Рафінування металів: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Deineka (обговорення | внесок) Нова сторінка: '''Рафінування металів''' — очищення первинних (чорнових) металів від домішок. Чорнові метал... |
Deineka (обговорення | внесок) Немає опису редагування |
||
Рядок 1:
'''Рафінування металів''' — очищення первинних (чорнових) [[метал]]ів від домішок. Чорнові метали, що отримуються з сировини, містять 96—99% основного металу, решта приходиться на домішrb. Такі метали не можуть використовуватися промисловістю через низькі физико-хімічні і механічні властивості. Приміси, що містяться в чорнових металах, можуть представляти самостійну цінність. Так, вартість золота і срібла, що витягують з міді, повністю окупає всі витрати на Рафінування. Розрізняють 3 основних методу рафінування: [[пірометалургія|пірометалургійний]], електролітичний і хімічний. У основі всіх методів лежить відмінність властивостей елементів, що розділяються: температур плавлення, щільності, електронегативності тощо. Для отримання чистих металів нерідко використовують послідовно декілька методів рафінування.
==Пірометалургійне рафінування==
Здійснюється при високій температурі в розплавах і має ряд різновидів. Окислювальне рафінування засноване на здатності деяких домішок утворювати з [[O]], [[S]], [[Cl]], [[F]] міцніші з'єднання, ніж з'єднання основного металу з тими ж елементами. Спосіб застосовується, наприклад, для очищення [[Cu]], [[Pb]], [[Zn]], [[Sn]]. Так, при продуванні рідкої міді повітрям приміси [[Fe]], [[Ni]], [[Zn]], [[Pb]], [[Sb]], [[As]], [[Sn]], що мають більшу спорідненість до кисню, ніж [[Cu]], утворюють [[оксид]]и, які спливають на поверхню ванни і видаляються.
Лікваційне розділення засноване на відмінності температур плавлення і щільності компонентів, що складють сплав, і на малій їх взаємній розчинності. Наприклад, при охолоджуванні рідкого чорнового свинцю з нього при певних температурах виділяються кристали [[Cu]] (т.з. шлікери), які унаслідок меншої щільності спливають на поверхню і видаляються. Спосіб застосовується для очищення чорнового свинцю від [[Cu]], [[Ag]], [[Au]], [[Bi]], очищення чорнового цинку від [[Fe]], [[Cu]], [[Pb]], при [[Р]]. [[Sn]] і інших металів.
При фракційній перекристалізації використовується відмінність в розчинності домішок металу в твердій і рідкій фазах з урахуванням повільної дифузії домішок в твердій фазі. Спосіб застосовується у виробництві [[напівпровідник]]ових матеріалів і для отримання металів високої чистоти (наприклад, зонна плавка, [[плазмова металургія]], витягування монокристалів з розплаву, направлена кристалізація).
У основі ректифікації, або дистиляції, лежить відмінність в температурах кипіння основного металу і домішки. Рафінування здійснюється у формі безперервного протиточного процесу, в якому операції сублімації і конденсації фракцій, що видаляються, багато разів повторюються. Використання вакууму дозволяє помітно прискорити рафінування. Спосіб застосовується при очищенні [[Zn]] від [[Cd]], [[Pb]] від [[Zn]], при розділенні [[Al]] і [[Mg]], в металургії [[Ti]] і інших процесах. Вакуумна фільтрація рідкого металу через керамічні фільтри (наприклад, в металургії [[Sn]]) дозволяє видалити зважені в нім тверді домішки. При рафінуванні сталі в ковші рідкими синтетичними [[шлак]]ами поверхня контакту між металом і шлаком в результаті їх перемішування значно більше, чим при проведенні рафінувальних процесів в плавильному агрегаті; завдяки цьому різко підвищується інтенсивність протікання десульфурації, дефосфорації, розкислювання металів, очищення його від неметалічних включень. Редагування сталі продуванням розплаву інертними газами використовується для видалення з металу зважених частинок шлаку або твердих оксидів, що прилипають до бульбашок газу і флотують на поверхню розплаву.
==Електролітичне рафінування==
Електролітичне рафінування є [[електроліз]]ом водних розчинів або сольових розплавів і дозволяє отримувати метали високої чистоти. Застосовується для глибокого очищення більшості кольорових металів.
Електролітичне рафінування з розчинними полягає в [[анод]]ному розчиненні металів, що очищаються, і осадженні на [[катод]]і чистих металів в результаті придбання [[іон]]ами основного металу [[електрон]]ів зовнішнього ланцюга. Розділення металів під дією електролізу можливо внаслідок відмінності електрохімічних потенціалів домішок і основного металу. Наприклад, нормальний електродний потенціал [[Cu]] щодо водневого електроду порівняння, прийнятого за нуль + 0,346, у [[Au]] і [[Ag]] ця величина має більше позитивне значення, а у [[Ni]], [[Fe]], [[Zn]], [[Mn]], [[Pb]], [[Sn]], [[Co]] нормальний електродний потенціал негативний. При електролізі мідь осідає на катоді, благородні метали, не розчиняючись, осідають на дно електролітної ванни у вигляді шламу, а метали, що володіють негативним електродним потенціалом, накопичуються в електроліті, який періодично очищають. Іноді (наприклад, в [[гідрометалургія|гідрометалургії]] [[Zn]]) використовують електролітичне рафінування з нерозчинними анодами. Основний метал знаходиться в розчині, заздалегідь ретельно очищеному від домішок, і в результаті електролізу осідає в компактному вигляді на катоді.
==Хімічне рафінування==
засноване на різній розчинності металу і домішок в розчинах кислот або лугів. Приміси, що поступово накопичуються в розчині, виділяються з нього хімічним шляхом ([[гідроліз]], цементація, утворення важкорозчинних з'єднань, очищення за допомогою екстракції або іонного обміну). Прикладом хімічного рафінування може служити аффінаж благородних металів. Рафінування [[Au]] проводять в киплячій сірчаній або азотній кислоті. Приміси [[Cu]], [[Ag]] і інших металів розчиняються, а очищене [[золото]] залишається в нерозчинному осаді.
==Література==
* Пазухин В. А., Фишер А. Я., Разделение и рафинирование металлов в вакууме, М., 1969;
* Сучков А. Б., Электролитическое рафинирование в расплавленных средах, М., 1970;
* Рафинирование стали синтетическими шлаками, 2 изд., М., 1970.
[[Категорія:Металургія]]
| |||