Rafinace (metalurgie) - Refining (metallurgy)

Další použití najdete v části Upřesnění .

V hutnictví , rafinace se skládá z čištění nečistého kovu. Je třeba odlišit od jiných procesů, jako je tavení a kalcinace, v tom, že tyto dva způsobují chemickou změnu suroviny, zatímco při rafinaci je konečný materiál obvykle chemicky identický s původním, pouze je čistší. Používané způsoby jsou mnoha typů, včetně pyrometalurgických a hydrometalurgických technik.

Vést

Cupellation

Hlavní článek: Cupellation

Jeden starodávný proces získávání stříbra z olova byl cupellation . Olovo bylo roztaveno v „testu“ nebo „cupelu“ kostního popela a vzduch foukal po povrchu. To oxidovalo olovo na litharge a také oxidovalo další přítomné základní kovy, přičemž stříbro (a zlato, pokud bylo přítomno) zůstalo neoxidované.

V 18. století se v procesu pokračovalo pomocí jakési dozvukové pece , ale odlišovalo se od obvyklého druhu v tom, že vzduch byl vháněn přes povrch roztaveného olova z měchu nebo (v 19. století) foukacích válců.

Pattinsonův proces

Hlavní článek: Pattisonův proces

Pattinsonův proces si nechal patentovat jeho vynálezce Hugh Lee Pattinson v roce 1833, který jej popsal jako „vylepšený způsob oddělování stříbra od olova“. Využilo se toho, že v roztaveném olovu obsahujícím stopy stříbra je prvním kovem, který ztuhne z taveniny, olovo, takže zbývající kapalina je bohatší na stříbro. Pattinsonovo vybavení sestávalo v zásadě z ničeho složitějšího než z řady až 13 železných hrnců, které byly vyhřívány zespodu. Část olova, přirozeně obsahující malé procento stříbra, byla vložena do centrálního hrnce a roztavena. To se pak nechalo vychladnout. Když olovo ztuhlo, je odstraněno pomocí velkých děrovaných železných naběraček a přesunuto do dalšího hrnce v jednom směru a zbývající kov, který byl nyní bohatší na stříbro, byl poté přenesen do dalšího hrnce v opačném směru. Proces se opakoval z jednoho hrnce do druhého, olovo se v hrnci hromadilo na jednom konci a kov obohacený stříbrem v hrnci na druhém. Úroveň možného obohacení je omezena eutektikou olovo-stříbro a typicky se proces zastavil kolem 600 až 700 uncí na tunu (přibližně 2%), takže další separace se provádí cupelací.

Tento proces byl ekonomický pro olovo obsahující nejméně 250 gramů stříbra na tunu.

Parkesův proces

Tyto Parkes zpracovat , patentovaný v 1850 použití roztaveného zinku . Zinek není mísitelný s olovem a když jsou dva roztavené kovy smíchány, zinek se oddělí a vznáší se nahoru a nese jen asi 2% olova. Stříbro se však přednostně rozpouští ve zinku, takže zinek, který plave nahoru, nese významný podíl stříbra. Tavenina se poté ochladí, dokud zinek neztuhne a zinková kůra se neodstraní. Stříbro se pak získává odpařením zinku. Parkesův proces do značné míry nahradil Pattinsonův proces, kromě případů, kdy olovo obsahovalo nedostatečné množství stříbra, v takovém případě Pattinsonův proces poskytl způsob, jak jej obohatit stříbrem na přibližně 40 až 60 uncí na tunu, při které koncentraci by bylo možné jej zpracovat pomocí Parkes 'proces.

Měď

Rafinace ohně

Počátečním produktem tavby mědi byla nečistá černá měď, která se pak opakovaně tavila, aby se vyčistila, střídavě oxidovala a redukovala. V jednom ze stupňů tání bylo přidáno olovo. Zlato a stříbro se v tom přednostně rozpustilo, a tak poskytlo prostředek k získání těchto drahých kovů. K výrobě čistší mědi vhodné pro výrobu měděných desek nebo dutého zboží byly provedeny další tavicí procesy s použitím dřevěného uhlí jako paliva. Opakovaná aplikace takovýchto procesů rafinace ohněm byla schopná produkovat měď, která měla čistotu 99,25%.

Elektrolytická rafinace

Nejčistší měď se získává elektrolytickým procesem, který se provádí za použití desky z nečisté mědi jako anody a tenké vrstvy čisté mědi jako katody . Elektrolyt je kyselý roztok síranu měďnatého. Procházením elektřiny článkem se z anody rozpouští měď a ukládá se na katodě. Nečistoty však buď zůstávají v roztoku, nebo se shromažďují jako nerozpustný kal. Tento proces byl možný pouze po vynálezu dynama ; byl poprvé použit v jižním Walesu v roce 1869.

Žehlička

Tepané železo

Hlavní článek: Kované železo

Výrobkem vysoké pece je surové železo , které obsahuje 4–5% uhlíku a obvykle trochu křemíku . Pro výrobu forgeable produkt byl zapotřebí další proces, obvykle popisován jako pokutování , spíše než rafinaci . Od 16. století se to provádělo v kovárně . Na konci 18. století to začalo být nahrazováno pudlováním (v pudlovací peci ), které bylo postupně nahrazováno výrobou měkké oceli Bessemerovým procesem .

Rafinované železo

Hlavní článek: Rafinované železo

Pojem rafinace se používá v užším kontextu. Původní pudlovací proces Henryho Corta fungoval pouze tam, kde byla surovinou bílá litina , a nikoli šedé surové železo, které bylo obvyklou surovinou pro jemné kovárny. Aby bylo možné použít šedé surové železo , byl k odstranění křemíku nutný předběžný proces rafinace. Surové železo bylo roztaveno ve vyběhající peci a poté vyběhlo do žlabu. Tento proces oxidoval křemík za vzniku strusky, která plavala na železe a byla odstraněna spuštěním hráze na konci žlabu. Produktem tohoto procesu byl bílý kov, známý jako jemný kov nebo rafinované železo .

Drahé kovy

Rafinace drahých kovů je separace drahých kovů z materiálů vzácných kovů . Příklady těchto materiálů zahrnují použité katalyzátory , elektronické sestavy , rudy nebo kovové slitiny .

Proces

K izolaci materiálů vzácných kovů se používají postupy pyrolýzy a/nebo hydrolýzy . Při pyrolýze se produkty vzácných kovů uvolňují z ostatních materiálů ztuhnutím v tavenině, aby se staly popelem, a poté se vylily nebo oxidovaly . Při hydrolýze se produkty vzácných kovů rozpouštějí buď v aqua regia (sestávající z kyseliny chlorovodíkové a kyseliny dusičné ), nebo v kyselině chlorovodíkové a plynném chloru v roztoku. Následně lze určité kovy vysrážet nebo redukovat přímo spojením soli, plynu, organického a/nebo nitrohydrátu . Poté procházejí fázemi čištění nebo jsou rekrystalizovány . Vzácné kovy jsou odděleny od kovové soli pomocí kalcinace . Materiály vzácných kovů jsou nejprve hydrolyzovány a poté tepelně připraveny ( pyrolyzovány ). Procesy jsou lépe výnosné při použití katalyzátorů, které mohou někdy obsahovat samotné drahé kovy. Při použití katalyzátorů se recyklační produkt v každém případě odstraní a několikrát projede cyklem.

Viz také

Bibliografie

Reference