Vad är elektrometallurgi?

Elektrometallurgi är en term som används för processer som förädlar eller renar metaller med hjälp av elektricitet. Det kan också vara en allmän term för elektriska processer som används för att plätera en metall med en annan för dekorativa eller korrosionsbeständiga ändamål. Metallbearbetning med elektricitet är i allmänhet inte det första steget i metallrening, utan snarare ett senare eller sista steg som används för att skapa mycket rena metaller för andra industriella processer.

Råmalm som bryts från marken kan innehålla en värdefull metall som guld, koppar eller aluminium med en stor mängd föroreningar. Viss bearbetning kan göras genom att smälta malmerna vid höga temperaturer och separera de önskvärda metallerna. Dessa processer ger metaller som fortfarande kan innehålla en oönskad andel mineraler eller andra metaller. Elektrometallurgi kan användas på ett antal sätt för att rena eller separera de återstående produkterna.

Elektroutvinning är en process som använder elektrisk ström som passerar genom ett vattenbaserat bad, kallat en cell, för att separera metallmolekylerna, eller jonerna, till en stav eller platta. En elektrisk krets består av en positiv och negativ laddning och ett sätt för elektrisk ström att flyta mellan dem. När två laddade elektroder, som kallas katod och anod, placeras i cellen, kommer metalljonerna att samlas på en av elektroderna. Noggrann kontroll av spänningen och strömflödet kan skapa mycket rena metallavlagringar. Detta är en vanlig process för att rena koppar från mindre rena kopparblandningar.

En annan elektrometallurgisk process är elektroraffinering, som använder större elektriska strömmar för att värma och smälta delvis raffinerade malmer för att utvinna metaller. Detta är en vanlig process för aluminiumraffinering och kallas Hall-processen. I denna process tillverkas delvis raffinerad aluminiumoxid först av aluminiummalm som kallas bauxit. Aluminiumoxiden blandas sedan med kryolit, ett mineral som består av natrium, aluminium och fluor, som smälter vid en mycket lägre temperatur än aluminiumoxid. När blandningen utsätts för höga elektriska strömmar smälter den och producerar ren aluminiummetall.

Galvanisering är en elektrometallurgisk teknik där en elektrisk ström leds genom ett vatten-syrabad som innehåller en löst blandning av metall och andra mineraler. Ett föremål som placeras i detta bad och ges en elektrisk laddning kan locka metalljonerna till dess yta, som sedan kommer att plåta eller avsätta som ett tunt lager över föremålet. Detta är en vanlig process för att skapa pläterade föremål som kromdelar som används för bilar, motorcyklar och hushållsapparater. Elektropläterade metaller har inte bara ett glänsande dekorativt tilltal, utan krompläteringen fungerar som en korrosionsbeständig beläggning för att förlänga delens livslängd.

En annan process som används inom elektrometallurgi är fysisk ångavsättning. Detta liknar galvanisering, eftersom en metall avsätts på en annan yta. Metallen förångas elektriskt för att ge den en elektrisk laddning, och ytan som ska beläggas får motsatt laddning, vilket gör att ett mycket fint lager av metall avsätts. En vakuumkammare där luften avlägsnas används vanligtvis för att avlägsna syre som kan förorena produkten. Ångdeponering används där vattensyralösningar kan skada delarna, till exempel i vissa elektriska kretsar. Den har också förmågan att bilda mycket tunna lager som kan vara användbara i elektronik och vissa industriella processer.