Энциклопедический словарь по металлургии - рафинирование металлов

[metal refining] — процессы очистки первичных (черновых) металлов от нежелательных примесей или примесей, представляющих самостоятельную ценность. Различают 3 основных метода рафинирование металлов: пирометаллургический, электролитический и химический. В основе всех лежит различие физико-химических свойств разделенных элементов: температур плавления, плотности, электропроводности и т.д. Для получения металлов повышенной чистоты часто используют последовательно несколько методов рафинирования металлов. Пирометаллургическое (огневое) рафинирование металлов, как правило, в расплавах, имеет ряд разновидностей. Способ применяют, например, для очистки Cu, Pb, Zn, Sn, Ti. Так, при продувке расплава Cu воздухом (или техническим кислородом) примеси Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, Sn с большим сродством к кислороду, чем Си, образуют оксиды, всплывающие на поверхность ванны, и удаляются. Ликвационное разделения, основанное на разности температур плавления, плотностей компонентов, составляющих сплав, и на их малой взаимной растворимости.

Например, при охлаждении жидкого чернового Pb из него при определенных температураx выделяются кристаллы Cu (так называемые шликеры), которые вследствии меньшей плотности всплывают на поверхность и удаляются для последующей переработки. Способ применения для очистки чернового свинца от Cu, Ag, Au, Bi, очистки чернового Zn от Fe, Cu, Pb, очистки Sn и других металлов.

При ликвационном рафинировании также в расплав вводят добавки, образующие с примесями соединения, не растворяющиеся в рафинируемом металле и переходящие в шлак (например, извлечение Au, Ag из Pb добавлением Zn в расплав). В основе рафинирования металлов ректификацией или дистилляцией — различие в температураx кипения основного металла и примесей.

Рафинирование металлов осуществляется в форме непрерывного противоточного процесса, в котором операции возгонки и конденсации удаляемых фракций многократно повторяется. Способ используют для очистки расплавов от легкоплавких примесей, например Zn от Cd, Pb от Zn, при разделении Al и Mg, в металлургии Ti и др.

При рафинировании фракционной перекристаллизией используется различие в растворимости примесей металла в твердой и жидкой фазах. В узкой расплавленной зоне, создаваемой острофокусным источником нагрева-плазменным, лазерным или электронным лучом, высокочастотным индуктором и т. п., примеси концентрируются в жидкой фазе и постепенно перемещаются к концу заготовки по мере смещения зоны расплавления (Смотри Направленная кристаллизация, Зонная плавка).

Способ преимущественно применяется в производстве полупроводниковых материалов и для получения металлов высокой чистоты. Применение вакуума интенсифицирует пирометаллургические процессы рафинирования металлов. Так, для дегазации и обезуглероживания тугоплавких металлов (W, Mb, Та и др.) применяется нагрев их в вакууме до температур, близких к tпл рафинируемого металла.

Вакуумная фильтрация жидкого металла через керамические фильтры (например, .