Raffinering af metaller - rensning af primære (ru) metaller fra urenheder. Jernholdige metaller opnået fra råvarer indeholder 96-99% af basismetallet, resten er urenheder. Sådanne metaller kan ikke anvendes af industrien på grund af lave fysiske, kemiske og mekaniske egenskaber . Urenhederne indeholdt i råmetaller kan have deres egen værdi. Således betaler omkostningerne ved guld og sølv udvundet af kobberafgiften fuldt ud alle omkostningerne ved raffinering. Der er 3 hovedraffineringsmetoder: pyrometallurgisk , elektrolytisk og kemisk. Alle metoder er baseret på forskellen i elementernes egenskaber: smeltepunkt, tæthed, elektronegativitet og andre. For at opnå rene metaller anvendes ofte flere raffineringsmetoder efter hinanden.
I den engelsksprogede litteratur skelnes der mellem cupellation, Patisson-processen og Parkes-processen. Til kobber anvendes brandraffinering og elektrolytisk raffinering.
Det udføres ved høj temperatur i smelter og har en række varianter. Oxidativ raffinering er baseret på nogle urenheders evne til at danne stærkere forbindelser med O , S , Cl , F end uædle metalforbindelser med de samme grundstoffer. Metoden bruges for eksempel til at oprense Cu , Pb , Zn , Sn . Når flydende kobber blæses med luft, danner urenheder Fe , Ni , Zn , Pb , Sb , As , Sn , som har en større affinitet til oxygen end Cu , således oxider, der flyder til overfladen af badet og fjernes.
Segregationsadskillelse er baseret på forskellen i smeltetemperaturer og densitet af komponenterne, der udgør legeringen, og på deres lave gensidige opløselighed. For eksempel, når flydende råbly afkøles, frigives Cu -krystaller (såkaldte slips) fra det ved visse temperaturer, som på grund af deres lavere densitet flyder op til overfladen og fjernes. Metoden bruges til at rense sort bly fra Cu , Ag , Au , Bi , rense zink fra Fe , Cu , Pb , med P , Sn og andre metaller.
Fraktioneret omkrystallisation bruger forskellen i opløseligheden af metalurenheder i de faste og flydende faser under hensyntagen til den langsomme diffusion af urenheder i den faste fase. Metoden bruges til fremstilling af halvledermaterialer og til at opnå metaller med høj renhed (for eksempel zonesmeltning, plasmametallurgi, trækning af enkeltkrystaller fra en smelte, retningsbestemt krystallisation).
Grundlaget for rektifikation, eller destillation, er forskellen i kogepunkterne for basismetallet og urenheder. Raffinering udføres i form af en kontinuerlig modstrømsproces, hvor operationerne med sublimering og kondensering af de fjernede fraktioner gentages mange gange. Brugen af vakuum giver dig mulighed for mærkbart at fremskynde raffineringen. Metoden anvendes til oprensning af Zn fra Cd , Pb fra Zn , separation af Al og Mg , i Ti- metallurgi og andre processer. Airless sigtning af flydende metal gennem keramiske filtre (for eksempel i Sn metallurgi ) gør det muligt at fjerne faste urenheder suspenderet i det. Når stål raffineres i en øse med flydende syntetisk slagger , er kontaktfladen mellem metal og slagger som følge af deres blanding meget større, end når raffineringsprocesser udføres i en smelteenhed; på grund af dette øges intensiteten af forløbet af afsvovling , dephosphorisering , deoxidation af metaller , rensning af det fra ikke-metalliske indeslutninger kraftigt . Redigering af sammensætningen af stål ved at blæse smelten med inerte gasser bruges til at fjerne suspenderede partikler af slagge eller fast stof. oxider fra metallet, klæber til gasbobler og flyder på overfladen af smelten.
Elektrolytisk raffinering er elektrolyse af vandige opløsninger eller saltsmelter og gør det muligt at opnå metaller med høj renhed. Det bruges til dybderensning af de fleste ikke-jernholdige metaller.
Elektrolytisk raffinering med opløselige metaller består i anodisk opløsning af de metaller, der skal renses, og aflejring af rene metaller på katoden som et resultat af optagelsen af eksterne kredsløbselektroner af basismetalionerne . Adskillelsen af metaller under påvirkning af elektrolyse er mulig på grund af forskelle i de elektrokemiske potentialer af urenheder og basismetallet. For eksempel, det normale elektrodepotentiale for Cu i forhold til hydrogenreferenceelektroden, antaget at være nul + 0,346, i Au og Ag har denne værdi en mere positiv værdi, mens i Ni , Fe , Zn , Mn , Pb , Sn , Co , er det normale elektrodepotentiale negativt. Under elektrolyse aflejres kobber på katoden, ædelmetaller, der ikke opløses her, sætter sig i bunden af elektrolytbadet i form af slam, og metaller med negativt elektrodepotentiale ophobes i elektrolytten, som periodisk renses. Nogle gange (for eksempel i Zn hydrometallurgi ) anvendes elektrolytisk raffinering med uopløselige anoder. Grundmetallet er i opløsning, i forvejen grundigt renset for urenheder, og som følge af elektrolyse aflejres det i kompakt form på katoden.
Baseret på metallets forskellige opløselighed og urenheder i opløsninger af syrer eller baser. Urenheder akkumuleres gradvist i opløsningen og adskilles fra den ved kemiske midler (hydrolyse, cementering, dannelse af tungtopløselige forbindelser, rensning ved ekstraktion eller ionbytning). Et eksempel på kemisk raffinering er raffinering af ædle metaller. Au - raffinering udføres i kogende svovlsyre eller salpetersyre. Urenheder af Cu , Ag og andre metaller opløses, og renset guld forbliver i et uopløseligt bundfald.