En metalurgia , la refinación es extremadamente importante. En la naturaleza, cualquier metal que se haya extraído de su mineral suele ser impuro. El metal crudo se refiere al metal impuro que se elimina. La refinación es el proceso de eliminar las impurezas de los metales para lograr metales de alta pureza. Las impurezas se eliminan del metal sin refinar mediante una variedad de procesos basados en las cualidades del metal y las impurezas.
El metal se puede encontrar en el mineral en forma de un compuesto con otros elementos. La extracción de metales es el proceso de obtención de metal a partir de su mineral. La refinación es uno de los procesos involucrados en la extracción de metales de sus minerales. La refinación de metales se analiza más adelante.
¿Qué es la Refinación de Metales?
Las impurezas son comunes en los metales producidos por varios métodos de reducción. Como resultado, la mayoría de los metales son impuros. Refinar metales es un término usado para describir el proceso de purificación de metales. Como resultado, la refinación de metales implica la purificación de metales.
El procedimiento para refinar metales impuros está determinado por la naturaleza de los metales así como por la naturaleza de las impurezas presentes. Para diferentes enfoques, se utilizan diferentes procedimientos de refinado. Las impurezas se eliminan del metal bruto utilizando una variedad de métodos basados en los metales y las propiedades de las impurezas. Los siguientes son algunos de los procesos utilizados en la purificación de metales crudos:
- Licuación : en este método se tienen en cuenta los puntos de fusión de los metales. Este método se utiliza para purificar metales que tienen puntos de fusión bajos. Las impurezas tienen un punto de fusión mayor que el metal. Se aplica calor a una temperatura ligeramente superior al punto de fusión de los metales para convertirlos en estado líquido. Las impurezas quedan atrás cuando el metal puro se derrite y desciende del horno.
- Destilación : este es un método para purificar metales con un punto de ebullición bajo, como el mercurio y el zinc. El metal impuro se calienta por encima de su punto de ebullición para crear vapores en este proceso. Dado que las impurezas no se evaporan, deben separarse. Los vapores de metal puro se condensan, dejando atrás las impurezas.
- Refinación en fase de vapor: en este tipo de purificación, el metal debería producir un compuesto volátil en presencia de un reactivo, que debería descomponerse fácilmente para recuperar el metal. El metal se convierte en un compuesto gaseoso. Este producto químico volátil se descompone posteriormente para producir metal puro. El níquel, por ejemplo, se purifica de esta manera.
- Métodos cromatográficos : la mezcla cruda se coloca en un medio líquido o gaseoso en este proceso. Se utiliza un adsorbente para transportar este medio. Los diferentes componentes de la mezcla se adsorben en diferentes niveles de la columna. Usando disolventes apropiados, estos componentes de la mezcla se eliminan.
- Refinación de zona : este procedimiento se utiliza para eliminar impurezas de metales como germanio, silicio, galio, indio y boro. El metal impuro está conectado a un calentador móvil circular en un extremo. El metal puro cristaliza a medida que se mueve el calentador, mientras que las impurezas se transfieren a la parte adyacente del metal. Las impurezas se acumulan en el otro extremo de la varilla, que se corta para producir metal puro.
El método más importante y más utilizado para refinar metales impuros es el refinado electrolítico.
¿Qué es la refinación electrolítica?
El refinado electrolítico es el proceso de purificación mediante electrólisis. Cobre, zinc, estaño, plomo, cromo, níquel, plata y oro son solo algunos de los metales que se pueden procesar electrolíticamente. Un bloque grueso de metales impuros se utiliza como áNode para el refinado por electrólisis de metales impuros y se conecta al terminal positivo de la batería.
Como está conectado al terminal negativo de la batería, se utiliza como cátodo una tira delgada de metal puro. Como electrolito se utiliza una sal hidrosoluble del metal a refinar. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del áNode, el metal impuro se disuelve y entra en la solución electrolítica, mientras que el metal puro del electrolito se deposita en el cátodo. Las impurezas solubles en el metal impuro se disuelven en solución, mientras que las impurezas insolubles se asientan en el fondo del áNode como lodo anódico. Considere un ejemplo para comprender mejor el refinado de metales electrolíticos. Veamos cómo funciona este método para refinar cobre metálico.
Refinación electrolítica de Cobre
En el refinado electrolítico del cobre se utiliza un tanque electrolítico que contiene una solución de sulfato de cobre acidificado como electrolito. Como áNode, un bloque grueso de metal de cobre impuro está unido al terminal positivo de la batería. Dado que está conectado al terminal negativo de la batería, se utiliza como cátodo una tira delgada de metal de cobre puro.
El cobre impuro del áNode se disuelve y entra en la solución de sulfato de cobre cuando lo atraviesa una corriente eléctrica, mientras que el cobre puro de la solución de sulfato de cobre se deposita en el cátodo. Así, en el cátodo se produce metal de cobre puro. Las impurezas solubles se disuelven en la solución, mientras que las impurezas insolubles se acumulan como lodo anódico debajo del áNode.
Explicación del refinado electrolítico de cobre: Los iones de cobre y los iones de sulfato están presentes en una solución de sulfato de cobre. La siguiente reacción ocurre en los dos electrodos cuando una corriente eléctrica pasa a través de la solución de sulfato de cobre.
- Los iones de cobre cargados positivamente, Cu 2+ , de la solución de sulfato de cobre van al electrodo negativo (cátodo) y se reducen a átomos de cobre tomando electrones del cátodo. Los metales de cobre puro se forman cuando estos átomos de cobre se colocan en el cátodo.
En el cátodo: Cu 2+ + 2e – → Cu
(Iones de cobre) (Electrones) (Átomo de cobre)
- Los átomos de cobre del áNode impuro pierden cada uno dos electrones en el áNode, formando iones de cobre Cu 2+ en la solución electrolítica.
En el áNode: Cu – 2e – → Cu 2+
(Átomo de cobre) (Electrones) (Ion de cobre)
Los iones de cobre se eliminan de la solución de sulfato de cobre en el cátodo y se agregan a la solución en el áNode de esta manera. El áNode impuro se vuelve más y más delgado a medida que avanza el proceso, mientras que el cátodo puro se vuelve más y más grueso. En el cátodo se obtiene así cobre puro.
¿Qué sucede con las impurezas en el cobre impuro que son metálicos?
El cobre impuro contiene impurezas metálicas que son más o menos reactivas. Los metales más reactivos en el cobre impuro, como el hierro, ahora fluyen hacia la solución electrolítica y permanecen allí. Los metales menos reactivos del cobre impuro, como el oro y la plata, se asientan en el fondo de la celda electrolítica debajo del áNode en forma de lodo anódico. El lodo del áNode se puede recuperar para metales de oro y plata. Como resultado, la refinación electrolítica de metales tiene dos objetivos.
- Permite recuperar otros metales valiosos, como el oro y la plata, de las impurezas del metal que se está refinando.
- Purifica el metal en consideración.
Preguntas resueltas
Pregunta 1: Defina lodo anódico.
Responder:
Durante el refinado electrolítico, las impurezas solubles en el metal impuro se disuelven en la solución, mientras que las impurezas insolubles se asientan en el fondo del áNode y se conocen como lodo anódico.
Pregunta 2: ¿De qué se compone el cátodo en la electrorrefinación del cobre?
Responder:
El cátodo es el electrodo negativo en la electrorrefinación del cobre. Está hecho completamente de cobre. Como resultado, el cátodo en la electrorrefinación de cobre se compone de cobre puro.
Pregunta 3: ¿Cuál es el rango de pureza del cobre obtenido por refinación electrolítica?
Responder:
La transferencia de metal puro del áNode al cátodo es el resultado de la refinación electrolítica. Las impurezas de metales más básicos permanecen en la solución electrolítica como iones, mientras que las impurezas de metales menos básicos se asientan como lodo anódico. El cobre que ha sido purificado por refinación electrolítica tiene una pureza del 99,95-99,99%.
Pregunta 4: ¿De qué está compuesto el áNode en la electrorrefinación del cobre?
Responder:
El áNode es el electrodo positivo en la electrorrefinación del cobre y se fabrica a partir de bloques de cobre impuro. Como resultado, el áNode en la electrorrefinación de cobre se compone de bloques de cobre impuros.
Pregunta 5: Durante la refinación electrolítica del cobre, ¿qué electrolito se utiliza?
Responder:
El electrolito en el refinado electrolítico del cobre es una solución de sulfato de cobre acidificada por ácido sulfúrico.