Электроэкстракция: металдарды кендерден электр тогы арқылы бөліп алу, тазарту әдісі. Электрожұмыс, электроқұю – түсті металлургияда маңызды технология.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электролиздiк металл алу процесі
Electrolytic extraction process
Электрлендіру, сондай-ақ электроэкстракция деп те аталады, бұл металдарды олардың кендерінен, әдетте "шаю" процесі арқылы ерітіндіге өткізілгеннен кейін электрохимиялық тұнбаға түсіру болып табылады. Электротазалау металдан қоспаларды алып тастау үшін ұқсас процесті қолданады. Екі процесте де ірі масштабты электропластика қолданылады және темір емес металдарды экономикалық және қарапайым түрде тазарту үшін маңызды техникалар болып табылады. Нәтижесінде алынған металдар электролиздiк алу арқылы алынған деп айтылады. Электрлендіру кезінде, еріген металл иондарын қамтитын шаю ерітіндісі арқылы инертті анодтан электр тогы өтеді, осылайша металл тотығу арқылы қалпына келтіріліп, катодқа электропластика процесінде тұнбаға түседі. Электротазалау кезінде анод тазартылатын таза емес металдан (мысалы, мыс) тұрады. Таза емес металл анод тотықтырылады және металл ерітіндіге ерітеді. Металл иондары электролит арқылы катодқа қарай жылжып, онда таза металл тұнбаға түседі. Анодтың астына шөгінділенген ерімейтін қатты қоспаларда көбінесе алтын, күміс және селен сияқты құнды сирек элементтер кездеседі.
Electrowinning, also called electroextraction, is the electrodeposition of metals from their ores that have been put in solution via a process commonly referred to as leaching. Electrorefining uses a similar process to remove impurities from a metal. Both processes use electroplating on a large scale and are important techniques for the economical and straightforward purification of non ferrous metals. The resulting metals are said to be electrowon. In electrowinning, an electrical current is passed from an inert anode through a leach solution containing the dissolved metal ions so that the metal is recovered as it is reduced and deposited in an electroplating process onto the cathode. In electrorefining, the anode consists of the impure metal (e. g., copper) to be refined. The impure metallic anode is oxidized and the metal dissolves into solution. The metal ions migrate through the electrolyte towards the cathode where the pure metal is deposited. Insoluble solid impurities sedimenting below the anode often contain valuable rare elements such as gold, silver and selenium.
Тарих
Электроуinning – ең көне өнеркәсіптік электролиттік процесс. Англиялық химик Хамфри Дэви 1807 жылы балқыған натрий гидроксидінің электролизі арқылы натрий металлын алғаш рет элементтік күйде алды. Мысты электроқайта өңдеуді алғаш рет 1847 жылы Люхтенберг герцогы Максимилиан тәжірибе жүзінде көрсетті. Джеймс Элкингтон 1865 жылы коммерциялық процеске патент алып, 1870 жылы Уэльстегі Пембрейде алғашқы сәтті зауытын ашты. АҚШ-тағы алғашқы коммерциялық зауыт 1883 жылы Нью-Джерси штатының Ньюарк қаласындағы Балбах және ұлдары тазарту және қорыту компаниясы болды.
Electrowinning is the oldest industrial electrolytic process. The English chemist Humphry Davy obtained sodium metal in elemental form for the first time in 1807 by the electrolysis of molten sodium hydroxide. Electrorefining of copper was first demonstrated experimentally by Maximilian, Duke of Leuchtenberg in 1847. James Elkington patented the commercial process in 1865 and opened the first successful plant in Pembrey, Wales in 1870. The first commercial plant in the United States was the Balbach and Sons Refining and Smelting Company in Newark, New Jersey in 1883.
Қолданбалар
Никель мен мыс көбінесе электролиздеу арқылы алынады. Бұл металдардың құрамында асыл металл сипаттары бар, осының арқасында олардың ерігіш катиондық формалары катод пен анод арасында қолданылатын шамалы потенциалдарда таза металл түріне дейін тотығуға мүмкіндік береді.
Nickel and copper are often obtained by electrowinning. These metals have some noble character, which enables their soluble cationic forms to be reduced to their pure metallic form at mild applied potentials applied between the cathode and the anode.
Процесс
Көптеген металл кендерінде қызығушылық тудыратын металдар (мысалы, алтын, мыс, никель) белгілі бір тотығу күйінде кездеседі, сондықтан көптеген металлургиялық операциялардың мақсаты оларды химиялық жолмен таза металл түріне дейін тотықсыздандыру болып табылады. Сұрақ: жоғары таза емес металл кендерін тазартылған металлға қалай айналдыруға болады? Осы міндеттерді орындау үшін көптеген технологиялар әзірленген, олардың бірі – электрлеп алу. Идеал жағдайда кен ерітіндіге шығарылып, содан кейін электролизден өтеді. Металл катодқа тұнады. Бірақ іс жүзінде бұл идеалды процесс келесі факторлардың бірі немесе барлығының салдарынан күрделенеді: металлдың мөлшері аз (әдетте бірнеше пайыз), басқа металдар қажетті металлмен бірге тұнуға тырысады, кен оңай немесе тиімді ерімейді. Осы себептерге байланысты электрлеп алу көбінесе қажетті металдың тазартылған ерітінділерінде ғана қолданылады, мысалы, алтын кендерінен алынған цианидтік экстракттарда. Металлдың тұну жылдамдығы қол жетімді беттік ауданына байланысты болғандықтан, қалыпты жұмыс істейтін катодтарды сақтау маңызды. Катодтың екі түрі бар: жалпақ тақталы және желілі катодтар, олардың әрқайсысының өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Жалпақ тақталы катодтарды тазалап, қайта пайдалануға болады, ал металлдарды катодты механикалық түрде сыпыру арқылы немесе (электролизденген металдың балқу температурасы катодтан төмен болса, катодты электролизденген металдың балқу температурасына дейін қыздыру арқылы, оның нәтижесінде электролизденген метал сұйылып, катодтан бөлінеді, ал катод қатты күйде қалады) қалпына келтіруге болады. Желілі катодтардың беттік ауданы жоғары болғандықтан, олардағы металл тұну жылдамдығы жалпақ тақталы катодтарға қарағанда әлдеқайда жоғары. Алайда, желілі катодтарды қайта пайдалануға болмайды және оларды қайта өңдеуге жіберу қажет. Сонымен қатар, бастапқы тазартылған металдардан жасалған бастауыш катодтарды қолдануға болады, олар аяқталған металлдың құрамдас бөлігіне айналып, оны доңғалап немесе одан әрі өңдеуге дайын жасайды.
Most metal ores contain metals of interest (e. g. gold, copper, nickel) in some oxidized states and thus the goal of most metallurgical operations is to chemically reduce them to their pure metallic form. The question is how to convert highly impure metal ores into purified bulk metals. A vast array of operations have been developed to accomplish those tasks, one of which is electrowinning. In an ideal case, ore is extracted into a solution which is then subjected to electrolysis. The metal is deposited on the cathode. In a practical sense, this idealized process is complicated by some or all of the following considerations: the metal content is low (a few percent is typical), other metals deposit competitively with the desired one, the ore is not easily or efficiently dissolved. For these reasons, electrowinning is usually only used on purified solutions of a desired metal, e. g. cyanide extracts of gold ores. Because metal deposition rates are related to available surface area, maintaining properly working cathodes is important. Two cathode types exist, flat plate and reticulated cathodes, each with its own advantages and disadvantages. Flat plate cathodes can be cleaned and reused, and plated metals recovered by either mechanically scraping the cathode (or, if the electrolyzed metal has a lower melting point than the cathode, heating the cathode to the electrolyzed metal's melting point causing the electrolyzed metal to liquify and separate from the cathode, which remains solid). Reticulated cathodes have a much higher deposition rate compared to flat plate cathodes due to their greater surface area. However, reticulated cathodes are not reusable and must be sent off for recycling. Alternatively, starter cathodes of pre refined metals can be used, which become an integral part of the finished metal ready for rolling or further processing.