Ηλεκτρολυτική Διύλιση Ορυκτών

Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, όταν ένα μέταλλο (κυρίως χαλκός) εξευγενίζεται, η όλη διαδικασία ονομάζεται Ηλεκτρολυτική Διύλιση. Μιλώντας για τον μηχανισμό της διαδικασίας, κατά την ηλεκτρόλυση, μια τεράστια πλάκα ακάθαρτου μετάλλου χρησιμοποιείται ως άνοδος και μια λεπτή λωρίδα καθαρού μετάλλου χρησιμοποιείται στην κάθοδο.

Στη μεταλλουργία, ο καθαρισμός ενός ακάθαρτου μετάλλου συνιστά τη διύλιση. Μπορούμε να το ξεχωρίσουμε από άλλες διεργασίες όπως η τήξη και η φρύξη. Σε αυτά τα δύο, υπάρχει εμπλοκή χημικής αλλαγής στην πρώτη ύλη, ενώ στη διύλιση, το αρχικό και το τελικό υλικό είναι χημικά πανομοιότυπα. Οι πυρομεταλλουργικές και υδρομεταλλουργικές τεχνικές χρησιμοποιούνται με πολλούς άλλους τύπους διεργασιών.

Ηλεκτροδιύλιση μολύβδου

Εμπλέκονται πολλές διαδικασίες, όπως το Cupellation, η διαδικασία Pattinson και η διαδικασία Parkes.

Cupellation 

Το Cupellation είναι μια αρχαία διαδικασία για την εξαγωγή αργύρου από τον μόλυβδο. Ο αέρας διοχετεύεται στην επιφάνεια μιας «δοκιμής» ή «κύπελλου» με τέφρα οστών όπου λιώνεται ο μόλυβδος. Το ασήμι και ο χρυσός παραμένουν μη οξειδωμένοι, ενώ ο μόλυβδος οξειδώνεται σε λιθάργη και επίσης οξειδώνονται τα άλλα βασικά μέταλλα.

Χρησιμοποιώντας έναν κλίβανο αντηχήσεως, η διαδικασία συνεχίστηκε τον 18ο αιώνα. Ωστόσο, διαφέρει από τον συνηθισμένο τύπο όπου ο αέρας διοχετεύτηκε πάνω από την επιφάνεια του λιωμένου μολύβδου από φυσούνες ή φυσώντας κυλίνδρους.

Διαδικασία Pattinson

Το 1833, ο Hugh Lee Pattinson επινόησε αυτή τη διαδικασία και την περιέγραψε ως «Μια βελτιωμένη μέθοδο για τον διαχωρισμό του αργύρου από τον μόλυβδο». Το πρώτο πράγμα είναι να στερεοποιηθεί από το τήγμα, που είναι ο μόλυβδος, και σε λιωμένο μόλυβδο που περιέχει κάποια ίχνη αργύρου (Ag), το υπόλοιπο υγρό που απομένει είναι πλούσιο σε περιεκτικότητα σε άργυρο.

Μια σειρά από έως και 13 σιδερένια δοχεία που θερμαίνονται από κάτω αποτελεί τον εξοπλισμό του Pattinson. Κάποιος μόλυβδος που περιέχει μικρή ποσότητα ασημιού φορτώνεται στο κεντρικό δοχείο και στη συνέχεια λιώνει. Στη συνέχεια αφήνεται να κρυώσει. Ο μόλυβδος στερεοποιείται και χρησιμοποιούνται μεγάλες διάτρητες σιδερένιες κουτάλες για να το αφαιρέσουν και να το μετακινήσουν στο επόμενο δοχείο με άλλο τρόπο. Το υπόλοιπο μέταλλο είναι τώρα πλούσιο σε ασήμι, το οποίο στη συνέχεια μεταφέρεται στο επόμενο δοχείο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Στη συνέχεια, αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται από τη μια κατσαρόλα στην άλλη. Το εμπλουτισμένο με μέταλλο σε ασήμι συσσωρεύεται στη μία άκρη του δοχείου και το μόλυβδο συλλέγεται στην άλλη άκρη του δοχείου.

Τυπικά, η διαδικασία σταματά γύρω στις 600-700 ουγγιές/τόνο και το δυνατό επίπεδο εμπλουτισμού περιορίζεται από την ευτηκτική μολύβδου-αργύρου, επομένως η κυπελλοποίηση γίνεται για περαιτέρω διαχωρισμό. Αυτή η διαδικασία ήταν οικονομική για τον μόλυβδο, που περιείχε τουλάχιστον 250 γραμμάρια αργύρου ανά τόνο.

Διαδικασία Parkes

Το 1850, η διαδικασία του Parkes κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και χρησιμοποιεί λιωμένο ψευδάργυρο. Ο ψευδάργυρος δεν αναμιγνύεται με τον μόλυβδο όταν τα δύο λιωμένα μέταλλα αναμειγνύονται, ο ψευδάργυρος διαχωρίζεται και επιπλέει στην κορυφή φέροντας μόνο 2% μόλυβδο. Ψευδάργυρος που επιπλέει στον επάνω φορέα ένα σημαντικό ποσοστό του αργύρου καθώς ο άργυρος διαλύεται κατά προτίμηση στον ψευδάργυρο. Το τήγμα συζεύγνυται μέχρι να στερεοποιηθεί ο ψευδάργυρος και να αφαιρεθεί η κρούστα του ψευδαργύρου. Με την εξάτμιση του ψευδαργύρου, το ασήμι ανακτάται στη συνέχεια. Η διαδικασία Pattinson αντικαταστάθηκε από τη διαδικασία Parkes εκτός από τις περιπτώσεις όπου το ασήμι είναι ανεπαρκές στο προβάδισμα. Σε αυτή την περίπτωση, η προσέγγιση του Pattinson παρέχει μια μέθοδο εμπλουτισμού του αργύρου σε περίπου 40-60 ουγγιές ανά τόνο και στη συνέχεια σε αυτή τη συγκέντρωση, θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί χρησιμοποιώντας τη διαδικασία Parkes.

Ηλεκτροδιύλιση χαλκού

Η ηλεκτρολυτική διύλιση χρησιμοποιείται για τη λήψη της καθαρότερης μορφής χαλκού, η οποία γίνεται χρησιμοποιώντας την άνοδο, μια πλάκα ακάθαρτου χαλκού (Cu) και την κάθοδο, η οποία είναι ένα λεπτό φύλλο καθαρού χαλκού (Cu). Ο οξινισμένος θειικός χαλκός (CuSO4 + H2SO4) χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Ο χαλκός (Cu) εναποτίθεται στην κάθοδο και διαλύεται από την άνοδο με τη διέλευση του ηλεκτρισμού μέσα από το στοιχείο. Οι προσμίξεις παραμένουν σε διάλυμα ή συλλέγονται ως αδιάλυτη λάσπη. Όταν εφευρέθηκε το δυναμό, αυτή η διαδικασία έγινε δυνατή και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στη Νότια Ουαλία το 1869. 

Ηλεκτροδιύλιση Σιδήρου

Σφυρήλατο σίδερο

Ο χυτοσίδηρος είναι προϊόν υψικάμινου και περιέχει 4-5% άνθρακα και συνήθως λίγο πυρίτιο. Χρειαζόταν μια περαιτέρω διεργασία για την παραγωγή ενός πλαστού προϊόντος, και γενικά περιγράφεται ως εξευγενισμός παρά ως διύλιση. Η λακκούβα (σε φούρνο λακκούβας) αντικατέστησε αυτή στα τέλη του 18ου αιώνα. Με την παραγωγή μαλακού χάλυβα με τη διαδικασία Bessemer, η λακκούβα αντικαταστάθηκε.

Ευγενισμένος σίδηρος

Η χρήση του όρου διύλιση είναι ένα στενότερο πλαίσιο. Η αρχική διαδικασία του Henry Cort λειτούργησε όταν η πρώτη ύλη ήταν ο λευκός χυτοσίδηρος. Η γενική πρώτη ύλη για τα σφυρήλατα σφυρηλάτησης είναι ο γκρίζος χυτοσίδηρος. Για την αφαίρεση του πυριτίου και τη χρήση του γκρι χυτοσιδήρου, υπήρχε η απαίτηση για μια προκαταρκτική διαδικασία διύλισης. Ένας κλίβανος που εξαντλείται χρησιμοποιείται για να λιώσει το χυτοσίδηρο και στη συνέχεια τρέχει σε μια γούρνα. Χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία, το πυρίτιο οξειδώνεται για να σχηματίσει μια σκωρία, η οποία επιπλέει πάνω στο σίδερο και στη συνέχεια ένα φράγμα στο τέλος της γούρνας χαμηλώνεται για να αφαιρεθεί το επιπλέον σίδερο. Το λευκό μέταλλο είναι το προϊόν αυτής της διαδικασίας, γνωστής ως λεπτότερο μέταλλο ή εξευγενισμένος σίδηρος.

Συμπέρασμα 

Τα ορυκτά περιέχουν πολλές ακαθαρσίες. Επομένως, για τον καθαρισμό τους, η προτιμώμενη μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι ο Ηλεκτρολυτικός Εξευγενισμός. Σε αυτή τη μέθοδο εμπλέκεται η έννοια της ηλεκτρόλυσης. Δηλαδή, υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια, και υπάρχει ένας ηλεκτρολύτης. Μια άνοδος είναι μια πλάκα που αποτελείται από ακάθαρτο μέταλλο και μια κάθοδος είναι ένα λεπτό φύλλο καθαρού μετάλλου. Ο ηλεκτρολύτης είναι το διαλυτό διάλυμα άλατος του μετάλλου.

Πολλά ορυκτά καθαρίζονται χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, όπως χαλκός, σίδηρος, ασήμι, χρυσός κ.λπ.