Što je elektrometalurgija?

Elektrometalurgija je izraz koji se koristi za procese koji rafiniraju ili pročišćavaju metale pomoću električne energije. Također može biti opći izraz za električne procese koji se koriste za oblaganje jednog metala drugim u dekorativne svrhe ili u svrhu otpornosti na koroziju. Obrada metala korištenjem električne energije općenito nije prvi korak u pročišćavanju metala, već kasniji ili završni korak koji se koristi za stvaranje vrlo čistih metala za druge industrijske procese.

Sirova ruda iskopana iz zemlje može sadržavati vrijedne metale poput zlata, bakra ili aluminija s velikom količinom nečistoća. Neka obrada može se obaviti topljenjem ruda na visokim temperaturama i odvajanjem poželjnih metala. Ovi procesi daju metale koji još uvijek mogu sadržavati nepoželjan postotak minerala ili drugih metala. Elektrometalurgija se može koristiti na više načina za pročišćavanje ili odvajanje preostalih proizvoda.

Electrowinning je proces koji koristi električnu struju koja prolazi kroz kupku na bazi vode, zvanu stanica, kako bi se metalne molekule ili ioni odvojili od šipke ili ploče. Električni krug se sastoji od pozitivnog i negativnog naboja i načina na koji električna struja teče između njih. Kada se dvije nabijene elektrode, nazvane katoda i anoda, stave u ćeliju, metalni ioni će se skupiti na jednoj od elektroda. Pažljiva kontrola toka napona i struje može stvoriti naslage vrlo čistog metala. Ovo je uobičajeni postupak za pročišćavanje bakra iz manje čistih smjesa bakra.

Drugi elektrometalurški proces je elektrorafinacija, koja koristi veće električne struje za zagrijavanje i taljenje djelomično rafiniranih ruda za ekstrakciju metala. Ovo je uobičajeni proces za rafiniranje aluminija i naziva se Hallov proces. U ovom procesu, djelomično rafinirani aluminijev oksid se prvo proizvodi od aluminijske rude zvane boksit. Aluminijev oksid se zatim miješa s kriolitom, mineralom koji se sastoji od natrija, aluminija i fluora, koji se topi na mnogo nižoj temperaturi od aluminijevog oksida. Kada je smjesa izložena visokim električnim strujama, ona se topi i proizvodi čisti aluminij.

Galvanizacija je elektrometalurška tehnika u kojoj se električna struja propušta kroz vodeno-kiselinsku kupelj koja sadrži otopljenu mješavinu metala i drugih minerala. Predmet stavljen u ovu kupku i nabijen električnom energijom može privući metalne ione na svoju površinu, koji će se zatim taložiti ili taložiti kao tanak sloj preko objekta. Ovo je uobičajeni proces za stvaranje pozlaćenih predmeta kao što su kromirani dijelovi koji se koriste za automobile, motocikle i kućanske aparate. Galvanizirani metali ne samo da imaju sjajnu dekorativnu privlačnost, već i kromiranje djeluje kao pokrov otporan na koroziju i produžuje vijek trajanja dijela.

Drugi proces koji se koristi u elektrometalurgiji je fizičko taloženje pare. Ovo je slično galvanizaciji, jer se metal taloži na drugu površinu. Metal se električnim isparavanjem daje električni naboj, a površina koju treba premazati dobiva suprotan naboj, što uzrokuje taloženje vrlo finog sloja metala. Vakuumska komora u kojoj se uklanja zrak obično se koristi za uklanjanje kisika koji može kontaminirati proizvod. Taloženje pare se koristi tamo gdje otopine vode i kiseline mogu oštetiti dijelove, kao što je u nekim električnim krugovima. Također ima sposobnost formiranja vrlo tankih slojeva koji mogu biti korisni u elektronici i nekim industrijskim procesima.