Raffinering av metaller - rening av primära (rå) metaller från föroreningar. Järnmetaller erhållna från råvaror innehåller 96-99% av basmetallen, resten är föroreningar. Sådana metaller kan inte användas av industrin på grund av låga fysikaliska, kemiska och mekaniska egenskaper . De föroreningar som finns i råmetaller kan ha sitt eget värde. Kostnaden för guld och silver som utvinns från kopparavgiften betalar alltså fullt ut alla kostnader för raffinering. Det finns tre huvudsakliga raffineringsmetoder: pyrometallurgisk , elektrolytisk och kemisk. Alla metoder är baserade på skillnaden i egenskaper hos element: smältpunkt, densitet, elektronegativitet och andra. För att få rena metaller används ofta flera raffineringsmetoder i följd.
I den engelskspråkiga litteraturen särskiljs cupellation, Patissonprocessen och Parkesprocessen. För koppar används brandraffinering och elektrolytisk raffinering.
Det utförs vid hög temperatur i smältor och har ett antal varianter. Oxidativ raffinering baseras på förmågan hos vissa föroreningar att bilda starkare föreningar med O , S , Cl , F än basmetallföreningar med samma grundämnen. Metoden används till exempel för att rena Cu , Pb , Zn , Sn . Sålunda, när flytande koppar blåses med luft, bildar föroreningar Fe , Ni , Zn , Pb , Sb , As , Sn , som har en större affinitet för syre än Cu , oxider som flyter till ytan av badet och avlägsnas.
Segregationsseparationen baseras på skillnaden i smälttemperatur och densitet hos komponenterna som utgör legeringen, och på deras låga ömsesidiga löslighet. Till exempel, när flytande råbly kyls, frigörs Cu -kristaller (så kallade slips) från det vid vissa temperaturer, som på grund av sin lägre densitet flyter upp till ytan och avlägsnas. Metoden används för att rengöra svart bly från Cu , Ag , Au , Bi , rena zink från Fe , Cu , Pb , med P , Sn och andra metaller.
Fraktionerad omkristallisation använder skillnaden i löslighet av metallföroreningar i den fasta och flytande fasen, med hänsyn tagen till den långsamma diffusionen av föroreningar i den fasta fasen. Metoden används vid framställning av halvledarmaterial och för att erhålla metaller med hög renhet (till exempel zonsmältning, plasmametallurgi, dragning av enkristaller från en smälta, riktad kristallisation).
Grunden för rektifikation, eller destillation, är skillnaden i kokpunkterna för basmetallen och föroreningarna. Raffinering utförs i form av en kontinuerlig motströmsprocess, i vilken operationerna med sublimering och kondensation av de avlägsnade fraktionerna upprepas många gånger. Användningen av vakuum gör att du märkbart kan påskynda raffineringen. Metoden används vid rening av Zn från Cd , Pb från Zn , separation av Al och Mg , i Ti -metallurgi och andra processer. Luftlös siktning av flytande metall genom keramiska filter (till exempel i Sn- metallurgi ) gör det möjligt att avlägsna fasta föroreningar som är suspenderade i den. När stål raffineras i en skänk med flytande syntetisk slagg är kontaktytan mellan metall och slagg som ett resultat av deras blandning mycket större än när raffineringsprocesser utförs i en smältenhet; på grund av detta ökar intensiteten i avsvavlingsförloppet , avfosforisering , deoxidation av metaller , rengöring av det från icke-metalliska inneslutningar kraftigt . Redigera stålsammansättningen genom att blåsa smältan med inerta gaser används för att avlägsna suspenderade partiklar av slagg eller fast material . oxider från metallen, fastnar på gasbubblor och flyter på smältans yta.
Elektrolytisk raffinering är elektrolys av vattenlösningar eller saltsmältor och gör det möjligt att erhålla metaller med hög renhet. Den används för djuprengöring av de flesta icke-järnmetaller.
Elektrolytisk raffinering med lösliga metaller består i anodupplösning av de metaller som ska renas och avsättning av rena metaller på katoden som ett resultat av förvärvet av externa kretselektroner av basmetalljonerna . Separationen av metaller under inverkan av elektrolys är möjlig på grund av skillnader i de elektrokemiska potentialerna för föroreningar och basmetallen. Till exempel, den normala elektrodpotentialen för Cu i förhållande till vätereferenselektroden, antas vara noll + 0,346, i Au och Ag har detta värde ett mer positivt värde, medan i Ni , Fe , Zn , Mn , Pb , Sn , Co , är den normala elektrodpotentialen negativ. Under elektrolys avsätts koppar på katoden, ädelmetaller, som inte löses här, sedimenterar till botten av elektrolytbadet i form av slam, och metaller med negativ elektrodpotential ansamlas i elektrolyten, som regelbundet rengörs. Ibland (till exempel inom Zn -hydrometallurgi ) används elektrolytisk raffinering med olösliga anoder. Basmetallen är i lösning, tidigare noggrant renad från föroreningar, och som ett resultat av elektrolys avsätts den i kompakt form på katoden.
Baserat på metallens olika löslighet och föroreningar i lösningar av syror eller alkalier. Föroreningar ackumuleras gradvis i lösningen och separeras från den på kemisk väg (hydrolys, cementering, bildning av svårlösliga föreningar, rening genom extraktion eller jonbyte). Ett exempel på kemisk raffinering är raffinering av ädelmetaller. Auraffinering utförs i kokande svavelsyra eller salpetersyra. Föroreningar av Cu , Ag och andra metaller löses upp och renat guld förblir i en olöslig fällning.