Каждый день мы пользуемся кабелями и проводами, не задумываясь о том сложном пути, который проходит медь - от залегающей в недрах земли руды до тонкой проволоки внутри кабеля. Этот процесс включает несколько технологических этапов, каждый из которых требует специального оборудования и знаний. Рассказываем, как медная руда превращается в качественную кабельную жилу.
Этап первый: добыча медной руды
Добыча меди – это первый этап процесса, включающий физическое извлечение руды из земли. Здесь применяются различные методы, включая открытую и подземную добычу. Медь редко встречается в чистом виде — обычно она находится в составе различных минералов.
Самая распространенная медная руда на нашей планете – это борнит. Помимо борнита, медь добывают из халькопирита, малахита, азурита и других минералов. Содержание меди в руде обычно невелико — от 0,5% до 2%, что означает необходимость переработки огромных объемов горной породы.
При малом содержание меди в руде возникает необходимость добычи и переработки больших объемов горной массы. Темпы добычи и производства меди постоянно увеличиваются из-за растущего спроса на электротехническую продукцию.
Открытая разработка применяется для неглубоких месторождений. Сначала снимают верхний слой породы, затем взрывными работами разрушают рудное тело. Образовавшуюся горную массу загружают в карьерные самосвалы и отправляют на обогатительную фабрику.
Подземная добыча используется для глубоких месторождений. Через систему шахт и штолен руда доставляется на поверхность. Этот способ более трудозатратный, но позволяет извлекать медь с больших глубин.
Этап второй: обогащение руды
После добычи руды она проходит через процесс обогащения, где ценные компоненты, такие как медь, разделяются от примесей и нежелательных веществ. Здесь применяются различные технологии, включая флотацию, гравитационные методы и магнитную сепарацию.
Сначала руду дробят и измельчают до нужного размера. Крупные куски породы проходят через щековые и конусные дробилки, затем поступают в шаровые мельницы, где превращаются в тонкий порошок.
Основной метод обогащения медных руд — флотация. В специальные камеры добавляют воду, измельченную руду и химические реагенты. При продувании воздухом медьсодержащие частицы прилипают к пузырькам и всплывают, образуя пену. Эту пену собирают — получается медный концентрат с содержанием меди 20-30%.
Гравитационное обогащение основано на различии плотности минералов. В потоке воды тяжелые медьсодержащие частицы оседают быстрее, чем легкие примеси.
Магнитная сепарация применяется для отделения магнитных минералов от немагнитных. Медьсодержащие минералы обычно немагнитны, что позволяет их отделить от железосодержащих примесей.
Этап третий: плавка и получение черновой меди
После обогащения руда проходит процесс плавки и рафинирования, где она превращается в металлическую медь высокой чистоты. Этот процесс включает в себя плавление руды при высоких температурах и удаление примесей и нежелательных элементов.
Медный концентрат поступает в плавильные печи, где при температуре около 1200°C происходит выплавка штейна — сплава сульфидов меди и железа. Штейн содержит 35-65% меди.
Штейн переплавляют в конвертерах, где через расплав продувают воздух. При этом железо и сера окисляются и удаляются, а получается черновая медь с содержанием меди 98-99%.
Современные технологии позволяют использовать автогенную плавку, когда тепло выделяется за счет окисления сульфидов без добавления топлива. Это экономичнее и экологичнее традиционных методов.
Этап четвертый: электролитическое рафинирование
Черновая медь содержит примеси, которые ухудшают ее электропроводность. Для получения меди электротехнического качества применяют электролиз.
Пластины черновой меди помещают в ванны с раствором сульфата меди. При пропускании электрического тока медь растворяется на аноде и осаждается на катоде в виде чистого металла. Примеси либо остаются в растворе, либо выпадают в осадок.
В результате получается рафинированная медь чистотой 99,95-99,99%. Именно такая медь используется в кабельной промышленности для изготовления кабеля с самыми высокими требованиями , поскольку даже малейшие примеси существенно снижают электропроводность.
Этап пятый: изготовление медной катанки
Рафинированную медь переплавляют и разливают в формы для получения заготовок. Эти заготовки прокатывают в горячем состоянии, получая медную катанку диаметром 8-12 мм.
Катанка сматывается в бухты массой несколько тонн. Это полуфабрикат, из которого будет изготавливаться медная проволока для кабельных жил.
Качество катанки критически важно для дальнейшего производства. Она должна иметь однородную структуру, минимальное количество дефектов и строго контролируемый химический состав.
Этап шестой: волочение проволоки
Медная жила изготавливается методом волочения процесс, при котором медная проволока пропускается через специальные фильеры, уменьшающие её диаметр.
Катанку протягивают через ряд последовательно уменьшающихся отверстий в твердосплавных волоках. На каждом проходе диаметр уменьшается на 15-25%. Процесс продолжается до получения проволоки нужного диаметра.
Заготовку травят в 8—12%-ном водном растворе серной кислоты, подогретом до 40—50 °С. Волочение катанки диаметром 7,2 мм, предварительно сваренной встык, производят на специальных волочильных станах.
В процессе волочения медь наклепывается и становится жесткой. Поэтому между проходами проводят отжиг — нагрев проволоки для снятия внутренних напряжений и восстановления пластичности.
Процесс отжига проволоки может быть совмещен с процессом ее волочения (электрический или индукционный методы нагрева проволоки), или быть отдельной операцией - конвекционным нагревом проволоки в печи.
Этап седьмой: изготовление кабельных жил
Готовая медная проволока используется для изготовления кабельных жил различной конструкции:
- Однопроволочные жилы изготавливают из одной проволоки нужного диаметра. Они применяются в кабелях небольших сечений для стационарной прокладки.
- Многопроволочные жилы состоят из нескольких проволок, скрученных вместе. Отдельные проволоки (пасьма) с нескольких катушек одновременно подаются в крутильную машину, где из них скручивается токопроводящая жила — стренга.
- В основе самого процесса лежит обработка проволоки из меди путем отжига в среде без кислорода. После такой обработки проволоку скручиваются между собой в стренги.
- Количество и диаметр проволок в жиле определяют её сечение и класс гибкости. Чем больше проволок и чем они тоньше, тем гибче получается кабель.
- Секторные жилы позволяют уменьшить диаметр кабеля при том же сечении жилы.
- Сегментные жилы состоят из отдельных сегментов, изолированных друг от друга. Это снижает потери от поверхностного эффекта в кабелях высокого напряжения.
Контроль качества на всех этапах
- Химический состав меди проверяют спектральным анализом
- Механические свойства определяют испытаниями на растяжение
- Электропроводность измеряют специальными приборами
- Поверхность проволоки контролируют визуально и приборами
- Геометрические размеры проверяют микрометрами
Только медь, соответствующая всем требованиям ГОСТ, допускается к производству кабельно-проводниковой продукции.
Экологические аспекты производства
Важно отметить, что добыча и извлечение меди имеют значительное влияние на окружающую среду. Поэтому в современных технологиях уделяется большое внимание минимизации негативного воздействия на природу. Внедрение экологически чистых процессов и технологий является приоритетом для этой отрасли.
Современные предприятия используют замкнутые циклы водооборота, устанавливают системы очистки выбросов, перерабатывают отходы производства. Медь практически полностью подлежит вторичной переработке, что снижает потребность в добыче первичного сырья.
Примеры кабелей с медными жилами из нашего каталога
- YSLY - многожильные экранированные кабели с медными жилами повышенной гибкости.
- YSLCY - кабели управления с медными жилами для подвижных применений.
- FLEXICORE 110 - российские гибкие кабели управления с медными многопроволочными жилами.
Все эти кабели содержат медные жилы, изготовленные по описанной выше технологии.
АО «Телеком-Запад» предлагает кабель по ГОСТ, соответствующий всем требованиям по составу жилы и конструкции.
На сайте всегда актуальные данные по цене и наличию кабеля.
В каталоге на странице https://ktz.ru/catalog/ вы найдете и сможете заказать кабель в широком ассортименте для любых отраслей промышленности, оформив заказ через личный кабинет с сайта или отправив нам запрос на info@ktz.ru.
Наши инженеры всегда окажут консультацию по подбору нужной вам кабельной продукции.
+7 (985) 107-09-90
info@ktz.ru
https://ktz.ru
Скачать 
193
