Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

Большая Советская Энциклопедия

В зависимости от минерального состава, крупности зёрен минералов, характера взаимного их прорастания и других факторов выделяется несколько технологических сортов М. р., которые по химическому составу и наличию в них сульфидов, окислов, карбонатов и сульфатов меди подразделяются на следующие природные типы: сульфидные, окисленные и смешанные. Главное значение имеют сульфидные руды, дающие 90 % мирового производства меди.

М. р., как правило, являются комплексными: наряду с нерудными минералами (кварцем, серицитом, баритом и другими) в них содержится пирит, часто пирротин, сульфиды цинка, свинца, никеля, кобальта, молибдена, сурьмы и т. д., а также примеси рассеянных элементов: Cd, Se, Te, Ga, Tl, Ge, In, Re и другие. Указанные сопутствующие компоненты (в том числе и S в сульфидах) представляют собой значительную ценность (до 50 % стоимости меди, извлекаемой из М. р.).

По текстурным особенностям выделяются руды массивные (обычно богатые) с содержанием меди выше 3 %, пригодные для непосредственной металлургической плавки (при непромышленном содержании других металлов), и прожилково-вкрапленные (рядовые 1—2 % и бедные 0,4—1,0 %), подвергаемые обычно обогащению методом коллективной или селективной флотации нередко с предварительным применением тяжёлых суспензий. Всё шире используется гидрометаллургический способ переработки бедных, особенно окисленных, руд с применением различных экстрагирующих реагентов.

По условиям образования, морфологии рудных тел и веществ, составу выделяется несколько промышленных типов М. р. (см. таблицу).

Главнейшие типы медных руд

Промышлен- ные типы руд	Генезис месторож- дений	Основные формы рудных тел	Среднее содержание меди в добываемых медных рудах, %	Сопутствующие компоненты
главные	второстепен- ные
Прожилково- вкрапленные (медно-пор- фировые и медно-молиб- деновые)	Плутоно- генные ги- дротерма- льные (кварцево- го параге- незиса)	Штокверки и рудные столбы	0,3—2,0	S, Mo, Au	Ag, Re, рассеянные элементы
Медистые песчаники и сланцы	Осадочные или телете- рмальные	Пластовые залежи	1,5—6,0	Pb,Au,S	Zn,Co,Re, рассеянные элементы
Медноколче- данные	Вулкано- генно-мета- соматичес- кие и вул- каногенно- осадочные	Линзообраз- ные и гнез- дообразные залежи	1,5—8,0	S,Zn,Au,барит	Ag и рассеянные элементы
Медно-нике- левые (суль- фидные)	Ликвацио- нные	Пластовые залежи, ли- нзы и секу- щие жилы массивных и вкраплен- ных руд	1—2 и выше	Ni,Co,S, металлы платино- вой груп- пы	Ag,Au,рассеянные элементы
Полиметал- лические	Плутоноге- нные и ву- лканоген- ные гидро- термаль- ныные (су- льфидного парагенезиса)	Штоки,тру- бы,зоны,жи- лы массив- ных и вкра- пленных руд	0,5—4,0	Pb, Zn, S	Au, Ag, Ba, рассеянные элементы
Жильные кварц-суль- фидные	Плутоноге- нные гид- ротермаль- ные(квар- цевого па- рагенези- са)	Жилы, жильные зоны	2—5	Pb, Zn, Au, S	Ag, рассеянные элементы
Скарновые	Контакто- во-метасо- матичес- кие	Приконтак- товые, плас- товые и се- кущие зале- жи , линзы и гнёзда	2—3 и выше	Au, Mo, Co, Fe, S	Ag, рассеянные элементы
Прочие типы руд (медно- ванадиевые, медно- кобальтовые, медно- висмутовые, медно- железные, медно- золотые и другие)	Эндоген- ные (раз- личного генезиса)	Разнообра- ные формы (чаще жилы, зоны, плас- тообразные)	0,5—2	V, Co, W, Mo, Sn, Au, S и другие	Ag, редкие и рассеянные элементы

Первое место по запасам и добыче меди (свыше 60 % разведанных запасов и 40 % мировой добычи без социалистических стран) занимают прожилково-вкрапленные руды. Они широко распространены во многих странах: в СССР (Коунрад, Алмалык, Каджаран), Болгарии, Венгрии, Чили (Чукикамата и др.), США (Бингем и др.), Канаде (Валли-Коппер) и других. Вторым крупным источником для получения меди являются медистые песчаники и сланцы, заключающие в себе около 30 % мировых разведанных запасов и 20 % мировой добычи металла (без социалистических стран). Крупнейшие месторождения этого типа расположены в СССР (Джезказган, Удокан), в Замбии и Заире (см. Меденосный пояс Центральной Африки). Важную роль играют медноколчеданные руды (свыше 5 % разведанных запасов меди мира без социалистич. стран). Такие месторождения имеются в СССР (Урал), в Испании (Рио-Тинто), в Югославии (Бор), Турции (Эргани-Маден) и других странах. Медно-никелевые месторождения (10 % разведанных запасов меди без социалистических стран) разрабатываются главным образом для получения никеля (в СССР — Норильская и Кольская группы месторождений; за рубежом: в Канаде — Садбери, в США — Аляска, Стиллуотер). Медьсодержащие полиметаллические (свинцово-цинково-медные) руды широко распространены во всём мире. Скарновые медные руды, генетически связанные с умеренно кислыми гранитоидами, жильные и другие типы месторождений в общем балансе запасов и мировой добычи меди имеют второстепенное значение. Основными производителями меди в капиталистическом мире являются (на начало 1973; производство меди в концентрате, в тысячах т ): США (1490), Замбия (717), Чили (716), Канада(708) и Заир (428), общая доля которых в мировом производстве этого металла (без социалистических стран) составляет более 81 %. См. также Медь .

Лит.: Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям медных руд, М., 1961; Минеральные ресурсы промышленно развитых капиталистических и развивающихся стран, М., 1973.

А. С. Богатырёв.

Медные сплавы

Ме'дные спла'вы , сплавы на основе меди. М. с. — первые металлические сплавы, созданные человеком (см. Бронзовый век ). Примерно до сер. 20 в. по мировому производству М. с. занимали 1-е место среди сплавов цветных металлов, уступив его затем алюминиевым сплавам. Со многими элементами медь образует широкие области твёрдых растворов замещения, в которых атомы добавки занимают места атомов меди в гранецентрированной кубической решётке. Медь в твёрдом состоянии растворяет до 39 % Zn, 15,8 % Sn, 9,4 % Al, a Ni — неограниченно. При образовании твёрдого раствора на основе меди растут её прочность и электросопротивление, снижается температурный коэффициент электросопротивления, может значительно повыситься коррозионная стойкость, а пластичность сохраняется на достаточно высоком уровне. При добавлении легирующего элемента свыше предела растворимости образуются соединения, в частности электронные, т. е. характеризующиеся определённой электронной концентрацией (отношением суммарного числа валентных электронов к числу атомов, которое может быть равно ³ /₂ , ²¹ /₁₃ или ⁷ /₄ ). Этим соединениям условно приписывают формулы CuZn, Cu₅ Sn, Cu₃₁ Sn₈ , Cu₉ Al₄ , CuBe и другие. В многокомпонентных М. с. часто присутствуют сложные металлические соединения неустановленного состава, которые значительно твёрже, чем раствор на основе меди, но весьма хрупки (обычно в двухфазных и многофазных М. с. доля их в структуре намного меньше, чем твёрдого раствора на основе меди).

М. с. получают сплавлением меди с легирующими элементами или с промежуточными сплавами — лигатурами, содержащими легирующие элементы. Для раскисления (восстановления окислов) широко применяют введение в расплав малых добавок фосфора (десятые доли %). М. с. подразделяют на деформируемые и литейные. Из деформируемых М. с. отливают (в изложницы или непрерывным методом) круглые и плоские слитки, которые подвергают горячей и холодной обработке давлением: прокатке, прессованию через матрицу или волочению для производства листов, лент, прутков, профилей, труб и проволоки. М. с. хорошо обрабатываются давлением, и деформированные полуфабрикаты составляют основную долю всего объёма их производства. Литейные М. с. обладают хорошими литейными свойствами, из них отливкой в земляные и металлические формы получают фасонные детали, а также декоративно-прикладные изделия и скульптуру (см. Бронза в искусстве).

Механические свойства М. с. изменяются в широких пределах при холодной обработке давлением и при отжиге. Холодной деформацией можно увеличить твёрдость и предел прочности М. с. в 1,5—3 раза при одновременном снижении пластичности (см. Наклёп ), а последующий рекристаллизационный отжиг позволяет частично или полностью (в зависимости от температуры и его продолжительности) восстановить исходные (до деформации) свойства (см. Термическая обработка ). Смягчающий отжиг М. с. после холодной обработки давлением проводят при 600—700 °С. Большинство М. с. не подвергают упрочняющей термической обработке (закалке и старению), так как эта обработка или в принципе невозможна, если сплав при всех температурах однофазен, или величина упрочнения очень мала. Для создания термически упрочняемых М. с. используют такие легирующие элементы, которые образуют с медью или между собой интерметаллические соединения (например, CuBe, NiBe, Ni₃ Al), растворимость которых в твёрдом растворе на базе меди с понижением температуры уменьшается. При закалке таких сплавов образуется пересыщенный твёрдый раствор, из которого при искусственном старении выделяются дисперсные интерметаллические соединения, упрочняющие М. с.

М. с. подразделяют на латуни , бронзы и медно-никелевые сплавы . В латунях главной добавкой является цинк, в бронзах — любой элемент, кроме цинка и никеля. Промышленные марки выпускаемых в СССР

М. с. начинаются с первых букв их названий — Л (латуни), Бр. (бронзы) и М (медно-никелевые сплавы). Легирующие элементы обозначают следующими буквами: А — алюминий, Н — никель, О — олово, Ц — цинк, С — свинец, Ж — железо, Мц — марганец, К — кремний, Ф — фосфор, Т — титан. В марке простой (двойной) латуни цифры указывают ср. содержание меди. Например, латунь Л90 содержит 90 % Cu и 10 % Zn. В марке многокомпонентной латуни первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие — легирующих элементов. Например, латунь ЛАН59-3-2 содержит 59 % Cu, 3 % Al и 2 % Ni (остальное цинк). В марках бронз и медно-никелевых сплавов буквы и соответствующие им цифры указывают содержание легирующих элементов. Например, бронза Бр. АЖМц10-3-1,5 содержит 10 % Al, 3 % Fe и 1,5 % Mn. Буква Л в конце марки М. с. обозначает, что он предназначен для фасонного литья (например, ЛК80-3Л). Состав, типичные механические свойства и примерное назначение М. с. приведены в таблицах 1—3. Все М. с. отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии. Кислород при комнатной температуре не действует на М. с.; окись углерода с ними не реагирует. Незагрязнённый пар, сухой или влажный действует на бронзы очень слабо. Сероводород уже при незначительной влажности и особенно при повышенных температурах сильно реагирует с М. с. Азотная и соляная кислоты действуют на латуни и оловянные бронзы очень сильно, серная — значительно слабее.

Таблица 1. — Состав, типичные механические свойства^* и назначение латуней (1 Мн/м² » 0,1 кгс/мм² )

Марка сплава	Состав	Предел прочности sb , Мн/м2	Относительное удлинение d, %	Твердость HB , Мн/м2	Примерное назначение
Л96	95—97% Cu, остальное Zn	240	50	470	Радиаторные трубки
Л90	88—91% Cu, остальное Zn	260	45	530	Листы и ленты для плакировки
Л80	79—81% Cu, остальное Zn	320	52	540	Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны
Л68	67—70% Cu, остальное Zn	320	55	550	Изделия, получае- мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой
Л63	62—65% Cu, остальное Zn	330	49	560	Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки
ЛА77-2	76—79% Cu, 1,75—2,5% Al, остальное Zn	400	55	600	Конденсаторные трубы
ЛАЖ60-1-1	58—61% Cu, 0,75—1,5% Al, 0,75—1,5% Fe, 0,1—0,6% Mn, остальное Zn	450	45	950	Трубы и прутки
ЛАЖМц66-6-3-2	64—68% Cu, 6—7% Al, 2—4% Fe, 1,5—2,5% Mn, остальное Zn	650	7	1600	Литые массивные червячные винты, гайки нажимных винтов
ЛАН59-3-2	57—60% Cu, 2,5—3,5% Al, 2—3% Ni, остальное Zn	380	50	750	Трубы и прутки
ЛЖМц59-1-1	57—60% Cu, 0,6—1,2% Fe, 0,5—0,8% Mn, 0,1—0,4% Al, 0,3—0,7% Sn, остальное Zn	450	50	880	Полосы, проволока, прутки и трубы
ЛН65-5	64—67% Cu, 5—6,5% Ni, остальное Zn	400	65	700	Манометрические трубки, конденсаторные трубы
ЛО70-1	69—71% Cu, 1—1,5% Sn, остальное Zn	350	60	590	Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура
ЛС74-3	72—75% Cu, 2,4—3% Pb, остальное Zn	350	50	570	Детали часов, автомобилей
ЛК80-3Л	79—81% Cu, 2,5—4,5% Si, остальное Zn	300	20	1050	Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов
ЛКС80-3-3	79—80% Cu, 2,5—4,5% Si, 2—4% Pb, остальное Zn	350	20	950	Литые подшипники и втулки

* Свойства деформируемых латуней указаны для отожжённого состояния.

Таблица 2. — Состав, типичные механические свойства^* и назначение бронз (1 Мн/м² » 0,1 кгс/мм² )

Марка сплава	Состав	Предел прочности sb , Мн/м2	Относительное удлинение d, %	Твердость HB , Мн/м2	Примерное назначение
Бр. ОФ10-1	9—11% Sn, 0,8—1,2% P	250	3	900	Подшипники, шестерни, венцы, втулки
Бр. ОФ4-0,25	3,5—4% Sn, 0,2—0,3% P	340	52	600	Трубки для манометрических пружин
Бр. ОЦС5-5-5	4—6% Sn, 4—6% Zn, 4—6% P	150	6	600	Антифрикционные детали и арматура
Бр. ОЦСН3-7-5-1	2,5—4% Sn, 6—9,5% Zn, 3—6% Pb, 0,5—2% Ni	180	8	600	Арматура, работающая в морской и пресной воде, в атмосфере пара
Бр. А7	6—8% Al	420	70	700	Пружины и пружинящие детали
Бр. АЖ9-4	8—10% Al, 2—4% Fe	600	40	1100	Шестерни, втулки, сёдла клапанов
Бр. АЖМц10-3-1,5	9—11% Al, 2,4% Fe, 1—2% Mn	610	32	1300	Шестерни, втулки, подшипники
Бр. АЖН10-4-4	9,5—11% Al, 3,5—5,5% Fe, 3,5—5,5% Ni	600	35	1500	Шестерни, сёдла клапанов
Бр. АМц9-2	8—10% Al, 1,5—2,5% Mn	400	25	1600	Детали морских судов, электрооборудования
Бр. Мц5	4,5—5,5% Mn	340	30	800	Поковки
Бр. Б2	1,9—2,2% Be, 0,2—0,5% Ni	1350	1,5	3500	Пружины и пружинящие детали в авиации и приборостроении
Бр. КН1-3	0,6—1,1% Si, 2,4—3,4% Ni, 0,1—0,4% Mn	600	12	1800	Направляющие втулки и другие детали ответственного назначения
Бр. С30	27—33% Pb	70	5	450	Сальники