीडन और हांगकांग में पानी की आपूर्ति के लिए, यूके और स्वीडन में गरम करना।

रूस में, तांबे से बने पानी और गैस पाइप का उत्पादन राष्ट्रीय मानक GOST R 52318-2005 द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और इस क्षमता में उपयोग संघीय नियम संहिता SP 40-108-2004 द्वारा किया जाता है। इसके अलावा, तांबे और तांबे की मिश्र धातुओं से बनी पाइपलाइनों का व्यापक रूप से जहाज निर्माण और ऊर्जा में तरल पदार्थ और भाप के परिवहन के लिए उपयोग किया जाता है।

मिश्र

कॉपर आधारित मिश्र

तांबे का उपयोग करने वाली मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, जिनमें से सबसे व्यापक रूप से ऊपर वर्णित कांस्य और पीतल हैं। दोनों मिश्र हैं सामान्य नामसामग्री के एक पूरे परिवार के लिए, जिसमें टिन और जस्ता के अलावा निकल, बिस्मथ और अन्य धातुएं शामिल हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, तथाकथित तोप धातु की संरचना में, जो XVI-XVIII सदियों में। वास्तव में बनाते थे तोपखाने के टुकड़े, सभी तीन मूल धातुएं तांबा, टिन, जस्ता शामिल हैं; उपकरण के निर्माण के समय और स्थान से नुस्खा बदल गया। आजकल, यह अपने उच्च लचीलेपन के कारण संचयी गोला-बारूद में सैन्य मामलों में आवेदन पाता है, एक बड़ी संख्या कीपीतल का उपयोग बंदूक के मामले बनाने के लिए किया जाता है।

मशीन के पुर्जों के लिए, जस्ता, टिन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, आदि के साथ तांबे की मिश्र धातुओं का उपयोग उनकी अधिक ताकत के कारण किया जाता है: मिश्र धातुओं के लिए 30-40 kgf / mm² और व्यावसायिक रूप से शुद्ध तांबे के लिए 25-29 kgf / mm²। कॉपर मिश्र धातु गर्मी उपचार को स्वीकार नहीं करते हैं, और उनके यांत्रिक गुणों और पहनने के प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है रासायनिक संरचनाऔर संरचना पर इसका प्रभाव। कॉपर मिश्र धातुओं की लोच का मापांक। तांबा मिश्र धातुओं का मुख्य लाभ घर्षण का एक कम गुणांक है, जो कई मिश्र धातुओं के लिए उच्च लचीलापन और कई आक्रामक वातावरण और अच्छी विद्युत चालकता में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध है। घर्षण के गुणांक का मूल्य व्यावहारिक रूप से सभी तांबा मिश्र धातुओं के लिए समान है, जबकि यांत्रिक गुण और पहनने के प्रतिरोध, साथ ही जंग की स्थिति के तहत व्यवहार, मिश्र धातुओं की संरचना पर निर्भर करते हैं, और इसलिए संरचना पर। दो-चरण मिश्र धातुओं के लिए शक्ति अधिक होती है, और एकल-चरण वाले के लिए लचीलापन होता है। कॉपर-निकल मिश्र धातु का उपयोग सिक्के के लिए किया जाता है।

तथाकथित "एडमिरल्टी" मिश्र धातु सहित कॉपर-निकल मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से जहाज निर्माण और आक्रामक प्रभाव की संभावना से जुड़े अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। समुद्र का पानीअनुकरणीय संक्षारण प्रतिरोध के लिए।

कॉपर हार्ड सोल्डर का एक महत्वपूर्ण घटक है - 590-880 डिग्री सेल्सियस के पिघलने बिंदु के साथ मिश्र धातु, जिसमें अधिकांश धातुओं के लिए अच्छा आसंजन होता है और विभिन्न प्रकार के धातु भागों, विशेष रूप से भिन्न धातुओं को पाइपलाइन फिटिंग से तरल रॉकेट तक मजबूती से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है। इंजन

मिश्र धातु जहां तांबा महत्वपूर्ण है

ड्यूरल को एल्यूमीनियम और तांबे के मिश्र धातु के रूप में परिभाषित किया गया है।

आभूषण मिश्र

गहनों में, तांबे और सोने की मिश्र धातुओं का उपयोग अक्सर उत्पादों की विरूपण और घर्षण की ताकत बढ़ाने के लिए किया जाता है, क्योंकि शुद्ध सोना एक बहुत ही नरम धातु है और इन यांत्रिक प्रभावों के लिए प्रतिरोधी नहीं है।

तांबे के यौगिक

कॉपर ऑक्साइड का उपयोग बेरियम येट्रियम कॉपर ऑक्साइड YBa 2 Cu 3 O 7-δ के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के उत्पादन का आधार है। कॉपर का उपयोग कॉपर-ऑक्साइड विद्युत रासायनिक कोशिकाओं और बैटरी के उत्पादन के लिए किया जाता है।

अन्य अनुप्रयोगों

एसिटिलीन के पोलीमराइजेशन के लिए कॉपर सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला उत्प्रेरक है। इस वजह से, एसिटिलीन के परिवहन के लिए तांबे की पाइपलाइन का उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब पाइप सामग्री के मिश्र धातु में तांबे की मात्रा 64% से अधिक न हो।

वास्तुकला में तांबे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ताम्र पत्र की जंग प्रक्रिया के स्वत: बुझने के कारण पतली चादर तांबे से बनी छतें और अग्रभाग 100-150 वर्षों तक बिना किसी परेशानी के काम करते हैं। रूस में, छतों और अग्रभागों के लिए तांबे की चादरों का उपयोग संघीय नियम संहिता SP 31-116-2006 द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

नया अनुमान लगाया बड़े पैमाने पर आवेदनकॉपर नोसोकोमियल बैक्टीरियोट्रांसफर को कम करने के लिए चिकित्सा संस्थानों में जीवाणुनाशक सतहों के रूप में इसका उपयोग करने का वादा करता है: दरवाजे, हैंडल, पानी के वाल्व, रेलिंग, बेड रेल, काउंटरटॉप्स - वे सभी सतहें जिन्हें एक व्यक्ति का हाथ छूता है।

मैंगनीज

तांबे के गुण, जो प्रकृति में काफी बड़े डली के रूप में भी पाए जाते हैं, प्राचीन काल में लोगों द्वारा अध्ययन किए गए थे, जब इस धातु और इसकी मिश्र धातुओं से व्यंजन, हथियार, गहने और विभिन्न घरेलू उत्पाद बनाए जाते थे। कई वर्षों से इस धातु का सक्रिय उपयोग न केवल इसके विशेष गुणों के कारण है, बल्कि प्रसंस्करण में आसानी के कारण भी है। कॉपर, जो कार्बोनेट और ऑक्साइड के रूप में अयस्क में मौजूद होता है, काफी आसानी से कम हो जाता है, जो कि हमारे प्राचीन पूर्वजों ने करना सीखा था।

प्रारंभ में, इस धातु को पुनर्प्राप्त करने की प्रक्रिया बहुत ही आदिम दिखती थी: तांबे के अयस्क को केवल आग पर गर्म किया जाता था, और फिर तेजी से ठंडा किया जाता था, जिससे अयस्क के टुकड़े टूट जाते थे, जिससे तांबे को निकालना पहले से ही संभव था। इस तकनीक के आगे के विकास ने इस तथ्य को जन्म दिया कि उन्होंने हवा को आग में झोंकना शुरू कर दिया: इससे अयस्क को गर्म करने का तापमान बढ़ गया। फिर अयस्क का ताप विशेष डिजाइनों में किया जाने लगा, जो शाफ्ट भट्टियों का पहला प्रोटोटाइप बन गया।

तथ्य यह है कि तांबे का उपयोग प्राचीन काल से मानव जाति द्वारा किया जाता रहा है पुरातात्विक खोजजिसके परिणामस्वरूप इस धातु के उत्पाद पाए गए। इतिहासकारों ने स्थापित किया है कि पहले तांबे के उत्पाद 10 वीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व में दिखाई दिए थे, और इसे 8-10 हजार वर्षों के बाद सबसे अधिक सक्रिय रूप से खनन, संसाधित और उपयोग किया जाने लगा। स्वाभाविक रूप से, इस धातु के इस तरह के सक्रिय उपयोग के लिए पूर्वापेक्षाएँ न केवल अयस्क से इसके उत्पादन की सापेक्ष सादगी थीं, बल्कि इसके अद्वितीय गुण: विशिष्ट गुरुत्व, घनत्व, चुंबकीय गुण, विद्युत और विशिष्ट चालकता, आदि।

आजकल, सोने की डली के रूप में खोजना पहले से ही मुश्किल है, यह आमतौर पर अयस्क से निकाला जाता है, जिसे निम्न प्रकारों में विभाजित किया जाता है।

• बोर्नाइट - ऐसे अयस्क में तांबा 65% तक की मात्रा में समाहित हो सकता है।
• Chalcosine, जिसे कॉपर लस्टर भी कहा जाता है। ऐसे तांबे के अयस्क में 80% तक हो सकता है।
• कॉपर पाइराइट, जिसे च्लोकोपीराइट (30% सामग्री तक) भी कहा जाता है।
• कोवेलिन (64% तक सामग्री)।

कॉपर को कई अन्य खनिजों (मैलाकाइट, कपराइट, आदि) से भी निकाला जा सकता है। वे इसे अलग-अलग मात्रा में रखते हैं।

भौतिक गुण

कॉपर इन शुद्ध फ़ॉर्मएक धातु है जिसका रंग गुलाबी से लाल रंग में भिन्न हो सकता है।

धनात्मक आवेश वाले कॉपर आयनों की त्रिज्या निम्नलिखित मान ले सकती है:

• यदि समन्वय सूचकांक 6 से मेल खाता है - 0.091 एनएम तक;
• अगर यह सूचक 2 से मेल खाती है - 0.06 एनएम तक।

तांबे के परमाणु की त्रिज्या 0.128 एनएम है, और यह 1.8 eV की इलेक्ट्रॉन बंधुता की विशेषता भी है। जब एक परमाणु को आयनित किया जाता है, तो यह मान 7.726 से 82.7 eV तक मान ले सकता है।

कॉपर पॉलिंग स्केल पर 1.9 की इलेक्ट्रोनगेटिविटी के साथ एक संक्रमण धातु है। इसके अलावा, इसका ऑक्सीकरण राज्य विभिन्न मूल्यों पर ले सकता है। 20-100 डिग्री के तापमान पर, इसकी तापीय चालकता 394 डब्ल्यू / एम * के है। तांबे की विद्युत चालकता, जो केवल चांदी से अधिक है, 55.5-58 एमएस/एम की सीमा में है।

चूंकि तांबा संभावित श्रृंखला में हाइड्रोजन के दाईं ओर है, यह इस तत्व को पानी और विभिन्न अम्लों से विस्थापित नहीं कर सकता है। इसकी क्रिस्टल जाली में एक घन चेहरा-केंद्रित प्रकार होता है, इसका मान 0.36150 एनएम है। कॉपर 1083 डिग्री के तापमान पर पिघलता है, और इसका क्वथनांक 26570 है। भौतिक गुणतांबा भी अपना घनत्व निर्धारित करता है, जो 8.92 g/cm3 है।

उसके पास से यांत्रिक विशेषताएंऔर भौतिक संकेतकनिम्नलिखित भी ध्यान देने योग्य हैं:

• थर्मल रैखिक विस्तार - 0.00000017 इकाइयां;
• तन्यता ताकत जो तांबे के उत्पादों के अनुरूप होती है वह 22 kgf / mm2 है;
• ब्रिनेल पैमाने पर तांबे की कठोरता 35 किग्रा / मिमी 2 के मान से मेल खाती है;
• विशिष्ट गुरुत्व 8.94 g/cm3;
• लोच का मापांक 132,000 MN/m2 है;
• बढ़ाव मूल्य 60% है।

इस धातु के चुंबकीय गुण, जो पूरी तरह से चुंबकीय हैं, को पूरी तरह से अद्वितीय माना जा सकता है। भौतिक मापदंडों के साथ ये गुण हैं: विशिष्ट गुरुत्व, विशिष्ट चालकता और अन्य, जो विद्युत उत्पादों के निर्माण में इस धातु की व्यापक मांग को पूरी तरह से समझाते हैं। एल्युमिनियम में समान गुण होते हैं, जिसका उपयोग विभिन्न विद्युत उत्पादों: तारों, केबलों आदि के निर्माण में भी सफलतापूर्वक किया जाता है।

तन्य शक्ति के अपवाद के साथ, तांबे की विशेषताओं का मुख्य भाग बदलना लगभग असंभव है। इस संपत्ति को लगभग दो बार (420-450 एमएन / एम 2 तक) सुधारा जा सकता है अगर इस तरह के तकनीकी संचालन को सख्त किया जाता है।

रासायनिक गुण

तांबे के रासायनिक गुणों को आवर्त सारणी में उस स्थिति से निर्धारित किया जाता है, जहां इसकी क्रम संख्या 29 है और यह चौथी अवधि में स्थित है। उल्लेखनीय रूप से, यह महान धातुओं के साथ एक ही समूह में है। यह एक बार फिर उसकी विशिष्टता की पुष्टि करता है रासायनिक गुणजिन पर अधिक विस्तार से चर्चा की जानी चाहिए।

कम आर्द्रता की स्थिति में, तांबा व्यावहारिक रूप से रासायनिक गतिविधि नहीं दिखाता है। सब कुछ बदल जाता है अगर उत्पाद की विशेषता वाली स्थितियों में रखा जाता है उच्च आर्द्रताऔर कार्बन डाइऑक्साइड का उच्च स्तर। ऐसी परिस्थितियों में, तांबे का सक्रिय ऑक्सीकरण शुरू होता है: इसकी सतह पर एक हरी-भरी फिल्म बनती है, जिसमें CuCO3, Cu(OH)2 और विभिन्न सल्फर यौगिक होते हैं। ऐसी फिल्म, जिसे पेटिना कहा जाता है, धातु को और विनाश से बचाने का एक महत्वपूर्ण कार्य करती है।

उत्पाद के गर्म होने पर भी ऑक्सीकरण सक्रिय रूप से होने लगता है। यदि धातु को 375 डिग्री के तापमान तक गर्म किया जाता है, तो इसकी सतह पर कॉपर ऑक्साइड बनता है, यदि यह अधिक (375-1100 डिग्री) होता है, तो दो-परत का पैमाना होता है।

कॉपर उन तत्वों के साथ काफी आसानी से प्रतिक्रिया करता है जो हैलोजन समूह का हिस्सा हैं। यदि धातु को सल्फर वाष्प में रखा जाता है, तो वह प्रज्वलित होगी। उच्च डिग्रीवह सेलेनियम से रिश्तेदारी भी दिखाता है। कॉपर उच्च तापमान पर भी नाइट्रोजन, कार्बन और हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

ध्यान विभिन्न पदार्थों के साथ कॉपर ऑक्साइड की बातचीत के योग्य है। इसलिए, जब यह सल्फ्यूरिक एसिड के साथ बातचीत करता है, तो सल्फेट और शुद्ध कॉपर बनता है, हाइड्रोब्रोमिक और हाइड्रोआयोडिक एसिड - कॉपर ब्रोमाइड और आयोडाइड के साथ।

क्षार के साथ कॉपर ऑक्साइड की प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप कप्रेट बनता है, अलग दिखता है। तांबे का उत्पादन, जिसमें धातु मुक्त अवस्था में कम हो जाती है, कार्बन मोनोऑक्साइड, अमोनिया, मीथेन और अन्य सामग्रियों का उपयोग करके किया जाता है।

कॉपर, जब लोहे के लवण के घोल के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो घोल में चला जाता है, जबकि लोहा कम हो जाता है। इस तरह की प्रतिक्रिया का उपयोग विभिन्न उत्पादों से जमा तांबे की परत को हटाने के लिए किया जाता है।

एक- और दो-वैलेंट तांबा अत्यधिक स्थिर जटिल यौगिक बनाने में सक्षम है। ऐसे यौगिक डबल कॉपर लवण और अमोनिया मिश्रण हैं। इन दोनों का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

तांबे के अनुप्रयोग

तांबे, साथ ही एल्यूमीनियम का उपयोग, जो इसके गुणों में सबसे समान है, सर्वविदित है - यह केबल उत्पादों का उत्पादन है। तांबे के तारों और केबलों को कम विद्युत प्रतिरोध और विशेष विशेषता है चुंबकीय गुण. केबल उत्पादों के उत्पादन के लिए, उच्च शुद्धता वाले तांबे के प्रकारों का उपयोग किया जाता है। यदि इसकी संरचना में थोड़ी मात्रा में बाहरी धातु की अशुद्धियों को भी जोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए, केवल 0.02% एल्यूमीनियम, तो मूल धातु की विद्युत चालकता 8-10% कम हो जाएगी।

निम्न और इसकी उच्च शक्ति, साथ ही सुसाइड करने की क्षमता विभिन्न प्रकार केयांत्रिक प्रसंस्करण - ये ऐसे गुण हैं जो इससे पाइप का उत्पादन करना संभव बनाते हैं जो गैस, गर्म और परिवहन के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किए जाते हैं ठंडा पानी, जोड़ा। यह कोई संयोग नहीं है कि अधिकांश यूरोपीय देशों में आवासीय और प्रशासनिक भवनों के इंजीनियरिंग संचार के हिस्से के रूप में ऐसे पाइपों का उपयोग किया जाता है।

कॉपर, इसकी असाधारण उच्च विद्युत चालकता के अलावा, गर्मी को अच्छी तरह से संचालित करने की क्षमता से अलग है। इस संपत्ति के कारण, इसे निम्नलिखित प्रणालियों के भाग के रूप में सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है:

• गर्मी पाइप;
• कूलर व्यक्तिगत कंप्यूटर के तत्वों को ठंडा करते थे;
• हीटिंग और एयर कूलिंग सिस्टम;
• विभिन्न उपकरणों (हीट एक्सचेंजर्स) में हीट पुनर्वितरण प्रदान करने वाली प्रणालियाँ।

धातु संरचनाएं, जिनमें तांबे के तत्वों का उपयोग किया जाता है, न केवल उनके कम वजन से, बल्कि उनके असाधारण सजावटी प्रभाव से भी प्रतिष्ठित हैं। यही उनके कारण हुआ है सक्रिय उपयोगवास्तुकला में, साथ ही विभिन्न आंतरिक तत्वों को बनाने के लिए।

देशी तत्वों के वर्ग से एक खनिज। एक प्राकृतिक खनिज में Fe, Ag, Au, As तथा अन्य तत्व अशुद्धि के रूप में अथवा Cu के साथ ठोस विलयन बनाते हुए पाये जाते हैं। साधारण पदार्थ कॉपर सोने की एक तन्य संक्रमण धातु है गुलाबी रंग(ऑक्साइड फिल्म के अभाव में गुलाबी)। अयस्क और कम गलनांक से प्राप्त करने के लिए इसकी तुलनात्मक उपलब्धता के कारण मनुष्य द्वारा व्यापक रूप से महारत हासिल करने वाली पहली धातुओं में से एक। यह सात धातुओं में से एक है आदमी के लिए जाना जाता हैअति प्राचीन काल से। कॉपर सभी उच्च पौधों और जानवरों के लिए एक आवश्यक तत्व है।

यह सभी देखें:

संरचना

क्यूबिक सिनगनी, हेक्साऑक्टाहेड्रल प्रकार की समरूपता m3m, क्रिस्टल संरचना - घन चेहरा-केंद्रित जाली। मॉडल कोनों में आठ परमाणुओं का घन है और चेहरे के केंद्र में छह परमाणु स्थित हैं (6 चेहरे)। इसका प्रत्येक परमाणु क्रिस्टल लैटिस 12 की एक समन्वय संख्या है। देशी तांबा प्लेट, स्पंजी और ठोस द्रव्यमान, फिलामेंटस और तार समुच्चय के साथ-साथ क्रिस्टल, जटिल जुड़वाँ, कंकाल क्रिस्टल और डेन्ड्राइट के रूप में होता है। सतह को अक्सर "कॉपर ग्रीन" (मैलाकाइट), "कॉपर ब्लू" (अज़ुराइट), कॉपर फॉस्फेट और इसके द्वितीयक परिवर्तन के अन्य उत्पादों की फिल्मों से ढका जाता है।

गुण

कॉपर एक सुनहरा-गुलाबी तन्य धातु है, जो जल्दी से हवा में एक ऑक्साइड फिल्म से ढक जाता है, जो इसे एक विशिष्ट तीव्र पीला-लाल रंग देता है। प्रकाश में तांबे की पतली फिल्मों का रंग हरा-नीला होता है।

ऑस्मियम, सीज़ियम और सोने के साथ, तांबा चार धातुओं में से एक है जिसका एक अलग रंग होता है जो अन्य धातुओं के ग्रे या चांदी से अलग होता है। इस रंग की छाया को भरे हुए तीसरे और आधे-खाली चौथे के बीच इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण की उपस्थिति से समझाया गया है। परमाणु ऑर्बिटल्स: उनके बीच ऊर्जा अंतर नारंगी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। सोने के विशिष्ट रंग के लिए वही तंत्र जिम्मेदार है।

कॉपर में एक उच्च तापीय और विद्युत चालकता है (यह चांदी के बाद धातुओं के बीच विद्युत चालकता में दूसरे स्थान पर है)। 20 डिग्री सेल्सियस पर विद्युत चालकता: 55.5-58 एमएसएम/एम। कॉपर में प्रतिरोध का एक अपेक्षाकृत बड़ा तापमान गुणांक है: 0.4%/डिग्री सेल्सियस और एक विस्तृत तापमान सीमा पर कमजोर रूप से तापमान पर निर्भर करता है। कॉपर प्रतिचुंबकीय है।

कई तांबे के मिश्र धातु हैं: पीतल - जस्ता के साथ, कांस्य - टिन और अन्य तत्वों के साथ, कप्रोनिक्ल - निकल और अन्य के साथ।

भंडार और उत्पादन

पृथ्वी की पपड़ी (क्लार्क) में तांबे की औसत सामग्री (4.7-5.5) 10 −3% (द्रव्यमान द्वारा) है। समुद्र और नदी के पानी में, तांबे की मात्रा बहुत कम है: क्रमशः 3·10 −7% और 10 −7% (द्रव्यमान द्वारा)। के सबसेतांबे के अयस्क का खनन किया जाता है खुला रास्ता. अयस्क में तांबे की मात्रा 0.3 से 1.0% तक होती है। विशेषज्ञों के अनुसार, 2000 में विश्व भंडार 954 मिलियन टन था, जिसमें से 687 मिलियन टन सिद्ध भंडार थे, रूस में कुल का 3.2% और पुष्टि किए गए विश्व भंडार का 3.1% था। इस प्रकार, खपत की वर्तमान दर पर, तांबे का भंडार लगभग 60 वर्षों तक चलेगा।
तांबा प्राप्त होता है तांबा अयस्कऔर खनिज। कॉपर प्राप्त करने की मुख्य विधियाँ पायरोमेटालर्जी, हाइड्रोमेटालर्जी और इलेक्ट्रोलिसिस हैं। पायरोमेटालर्जिकल विधि में सल्फाइड अयस्कों से तांबा प्राप्त करना शामिल है, उदाहरण के लिए, च्लोकोपीराइट CuFeS 2। हाइड्रोमेटालर्जिकल विधि में तनु सल्फ्यूरिक एसिड या अमोनिया समाधान में तांबे के खनिजों को भंग करना शामिल है; धातु के लोहे द्वारा परिणामी विलयन से तांबे को विस्थापित किया जाता है।

मूल

तांबे की छोटी डली

आमतौर पर, कैल्साइट, नेटिव सिल्वर, क्यूप्राइट, मैलाकाइट, अज़ुराइट, ब्रोचैनटाइट और अन्य खनिजों के सहयोग से कुछ कॉपर सल्फाइड जमा के ऑक्सीकरण क्षेत्र में देशी कॉपर बनता है। देशी तांबे के व्यक्तिगत संचय का द्रव्यमान 400 टन तक पहुँच जाता है। देशी तांबे के बड़े औद्योगिक भंडार, अन्य तांबा-युक्त खनिजों के साथ, तब बनते हैं जब ज्वालामुखीय चट्टानें (डायबेसेस, मेलाफायर) हाइड्रोथर्मल समाधान, ज्वालामुखीय वाष्प और वाष्पशील तांबे के यौगिकों में समृद्ध गैसों के संपर्क में आती हैं (उदाहरण के लिए, लेक सुपीरियर जमा, यूएसए) ).
देशी तांबा तलछटी चट्टानों में भी पाया जाता है, मुख्य रूप से क्यूप्रस सैंडस्टोन और शेल्स में।
देशी तांबे के सबसे प्रसिद्ध जमा संयुक्त राज्य अमेरिका में (एरिज़ोना और यूटा राज्यों में किविनो प्रायद्वीप पर) ट्यूरिन माइंस (उरल), द्ज़ेज़काज़गांस्को (कजाकिस्तान) हैं।

आवेदन

इसकी कम प्रतिरोधकता के कारण, बिजली के तारों, तारों या अन्य कंडक्टरों के निर्माण के लिए इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में तांबे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, मुद्रित तारों में। तांबे के तार, बदले में, ऊर्जा-बचत करने वाले इलेक्ट्रिक ड्राइव और बिजली ट्रांसफार्मर की वाइंडिंग में भी उपयोग किए जाते हैं।
तांबे का एक अन्य उपयोगी गुण इसकी उच्च तापीय चालकता है। यह इसे विभिन्न गर्मी हटाने वाले उपकरणों, ताप विनिमायकों में उपयोग करने की अनुमति देता है, जिसमें प्रसिद्ध कूलिंग, एयर कंडीशनिंग और हीटिंग रेडिएटर शामिल हैं।
तांबे का उपयोग करने वाली मिश्र धातु प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, जिनमें से सबसे व्यापक रूप से ऊपर वर्णित कांस्य और पीतल हैं। दोनों मिश्र धातु सामग्री के एक पूरे परिवार के लिए सामान्य नाम हैं जिनमें टिन और जस्ता के अलावा निकल, बिस्मथ और अन्य धातुएं शामिल हो सकती हैं।
गहनों में, तांबे और सोने की मिश्र धातुओं का उपयोग अक्सर उत्पादों की विरूपण और घर्षण की ताकत बढ़ाने के लिए किया जाता है, क्योंकि शुद्ध सोना बहुत नरम धातु है और इन यांत्रिक प्रभावों के लिए प्रतिरोधी नहीं है।
इंट्रोहॉस्पिटल बैक्टीरियोट्रांसफर को कम करने के लिए चिकित्सा संस्थानों में जीवाणुनाशक सतहों के रूप में तांबे का अनुमानित नए बड़े पैमाने पर उपयोग का वादा किया गया है: दरवाजे, हैंडल, पानी बंद वाल्व, रेलिंग, बेड रेल, काउंटरटॉप्स - सभी सतहें जो एक व्यक्ति का हाथ छूती हैं।

कॉपर (संलग्न। कॉपर) - घन

वर्गीकरण

अरे सीआईएम Ref1.1

स्ट्रंज (8वां संस्करण)	1/ए.01-10
निकेल-स्ट्रुन्ज़ (10वां संस्करण)	1.एए.05
दाना (सातवां संस्करण)	1.1.1.3
दाना (आठवां संस्करण)	1.1.1.3

कॉपर एक सुनहरी-गुलाबी रंग की नमनीय धातु है, जो अपने शुद्ध रूप में सोने या चांदी की डली की तुलना में अधिक बार प्रकृति में पाई जाती है। लेकिन ज्यादातर तांबे का खनन तांबे के अयस्कों - प्राकृतिक खनिज संरचनाओं से किया जाता है। कॉपर सबसे अधिक सल्फाइड अयस्कों में पाया जाता है। ऑक्सीकरण क्षेत्रों में, कॉपर अधिकांश सिलिकेट, कार्बोनेट और ऑक्साइड में पाया जाता है। कॉपर तलछटी चट्टानों में भी पाया जाता है: शेल्स और क्यूप्रस सैंडस्टोन।

आधुनिक विज्ञान तांबे युक्त 200 से अधिक खनिजों को जानता है। उद्योग में, सल्फेट्स से निकाली गई धातु का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जिसमें शामिल हैं:

चालकोसिन (79% तांबा);

बोर्नाइट (65% तक);

च्लोकोपीराइट, या कॉपर पाइराइट्स (लगभग 35%)।

कॉपर-निकल यौगिकों में कॉपर भी पाया जाता है। उनमें से सबसे प्रसिद्ध क्यूबनाइट (45% तांबे तक) है। ऑक्सीकृत अयस्कों में से, यह क्यूप्राइट (88%), मैलाकाइट (58% तक), अज़ुराइट (56% तक) को ध्यान देने योग्य है। कभी-कभी देशी तांबे के भंडार होते हैं।

तांबे के गुण और प्रकार

कॉपर मनुष्य द्वारा उपयोग की जाने वाली पहली धातुओं में से एक है। रासायनिक प्रतीक Cu (कप्रम) है। इस धातु में उच्च तापीय चालकता, संक्षारण प्रतिरोध और विद्युत चालकता है। कॉपर पिघलता है कम तामपानपूरी तरह से टांका लगाने योग्य, धातु को काटना और संसाधित करना आसान है।

कुछ तांबे के यौगिक मनुष्यों के लिए विषैले हो सकते हैं। पानी और भोजन में तांबे का ऊंचा स्तर यकृत और पित्ताशय की थैली के रोग पैदा कर सकता है। तांबे के खनन के बाद छोड़ी गई खदानें विषाक्त पदार्थों का स्रोत बन जाती हैं। उदाहरण के लिए, एक पूर्व तांबे की खदान के गड्ढे में बनी लेक बर्कले पिट को दुनिया की सबसे जहरीली झील माना जाता है। लेकिन, जीवाणुनाशक गुणकॉपर अनुपातिक रूप से अधिक है। यह साबित हो चुका है कि कॉपर इन्फ्लूएंजा वायरस से लड़ने में मदद करता है, स्टेफिलोकोसी को नष्ट करता है।

शुद्ध तांबे का उद्योग में शायद ही कभी उपयोग किया जाता है। मिश्र धातुओं का अधिक उपयोग पाया गया:

पीतल (तांबा और जस्ता का एक मिश्र धातु);

कांस्य (टिन के साथ);

बैबिट्स (लीड के साथ);

Melchior (निकल के साथ);

ड्यूरल (एल्यूमीनियम के साथ);

आभूषण मिश्र धातु (सोने के साथ)।

तांबे का जमा और खनन

अधिकांश बड़ी जमादुनिया में तांबा चिली में स्थित है - यह एस्कोनिडा खदान है। यहां देशी तांबे के विशाल भंडार खोजे गए हैं।

अन्य प्रमुख जमा:

किविनो प्रायद्वीप (यूएसए, मिशिगन) पर खान;

चिली में मेरा "चुकिकामाता" (प्रति वर्ष 600 हजार टन तक);

मेरा "कोरोकोरो" बोलीविया;

गुमीशेव्स्की खदान ( मध्य यूराल, रूस) - अब थक गया;

लेविखा नदी की घाटी (मध्य उराल, रूस);

मैसिव गैब्रो (इटली)।

यूएस जियोलॉजिकल सर्वे के अनुसार, तांबे के सबसे बड़े भंडार चिली के हैं। इसके बाद अमेरिका, रूस, पेरू और मैक्सिको का नंबर आता है।

कॉपर खनन के तरीके:

खुला;

हाइड्रोमेटालर्जिकल - जब तांबे को सल्फ्यूरिक एसिड के कमजोर समाधान के साथ चट्टान से लीच किया जाता है।

पाइरोमेटालर्जिकल - में कई चरण होते हैं (संवर्धन, भूनना, मैट से पिघलना, उड़ाना और शोधन)।

तांबे का प्रयोग

तांबा सबसे महत्वपूर्ण अलौह धातुओं में से एक है, जिसका मानव जीवन के लगभग सभी क्षेत्रों में उपयोग पाया गया है।

विद्युत उद्योग (तार, तार)।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग (स्टार्टर, पावर विंडो, रेडिएटर, कूलर, बियरिंग्स)

जहाज निर्माण (पतवार चढ़ाना)।

निर्माण (पाइप, पाइपलाइन, छत और आवरण सामग्री, बाथटब, नल, सिंक)।

कला में ( जेवर, मूर्तियाँ, सिक्का)।

घरेलू (एयर कंडीशनर, माइक्रोवेव, सिक्के, खाद्य योजक, संगीत वाद्ययंत्र)।

स्टैच्यू ऑफ लिबर्टी, वैसे, तांबे से बनी है। इसके निर्माण में करीब 80 टन धातु लगी थी। और नेपाल में तांबे को एक पवित्र धातु माना जाता है।

तांबे के गुण

कॉपर एक संक्रमण तत्व है और इसमें अधूरे इलेक्ट्रॉन के गोले के साथ एक परमाणु होता है, इसलिए इसकी एक परिवर्तनशील वैधता होती है और यह मोनो- और द्विसंयोजक यौगिक बनाता है।
तांबे का गलनांक 1083°C है, क्वथनांक 2600°C है; 1000 ° C पर वाष्प का दबाव 8.6 * 10v-5 मिमी Hg है। कला। कॉपर में उच्च विद्युत चालकता (विद्युत प्रतिरोध 1.68 माइक्रोह्म*सेमी) और तापीय चालकता (0.941 कैलोरी/सेमी*डिग्री*सेकंड) होती है।
शुष्क हवा पर वायु - दाबऔर कमरे का तापमान तांबे के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। जब ऑक्सीजन वातावरण में 200 ° C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो तांबा ऑक्सीकृत हो जाता है, और इसमें ऑक्सीजन (Cu2O) की उपस्थिति में प्रतिक्रिया होती है

Cu2O + H2 ⇔ 2Cu + H2O।

जल वाष्प, कम प्रसार दर के कारण, कई हजार वायुमंडल के क्रम का दबाव बनाता है और सूक्ष्म बुलबुले के गठन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप तांबा स्पंजी और भंगुर हो जाता है (तथाकथित "हाइड्रोजन रोग")। शुद्ध तांबे में नाइट्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड नहीं घुलते हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड युक्त आर्द्र हवा तांबे की सतह पर कार्य करती है, जिससे उस पर बेसिक कॉपर कार्बोनेट की एक हरी परत बन जाती है।

शुद्ध तांबे का अनुप्रयोग

इसकी उच्च विद्युत और तापीय चालकता, पर्याप्त लचीलापन और यांत्रिक शक्ति के कारण, शुद्ध तांबा इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक सामग्रियों में से एक है। इसका उपयोग शक्तिशाली जनरेटर लैंप के लिए इलेक्ट्रोड के निर्माण के लिए किया जाता है, जबकि तांबे में शामिल होना चाहिए न्यूनतम राशिऑक्सीजन और अशुद्धियाँ जो इसकी विद्युत और तापीय चालकता को कम करती हैं - क्रोमियम, वैनेडियम, मैंगनीज, टाइटेनियम, जिरकोनियम, नाइओबियम, आदि।
इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में उपयोग किए जाने वाले वैक्यूम उपकरणों और उपकरण के कई हिस्से शुद्ध तांबे से बने होते हैं। इस तरह के तांबे की शुद्धता, निर्धारित की जाने वाली अशुद्धियों के अंतर से, कम से कम 99.999% Cu होनी चाहिए।
जैसा कि ज्ञात है, कई पायरोमेटालर्जिकल चरणों के परिणामस्वरूप, तथाकथित ब्लिस्टर या कन्वर्टर कॉपर प्राप्त होता है, जो संसाधित कच्चे माल की संरचना के आधार पर 97.5 (MK-5) से 99.2% (MK) तक होता है। -1) तांबा। MK-1 ग्रेड कॉपर में 5*10v-2% Sb, 5*10v-3% Bi और 2*10v-1% Ni और अन्य अशुद्धियाँ होती हैं। ऐसा तांबा उपयुक्त नहीं है तकनीकी उपयोगउपरोक्त क्षेत्रों में और इसलिए यह पहले ऑक्सीडेटिव और फिर इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग के अधीन है।
ऑक्सीडेटिव रिफाइनिंग के बाद, रेड कॉपर प्राप्त होता है, जिसे आगे रिफाइनिंग के लिए एनोड में डाला जाता है।
एनोड कॉपर (99.2-99.8% Cu) में निम्नलिखित मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं: 5*10v-1-3*10v-2% Ni; 1.2*10v-1% अस; 2*10v-1% एसबी; 15*10in-1%S; 7*10w-3% द्वि; 3*10v-2% एसई; 1*10w-2% फ़े; 8*10w-2% पंजाब; 5*10v-3% Zn; 3*10v-3-15*10v-3% टीएल; 5*10v-2% एस.एन.; 2*10w-1% O2; 4*10w-2% एयू; 3-10v-1% एजी।
एनोड कॉपर के इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग के दो लक्ष्य हैं:
1) पर्याप्त उच्च शुद्धता (99.95% Cu तक) का तांबा प्राप्त करना, जो विद्युत उद्योग की कई आवश्यकताओं और उच्च गुणवत्ता वाले मिश्र धातुओं के उत्पादन को पूरा करता है;
2) तांबे से कीमती धातुओं और अर्धचालक तत्वों - सेलेनियम और टेल्यूरियम का निष्कर्षण।

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