РАФИНИРОВАНИЕ

РАФИНИРОВАНИЕ металлов, очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96-99% основного металла, остальное приходится на примеси. Такие металлы не могут использоваться промышленностью из-за низких физико-химич. и механич. свойств. Примеси, содержащиеся в черновых металлах, могут представлять самостоятельную ценность. Так, стоимость золота и серебра, извлекаемых из меди, полностью окупает все затраты на Р. Различают 3 основных метода Р.: пирометаллургический, электролитический и химический. В основе всех методов лежит различие свойств разделяемых элементов: температур плавления, плотности, электроотрицательности и т. д. Для получения чистых металлов нередко используют последовательно несколько методов Р.

Пирометаллургическое рафинирование, осуществляемое при высокой темп-ре в расплавах, имеет ряд разновидностей. Окислительное Р. осн. на способности нек-рых примесей образовывать с О, S, Cl, F более прочные соединения, чем соединения основного металла с теми же элементами. Способ применяется, напр., для очистки Си, Pb, Zn, Sn. Так, при продувке жидкой меди воздухом примеси Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, Sn, имеющие большее сродство к кислороду, чем Си, образуют окислы, к-рые всплывают на поверхность ванны и удаляются. Ликвационное разделение основано на различии темп-р плавления и плотностей компонентов, составляющих сплав, и на малой их взаимной растворимости. Напр., при охлаждении жидкого чернового свинца из него при определённых темп-pax выделяются кристаллы Си (т. н. шликеры), к-рые вследствие меньшей плотности всплывают на поверхность и удаляются. Способ применяется для очистки чернового свинца от Си, Ag, Au, Bi, очистки чернового цинка от Fe, Си, Pb, при P. Sn и др. металлов. При фракционной перекристаллизации используется различие в растворимости примесей металла в твёрдой и жидкой фазах с учётом медленной диффузии примесей в твёрдой фазе. Способ применяется в произ-ве полупроводниковых материалов и для получения металлов высокой чистоты (напр., зонная плавка, плазменная металлургия, вытягивание монокристаллов из расплава, направленная кристаллизация). В основе ректификации, или дистилляции, лежит различие в темп-pax кипения осн. металла и примеси. Р. осуществляется в форме непрерывного противоточного процесса, в к-ром операции возгонки и конденсации удаляемых фракций многократно повторяются. Использование вакуума позволяет заметно ускорить Р. Способ применяется при очистке Zn от Cd, Pb от Zn, при разделении Аl и Mg, в металлургии Ti и др. процессах. Вакуумная фильтрация жидкого металла через керамич. фильтры (напр., в металлургии Sn) позволяет удалить взвешенные в нём твёрдые примеси. При Р. стали в ковше жидкими синтетическими шлаками поверхность контакта между металлом и шлаком в результате их перемешивания значительно больше, чем при проведении рафинировочных процессов в плавильном агрегате; благодаря этому резко повышается интенсивность протекания десулъфурации, дефосфорации, раскисления металлов, очищения его от неметаллических включений. Р. стали продувкой расплава инертными газами используется для удаления из металла взвешенных частиц шлака или твёрдых окислов, прилипающих к пузырькам газа и флотируемых на поверхность расплава.

Электролитическое рафинирование, представляющее собой электролиз водных растворов или солевых расплавов, позволяет получать металлы высокой чистоты. Применяется для глубокой очистки большинства цветных металлов.

Раффи. А. Р. Рахимбаев.

Электролитич. Р. с растворимыми анодами состоит в анодном растворении очищаемых металлов и осаждении на катоде чистых металлов в результате приобретения ионами осн. металла электронов внешней цепи. Разделение металлов под действием электролиза возможно вследствие различия электрохимич. потенциалов примесей и осн. металла. Напр., нормальный электродный потенциал Си относительно водородного электрода сравнения, принятого за нуль, + 0,346, у Аи и Ag эта величина имеет большее положительное значение, a y Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co нормальный электродный потенциал отрицателен. При электролизе медь осаждается на катоде, благородные металлы, не растворяясь, оседают на дно электролитной ванны в виде шлама, а металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом, накапливаются в электролите, к-рый периодически очищают. Иногда (напр., в гидрометаллургии Zn) используют электролитич. Р. с нерастворимыми анодами. Осн. металл находится в растворе, предварительно тщательно очищенном от примесей, и в результате электролиза осаждается в компактном виде на катоде.

Химическое рафинирование осн. на различной растворимости металла и примесей в растворах кислот или щелочей. Примеси, постепенно накапливающиеся в растворе, выделяются из него хим. путём (гидролиз, цементация, образование труднорастворимых соединений, очистка с помощью экстракции или ионного обмена). Примером хим. Р. может служить аффинаж благородных металлов. Р. Аи производят в кипящей серной или азотной кислоте. Примеси Си, Ag и др. металлов растворяются, а очищенное золото остаётся в нерастворимом осадке.

Лит.: Пазухин В. А., Фишер А. Я., Разделение и рафинирование металлов в вакууме, М., 1969; Сучков А. Б., Электролитическое рафинирование в расплавленных средах, М., 1970; Рафинирование стали синтетическими шлаками, 2 изд., М., 1970.

В. Я. Зайцев.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

РАФИНИРОВАНИЕ

Синонимы слова "РАФИНИРОВАНИЕ":

Смотреть что такое РАФИНИРОВАНИЕ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: