Одним из основных источников высококачественного лома цветных металлов является лом и неликвиды силовых электрических кабелей. Применяемые в них металлы — медь, алюминий и свинец (для оболочек) как правило, весьма чистые, с долей примесей не более 0,5%.
Такая чистота обусловлена стремлением получить наименьшие потери электрической энергии, ведь с ростом чистоты металла значительно снижается омическое сопротивление токоведущих жил и заметно растет КПД линии электропередачи. Таким образом, лом кабеля позволяет получить заготовки для переплавки высокой чистоты.
Медь относится к материалам высокой проводимости. Это материалы у которых величина удельного сопротивления меньше одной десятой микроома на метр. Для меди эта величина составляет 0,017-0,018мкОм*м. Также медь это проводник по электрическим свойствам и диамагнетик по магнитным свойствам.
Как получают медь?
Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.
На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).
| название минерала | хим.формула | % меди | цвет |
|---|---|---|---|
| халькопирит | CuFeS2 | 34,5 | золотой, желтый |
| халькозин | Cu2S | 79,8 | черный, серый, синий |
| борнит | Cu5FeS4 | 63,3 | красный, медный |
В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.
Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.
Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.
Влияние примесей на свойства меди
Вопрос чистоты меди достаточно важен:
- при наличии 0,02% примеси алюминия электропроводность снижается примерно на 10%. А ведь алюминий достаточно хороший проводник
- при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению
- если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением)
- кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора
- водород — образует микротрещины и повышает ломкость
Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.
Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.
Марки меди для электротехники и вообще
Марки меди состоят из буквы “М”, что значит медь. Далее следует цифра от 0 до 4. Иногда затем встречается одна из букв, которые характеризуют способ получения металла: к — катодный, р — раскисленная с низким остаточным фосфором, ф — раскисленная с высоким остаточным фосфором, б — бескислородная. Бескислородная это М0, а раскисленная — М1. Существуют множество марок меди, рассмотрим некоторые:
Специальная марка меди — М1Е. Это электротехническая медь, которая выпускается в виде шин, прутков различного диаметра и сечения. Она бывает особо твердой, твердой, полутвердой и мягкой. Проводимость у мягкой меди на пару процентов выше.
Выпускается в форме шин, прутков, круга. Прутья в свою очередь имеют диаметр от 5 до 40мм и форму сечения — круг, квадрат, шестигранник. У данного типа меди ограниченный срок хранения — до года у мягкой и полгода — у твердой.
Медные сплавы в электротехнике
Существуют различные сплавы меди, среди них бронза, латунь и прочие. У некоторых из них нашлось применение и в энергетике. Рассмотрим эти сплавы.
Бронзы — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом. Среди прочих примесей самыми высокими электропроводностями отличаются (в порядке уменьшения электропроводности): кадмиевая, хромистая и бериллиевая бронзы. Самая же распространенная оловянная бронза имеет низкий показатель электропроводности https://keramet.ru/lom-mednogo-kabelya-cena/. Бронзы используются для изготовления контактов, пружинных контактов, пластин в деталях электрических машин, проводов повышенной прочности.
Латуни — сплав меди с цинком (эти два вещества составляют большую часть сплава) и других примесей. Процентная доля цинка доходит до 43%. Используют для пружинящих контактов, штепсельных разъемов.
Манганин — сплав меди с добавкой марганца и никеля. Применяется для изготовления добавочных резисторов и шунтов в измерительной технике. Если вместо меди использовать серебро, то электрические свойства улучшаются.