Kas ir elektrometalurģija?

Neapstrādāta rūda, kas iegūta no zemes, var saturēt vērtīgu metālu, piemēram, zeltu, varu vai alumīniju, ar lielu daudzumu piemaisījumu. Dažu apstrādi var veikt, kausējot rūdas augstā temperatūrā un atdalot vēlamos metālus. Šie procesi dod metālus, kas joprojām var saturēt nevēlamu minerālvielu vai citu metālu procentuālo daudzumu. Elektrometalurģiju var izmantot vairākos veidos, lai attīrītu vai atdalītu atlikušos produktus.

Elektrouzvarēšana ir process, kurā tiek izmantota elektriskā strāva, kas iet caur ūdens bāzes vannu, ko sauc par šūnu, lai atdalītu metāla molekulas vai jonus no stieņa vai plāksnes. Elektriskā ķēde sastāv no pozitīva un negatīva lādiņa un elektriskās strāvas plūsmas starp tiem. Kad šūnā tiek ievietoti divi uzlādēti elektrodi, ko sauc par katodu un anodu, metāla joni sakrājas uz viena no elektrodiem. Rūpīga sprieguma un strāvas plūsmas kontrole var radīt ļoti tīru metālu nogulsnes. Šis ir izplatīts process vara attīrīšanai no mazāk tīra vara maisījumiem.

Vēl viens elektrometalurģijas process ir elektrorafinēšana, kurā izmanto lielāku elektrisko strāvu, lai karsētu un izkausētu daļēji attīrītas rūdas, lai iegūtu metālus. Šis ir izplatīts alumīnija rafinēšanas process, un to sauc par Hall procesu. Šajā procesā daļēji rafinēts alumīnija oksīds vispirms tiek izgatavots no alumīnija rūdas, ko sauc par boksītu. Pēc tam alumīnija oksīdu sajauc ar kriolītu, minerālu, kas sastāv no nātrija, alumīnija un fluora, kas kūst daudz zemākā temperatūrā nekā alumīnija oksīds. Ja maisījums tiek pakļauts lielai elektriskās strāvas iedarbībai, tas kūst un rada tīru alumīnija metālu.

Galvanizācija ir elektrometalurģijas paņēmiens, kurā elektriskā strāva tiek izvadīta caur ūdens-skābes vannu, kurā ir izšķīdināts metāla un citu minerālu maisījums. Priekšmets, kas ievietots šajā vannā un kam ir elektrisks lādiņš, var piesaistīt metāla jonus uz tās virsmas, kas pēc tam pārklājas vai nogulsnējas kā plāns slānis virs objekta. Šis ir izplatīts process, lai izveidotu pārklājumu priekšmetus, piemēram, hromētas detaļas, ko izmanto automašīnām, motocikliem un sadzīves tehnikai. Galvanizētajiem metāliem ir ne tikai spīdīga dekoratīva pievilcība, bet arī hromētais pārklājums darbojas kā korozijizturīgs pārklājums, kas pagarina detaļas kalpošanas laiku.

Vēl viens elektrometalurģijā izmantots process ir fiziska tvaiku pārklāšana. Tas ir līdzīgi galvanizācijai, jo metāls tiek nogulsnēts uz citas virsmas. Metāls tiek elektriski iztvaicēts, lai iegūtu elektrisko lādiņu, un pārklājamajai virsmai tiek piešķirts pretējs lādiņš, kas izraisa ļoti smalka metāla slāņa nogulsnēšanos. Vakuuma kameru, kurā tiek noņemts gaiss, parasti izmanto, lai noņemtu skābekli, kas var piesārņot produktu. Tvaika nogulsnēšana tiek izmantota, ja ūdens-skābes šķīdumi var sabojāt detaļas, piemēram, dažās elektriskās ķēdēs. Tam ir arī iespēja veidot ļoti plānus slāņus, kas var būt noderīgi elektronikā un dažos rūpnieciskos procesos.