Kaj je elektrometalurgija?

Elektrometalurgija je izraz, ki se uporablja za postopke, ki rafinirajo ali čistijo kovine z uporabo električne energije. Lahko je tudi splošen izraz za električne postopke, ki se uporabljajo za prekrivanje ene kovine z drugo za dekorativne namene ali namene odpornosti proti koroziji. Predelava kovin z uporabo električne energije na splošno ni prvi korak pri čiščenju kovin, temveč kasnejši ali zadnji korak, ki se uporablja za ustvarjanje zelo čistih kovin za druge industrijske procese.

Surova ruda, pridobljena iz zemlje, lahko vsebuje dragocene kovine, kot so zlato, baker ali aluminij z veliko količino nečistoč. Nekatere predelave je mogoče opraviti s taljenjem rud pri visokih temperaturah in ločevanjem želenih kovin. Ti procesi dajejo kovine, ki lahko še vedno vsebujejo nezaželen odstotek mineralov ali drugih kovin. Elektrometalurgijo lahko uporabimo na več načinov za čiščenje ali ločevanje preostalih izdelkov.

Electrowinning je postopek, ki uporablja električni tok, ki teče skozi kopel na vodni osnovi, imenovano celica, da loči kovinske molekule ali ione na palico ali ploščo. Električno vezje je sestavljeno iz pozitivnega in negativnega naboja ter načina, kako električni tok teče med njima. Ko sta dve nabiti elektrodi, imenovani katoda in anoda, nameščeni v celico, se kovinski ioni zberejo na eni od elektrod. Skrbni nadzor napetosti in toka lahko ustvari zelo čiste kovinske usedline. To je običajen postopek za čiščenje bakra iz manj čistih bakrovih mešanic.

Drug elektrometalurški postopek je elektrorafiniranje, ki uporablja večje električne tokove za segrevanje in taljenje delno rafiniranih rud za pridobivanje kovin. To je običajen postopek za rafiniranje aluminija in se imenuje Hallov proces. V tem procesu se delno rafiniran aluminijev oksid najprej izdela iz aluminijeve rude, imenovane boksit. Aluminijev oksid se nato zmeša s kriolitom, mineralom, sestavljenim iz natrija, aluminija in fluora, ki se topi pri veliko nižji temperaturi kot aluminijev oksid. Ko je zmes izpostavljena visokim električnim tokovom, se stopi in proizvede čisto kovino aluminija.

Galvanizacija je elektrometalurška tehnika, pri kateri se električni tok pretaka skozi vodno-kislinsko kopel, ki vsebuje raztopljeno mešanico kovine in drugih mineralov. Predmet, ki je postavljen v to kopel in ima električni naboj, lahko pritegne kovinske ione na svojo površino, ki se nato nanesejo kot tanek sloj na predmet. To je običajen postopek za ustvarjanje prevlečenih predmetov, kot so kromirani deli, ki se uporabljajo za avtomobile, motorna kolesa in gospodinjske aparate. Galvanizirane kovine imajo ne le sijočo dekorativno privlačnost, ampak tudi kromirana obloga deluje kot korozijsko odporna prevleka za podaljšanje življenjske dobe dela.

Drug postopek, ki se uporablja v elektrometalurgiji, je fizično nanašanje hlapov. To je podobno galvanizaciji, ker se kovina nanese na drugo površino. Kovina se električno upari, da ji da električni naboj, površina, ki jo je treba premazati, pa dobi nasprotni naboj, kar povzroči odlaganje zelo fine plasti kovine. Vakuumska komora, kjer se odstrani zrak, se običajno uporablja za odstranjevanje kisika, ki lahko kontaminira izdelek. Odlaganje hlapov se uporablja tam, kjer lahko vodno-kislinske raztopine poškodujejo dele, na primer v nekaterih električnih vezjih. Ima tudi sposobnost tvorjenja zelo tankih plasti, ki so lahko uporabne v elektroniki in nekaterih industrijskih procesih.