Rafinare (metalurgie)

Rafinarea , în metalurgie , este un proces de purificare a metalelor . Trebuie să se distingă de alte procese, cum ar fi topirea și calcinarea, prin faptul că ultimele două implică o modificare chimică a materiei prime , în timp ce la rafinare materialul final este în general identic din punct de vedere chimic cu cel original, dar este doar mai pur. Procesele utilizate sunt de multe tipuri, inclusiv pirometalurgia și hidrometalurgia .

Conduce

Cupelare

Același subiect în detaliu: Cupelarea .

Cupelația este un proces antic de separare a argintului de plumb . Plumbul este plasat într-un cuptor în interiorul unei cupe realizate cu cenușă obținută din arderea oaselor animalelor, în timp ce aerul este suflat pe suprafața metalului topit. Aceasta oxideaza metalul principal crearea litharge care separă lăsând la o parte argintul. În vremurile străvechi, încărcătura a fost aruncată, dar mai des a fost topită pentru a obține plumb. Au fost găsite lingouri de plumb din epoca romană cu indicația EX ARG (argentum este termenul latin pentru argint). Acest lucru a indicat probabil că plumbul fusese deja separat de argint. Acest proces a fost rentabil dacă plumbul conținea cel puțin 8 uncii de argint pe tonă de plumb (178 ppm).

În secolul al XVIII-lea procesul a fost realizat prin intermediul unui cuptor reverberator , dar diferit de tipul obișnuit, în care aerul a fost suflat pe suprafața plumbului topit cu ajutorul unei burdufe sau (în secolul al XIX-lea ) de către unii suflarea cilindrilor. ^[1]

Procesul Pattinson

Procesul Pattinson, brevetat de inventatorul său, Hugh Lee Pattinson , depindea de proprietăți materiale bine cunoscute; plumbul și argintul se topesc la diferite temperaturi. Planta consta dintr-un rând de aproximativ 8-9 ghivece de fier, încălzite de jos. Plumbul de argint a fost introdus în vasul central și topit. Materialul a fost apoi lăsat să se răcească și după ce plumbul s-a solidificat, a fost degresat și mutat la vasul următor, în timp ce metalul rămas a fost transferat la vasul următor în direcția opusă. Procesul a fost repetat în vasele adiacente aducând plumbul pentru a se acumula în vasul plasat la un capăt și argintul la celălalt. Procesul a fost viabil din punct de vedere economic pentru un conținut de argint de cel puțin 250 de grame pe tonă. ^[1]

Procesul Parkes

Procesul Parker, brevetat în 1850, a folosit zincul ca element catalizator. Argintul-zincul plutea pe plumb și astfel putea fi degresat. Argintul a fost apoi recuperat prin volatilizarea zincului. ^[1]

Cupru

Rafinare la cald

Produsul inițial al topiturii de cupru este un cupru negru impur, care este apoi topit în mod repetat pentru a-l purifica, utilizând alternativ o oxidare și o reducere . Într-una din etapele de topire, se adaugă plumb. Cantități mici de aur și argint, dizolvate în el, pot fi astfel recuperate. Pentru a produce cupru pur, potrivit pentru prelucrarea în plăci, sunt necesare procese suplimentare de topire, folosind cărbune ca combustibil. Aplicarea repetată a acestor procese de rafinare permite obținerea cuprului cu un grad de puritate de 99,25%.

Rafinare electrolitică

Cuprul cel mai pur se obține printr-un proces de electroliză , realizat folosind o placă de cupru impur ca anod și o foaie subțire de cupru pur ca catod . Electrolitul este o soluție acidă de sulfat de cupru . Odată cu trecerea energiei electrice prin celulă, cuprul anodului se topește și merge să se depună pe catod. Impuritățile pot rămâne în soluție sau se pot colecta, sub formă de nămol insolubil. Acest proces a devenit posibil numai după inventarea dinamului ; a fost folosit pentru prima dată în South Wales în 1869.

Fier

Fierul a funcționat

Produsul furnalului este fonta , care conține 4-5% carbon și, de obicei, ceva siliciu . Este necesar un proces suplimentar pentru a produce un produs care poate fi uitat, de obicei descris ca rafinament, nu ca rafinare . Din secolul al XVI-lea, acest lucru a fost făcut într-un cuptor . La sfârșitul secolului al XVIII-lea, aceasta a început să fie înlocuită cu cuptoare de bălțat , care, la rândul lor, au fost înlocuite treptat de convertoare Bessemer .

Fier rafinat

Termenul de rafinare este folosit într-un context mai restrâns. Procesul de bălțare a lui Henry Cort a funcționat doar atunci când materia primă consta din fontă albă, nu gri, care era de obicei cea destinată rafinării cuptoarelor. Pentru a utiliza fonta gri, a fost necesar un proces preliminar de rafinare care a permis îndepărtarea siliciului. Fonta a fost trimisă într-un cuptor cu role și apoi a ajuns într-un jgheab. În acest proces, siliciul s-a oxidat pentru a forma o zgură, care a plutit pe fier și a fost îndepărtată prin coborârea unui baraj la capătul jgheabului. Produsul acestui proces a fost un metal alb, cunoscut sub numele de metal fin și fier rafinat .

Metale pretioase

Rafinarea metalelor prețioase este separarea acestora din urmă de metalele nobile . Exemple de astfel de materiale sunt catalizatori , aliaje electronice , aurii sau metalice.

Proces

Două procese numite piroliză și hidroliză sunt utilizate pentru izolarea metalelor prețioase. În piroliză, produsele metalice nobile sunt separate de alte materiale prin solidificare într-o topitură și apoi reduse la cenușă și apoi pulverizate și oxidate . În hidroliză, produsele metalice nobile sunt dizolvate fie în rega acvatică (compusă din acid clorhidric și acid azotic ), fie în acid clorhidric și clor gazos în soluție. Ulterior, unele metale pot fi precipitate sau reduse direct cu o sare , gaz și / sau nitrohidrat . Ulterior, trec prin etape de curățare sau sunt recristalizate . Metalele prețioase sunt separate de sarea metalică prin calcinare . Materialele metalice nobile sunt mai întâi hidrolizate apoi preparate termic ( piroliza ) mai târziu. Procesele sunt ajutate de utilizarea catalizatorilor care uneori pot conține metale prețioase. Când se utilizează catalizatori, produsul reciclat este îndepărtat în fiecare caz și reutilizat de mai multe ori pe parcursul ciclului.

Notă

Bibliografie

• J. Day și RF Tylecote, Revoluția industrială în metale (The Institute of Metals, Londra 1991).
• Söderberg, A. 2011. Argintul lui Eyvind Skáldaspillir - rafinare și standarde în economiile pre-monetare în lumina descoperirilor din Sigtuna și Gotland . Situne Dei 2011. Edberg, R. Wikström, A. (eds). Sigtuna.
• RF Tylecote, O istorie a metalurgiei (Institutul materialelor, Londra 1992).

linkuri externe

• Universitatea din Newcastle: Hugh Lee Pattinson , la ncl.ac.uk.