Τι είναι η Ηλεκτρομεταλλουργία;

Η ηλεκτρομεταλλουργία είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για διεργασίες που εξευγενίζουν ή καθαρίζουν μέταλλα χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια. Μπορεί επίσης να είναι ένας γενικός όρος για ηλεκτρικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται για την επικάλυψη ενός μετάλλου με ένα άλλο για διακοσμητικούς σκοπούς ή για λόγους αντοχής στη διάβρωση. Η επεξεργασία μετάλλων με χρήση ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι γενικά το πρώτο βήμα στον καθαρισμό μετάλλων, αλλά μάλλον ένα μεταγενέστερο ή τελευταίο βήμα που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πολύ καθαρών μετάλλων για άλλες βιομηχανικές διεργασίες.

Το ακατέργαστο μετάλλευμα που εξορύσσεται από το έδαφος μπορεί να περιέχει ένα πολύτιμο μέταλλο όπως χρυσό, χαλκό ή αλουμίνιο με μεγάλη ποσότητα ακαθαρσιών. Κάποια επεξεργασία μπορεί να γίνει με τήξη των μεταλλευμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες και διαχωρισμό των επιθυμητών μετάλλων. Αυτές οι διεργασίες δίνουν μέταλλα που μπορούν ακόμα να περιέχουν ένα ανεπιθύμητο ποσοστό ορυκτών ή άλλων μετάλλων. Η ηλεκτρομεταλλουργία μπορεί να χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους για τον καθαρισμό ή τον διαχωρισμό των υπόλοιπων προϊόντων.

Το Electrowinning είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από ένα λουτρό με βάση το νερό, που ονομάζεται κύτταρο, για να διαχωρίσει τα μεταλλικά μόρια, ή ιόντα, σε μια ράβδο ή πλάκα. Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελείται από ένα θετικό και αρνητικό φορτίο και έναν τρόπο για να ρέει ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ τους. Όταν δύο φορτισμένα ηλεκτρόδια, που ονομάζονται κάθοδος και άνοδος, τοποθετηθούν στο στοιχείο, τα μεταλλικά ιόντα θα συγκεντρωθούν σε ένα από τα ηλεκτρόδια. Ο προσεκτικός έλεγχος της ροής τάσης και ρεύματος μπορεί να δημιουργήσει πολύ καθαρές εναποθέσεις μετάλλων. Αυτή είναι μια κοινή διαδικασία για τον καθαρισμό του χαλκού από λιγότερο καθαρό μείγμα χαλκού.

Μια άλλη διαδικασία ηλεκτρομεταλλουργίας είναι η ηλεκτροδιύλιση, η οποία χρησιμοποιεί μεγαλύτερα ηλεκτρικά ρεύματα για τη θέρμανση και την τήξη μερικώς εξευγενισμένων μεταλλευμάτων για την εξαγωγή μετάλλων. Αυτή είναι μια κοινή διαδικασία για τη διύλιση αλουμινίου και ονομάζεται διαδικασία Hall. Σε αυτή τη διαδικασία, το μερικώς εξευγενισμένο οξείδιο του αργιλίου κατασκευάζεται αρχικά από μετάλλευμα αλουμινίου που ονομάζεται βωξίτης. Το οξείδιο του αργιλίου στη συνέχεια αναμιγνύεται με κρυόλιθο, ένα ορυκτό που αποτελείται από νάτριο, αλουμίνιο και φθόριο, το οποίο τήκεται σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία από το οξείδιο του αλουμινίου. Όταν το μείγμα εκτίθεται σε υψηλά ηλεκτρικά ρεύματα, λιώνει και παράγει καθαρό μέταλλο αλουμινίου.

Η ηλεκτρολυτική επίστρωση είναι μια τεχνική ηλεκτρομεταλλουργίας όπου ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από ένα λουτρό νερού-οξέος που περιέχει ένα διαλυμένο μείγμα μετάλλων και άλλων ορυκτών. Ένα αντικείμενο που τοποθετείται σε αυτό το λουτρό και του έχει ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να προσελκύσει τα μεταλλικά ιόντα στην επιφάνειά του, τα οποία στη συνέχεια θα πλάκα ή θα αποτεθεί ως ένα λεπτό στρώμα πάνω από το αντικείμενο. Αυτή είναι μια κοινή διαδικασία για τη δημιουργία επιμεταλλωμένων αντικειμένων όπως εξαρτήματα χρωμίου που χρησιμοποιούνται για αυτοκίνητα, μοτοσικλέτες και οικιακές συσκευές. Τα ηλεκτρολυμένα μέταλλα δεν έχουν μόνο μια γυαλιστερή διακοσμητική έλξη, αλλά η επιχρωμίωση λειτουργεί ως ανθεκτικό στη διάβρωση κάλυμμα για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος.

Μια άλλη διαδικασία που χρησιμοποιείται στην ηλεκτρομεταλλουργία είναι η φυσική εναπόθεση ατμών. Αυτό είναι παρόμοιο με την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, επειδή ένα μέταλλο εναποτίθεται σε άλλη επιφάνεια. Το μέταλλο εξατμίζεται ηλεκτρικά για να του δώσει ηλεκτρικό φορτίο και στην επιφάνεια που πρόκειται να επικαλυφθεί λαμβάνει το αντίθετο φορτίο, το οποίο προκαλεί την εναπόθεση ενός πολύ λεπτού στρώματος μετάλλου. Ένας θάλαμος κενού όπου αφαιρείται ο αέρας χρησιμοποιείται συνήθως για την αφαίρεση οξυγόνου που μπορεί να μολύνει το προϊόν. Η εναπόθεση ατμών χρησιμοποιείται όπου διαλύματα νερού-οξέος μπορεί να βλάψουν τα μέρη, όπως σε ορισμένα ηλεκτρικά κυκλώματα. Έχει επίσης την ικανότητα να σχηματίζει πολύ λεπτά στρώματα που μπορούν να είναι χρήσιμα στα ηλεκτρονικά και σε ορισμένες βιομηχανικές διεργασίες.