Электродобыча , также называемая электроэкстракцией , представляет собой электроосаждение металлов из руд , которые были помещены в раствор, посредством процесса , обычно называемого выщелачиванием. Электрорафинирование использует аналогичный процесс для удаления примесей из металла. Оба процесса широко используют гальванотехнику и являются важными методами экономичной и простой очистки цветных металлов . Полученные в результате металлы называются электрохимическими .
При электролизе электрический ток пропускают от инертного анода через выщелачивающий раствор, содержащий растворенные ионы металла, так что металл извлекается по мере его восстановления и осаждается в процессе гальванического покрытия на катод . При электрорафинировании анод состоит из примесного металла (например, меди ), подлежащего рафинированию. Загрязненный металлический анод окисляется, и металл растворяется в растворе. Ионы металла мигрируют через электролит к катоду, где осаждается чистый металл. [1] Нерастворимые твердые примеси, оседающие под анодом, часто содержат ценные редкие элементы, такие как золото , серебро и селен .
Электролиз – старейший промышленный электролитический процесс. Английский химик Гемфри Дэви впервые получил металлический натрий в элементарной форме в 1807 электролизом расплавленного гидроксида натрия .
Электрорафинирование меди было впервые экспериментально продемонстрировано Максимилианом, герцогом Лейхтенбергским в 1847 году. [2]
Джеймс Элкингтон запатентовал коммерческий процесс в 1865 году и открыл первый успешный завод в Пембри , Уэльс, в 1870 году. [3] Первым коммерческим заводом в Соединенных Штатах была компания Balbach and Sons Refining and Smelting Company в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1883 году.
Никель и медь часто получают электролизом. [4] Эти металлы обладают некоторым благородным характером, что позволяет восстанавливать их растворимые катионные формы до чистой металлической формы при слабом приложенном потенциале, приложенном между катодом и анодом.
Большинство металлических руд содержат интересующие металлы (например , золото , медь , никель ) в некоторых окисленных состояниях, и поэтому целью большинства металлургических операций является химическое восстановление их до чистой металлической формы. Вопрос в том, как превратить сильно загрязненные металлические руды в очищенные металлы. Для решения этих задач был разработан широкий спектр операций, одна из которых — электродобыча. В идеальном случае руду извлекают в раствор, который затем подвергают электролизу . Металл осаждается на катоде . В практическом смысле этот идеализированный процесс осложняется некоторыми или всеми из следующих соображений: содержание металлов низкое (обычно несколько процентов), другие металлы осаждаются конкурируя с желаемым, руда растворяется нелегко или эффективно. По этим причинам электровыделение обычно используется только в очищенных растворах желаемого металла, например, в цианидных экстрактах золотых руд. [5]
Поскольку скорость осаждения металла зависит от доступной площади поверхности, важно поддерживать правильно работающие катоды. Существует два типа катодов: плоские и сетчатые катоды, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Плоские катоды можно очищать и использовать повторно, а покрытые металлы восстанавливать либо механическим соскабливанием катода (или, если электролизованный металл имеет более низкую температуру плавления, чем катод, нагревом катода до температуры плавления электролизированного металла, что приводит к его плавлению). превратиться в жидкость и отделиться от катода, который остается твердым). Сетчатые катоды имеют гораздо более высокую скорость осаждения по сравнению с плоскими катодами из-за большей площади поверхности. Однако сетчатые катоды не подлежат повторному использованию и должны быть отправлены на переработку. Альтернативно можно использовать стартерные катоды из предварительно рафинированных металлов, которые становятся неотъемлемой частью готового металла, готового к прокатке или дальнейшей обработке. [1]
Первое исследование этого предмета было проведено Максимилианом, герцогом Лейхтенбергским, в 1847 году., Воспроизведено Read Books (2008)