Электродобыча
Электровыделение , также называемое электроэкстракцией , представляет собой электроосаждение металлов , из руд которые были помещены в раствор, посредством процесса, обычно называемого выщелачиванием. Электрорафинирование использует аналогичный процесс для удаления примесей из металла. Оба процесса используют гальванотехнику широко и являются важными методами экономичной и простой очистки цветных металлов . Полученные в результате металлы называются электрохимическими .
При электролизе электрический ток пропускают от инертного анода через выщелачивающий раствор, содержащий растворенные ионы металла, так что металл извлекается по мере его восстановления и осаждается в процессе гальванического покрытия на катод . При электрорафинировании анод состоит из примесного металла (например, меди ), подлежащего рафинированию. Загрязненный металлический анод окисляется, и металл растворяется в растворе. Ионы металла мигрируют через электролит к катоду, где осаждается чистый металл. [1] Нерастворимые твердые примеси, оседающие под анодом, часто содержат ценные редкие элементы, такие как золото , серебро и селен .
История
[ редактировать ]
Электролиз – старейший промышленный электролитический процесс. Английский химик Гемфри Дэви получил металлический натрий в элементарной впервые форме в 1807 электролизом расплавленного гидроксида натрия .
Электрорафинирование меди впервые было экспериментально продемонстрировано Максимилианом, герцогом Лейхтенбергским в 1847 году. [2]
Джеймс Элкингтон запатентовал коммерческий процесс в 1865 году и открыл первый успешный завод в Пембри , Уэльс, в 1870 году. [3] Первым коммерческим заводом в Соединенных Штатах была нефтеперерабатывающая и плавильная компания Balbach and Sons в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1883 году.
Приложения
[ редактировать ]Никель и медь часто получают электролизом. [4] Эти металлы обладают некоторым благородным характером, что позволяет восстанавливать их растворимые катионные формы до чистой металлической формы при слабом приложенном потенциале, приложенном между катодом и анодом.
Процесс
[ редактировать ]
Большинство металлических руд содержат интересующие металлы (например, золото , медь , никель ) в некоторых окисленных состояниях, и поэтому целью большинства металлургических операций является химическое восстановление их до чистой металлической формы. Вопрос в том, как превратить сильно загрязненные металлические руды в очищенные металлы. Для решения этих задач был разработан широкий спектр операций, одной из которых является электродобыча. В идеальном случае руду извлекают в раствор, который затем подвергают электролизу . Металл осаждается на катоде . В практическом смысле этот идеализированный процесс осложняется некоторыми или всеми из следующих соображений: содержание металлов низкое (обычно несколько процентов), другие металлы осаждаются конкурируя с желаемым, руда растворяется нелегко или эффективно. По этим причинам электролиз обычно используется только в очищенных растворах желаемого металла, например, в цианидных экстрактах золотых руд. [5]
Поскольку скорость осаждения металла зависит от доступной площади поверхности, важно поддерживать правильно работающие катоды. Существует два типа катодов: плоские и сетчатые катоды , каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Плоские катоды можно очищать и использовать повторно, а покрытые металлы восстанавливать либо механическим соскабливанием катода (или, если электролизованный металл имеет более низкую температуру плавления, чем катод, нагревом катода до температуры плавления электролизированного металла, что приводит к его плавлению). превратиться в жидкость и отделиться от катода, который остается твердым). Сетчатые катоды имеют гораздо более высокую скорость осаждения по сравнению с плоскими катодами из-за большей площади поверхности. Однако сетчатые катоды не подлежат повторному использованию и должны быть отправлены на переработку. Альтернативно можно использовать стартерные катоды из предварительно рафинированных металлов, которые становятся неотъемлемой частью готового металла, готового к прокатке или дальнейшей обработке. [1]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Управление по оценке технологий Конгресса США (1988). Медь, технологии и конкурентоспособность . Издательство ДИАНА. стр. 142–143. ISBN 9781428922457 .
- ^ Ватт, Александр (1886). «XXIX. Электрометаллургия». Электроосаждение. Практический трактат по электролизу золота, серебра, меди, никеля и других металлов и сплавов . Лондон: Кросби Локвуд и сын. п. 395. ОСЛК 3398104 .
Раннее исследование этого предмета было проведено Максимилианом, герцогом Лейхтенбергским, в 1847 году
. Воспроизведено Read Books (2008). - ^ Джон Бейкер Каннингтон Кершоу, Электрометаллургия , BiblioBazaar, LLC, 2008. ISBN 9780559681899
- ^ Керфут, Дерек Дж.Е. (2005). «Никель». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a17_157 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Реннер, Герман; Шламп, Гюнтер; Холлманн, Дитер; Люшоу, Ганс Мартин; Тьюс, Питер; Рото, Джозеф; Дерманн, Клаус; Кнедлер, Альфонс; Хехт, Кристиан; Шлотт, Мартин; Дризельманн, Ральф; Питер, Катрин; Шиле, Райнер (2000). «Золото, золотые сплавы и соединения золота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a12_499 . ISBN 3527306730 .