Was ist Elektrometallurgie?

Elektrometallurgie ist ein Begriff für Prozesse, bei denen Metalle mithilfe von Elektrizität veredelt oder gereinigt werden. Es kann sich auch um einen allgemeinen Begriff für elektrische Prozesse handeln, mit denen ein Metall zu dekorativen oder Korrosionsschutzzwecken mit einem anderen beschichtet wird. Die Verarbeitung von Metallen mithilfe von Elektrizität ist im Allgemeinen nicht der erste Schritt der Metallreinigung, sondern eher ein späterer oder letzter Schritt zur Herstellung hochreiner Metalle für andere industrielle Prozesse.

Aus dem Boden abgebautes Roherz kann ein wertvolles Metall wie Gold, Kupfer oder Aluminium mit einer großen Menge an Verunreinigungen enthalten. Ein Teil der Verarbeitung kann durch Schmelzen der Mineralien bei hohen Temperaturen und Abtrennen der gewünschten Metalle erfolgen. Diese Prozesse liefern Metalle, die möglicherweise noch einen unerwünschten Anteil an Mineralien oder anderen Metallen enthalten. Die Elektrometallurgie kann auf vielfältige Weise zur Reinigung oder Trennung der verbleibenden Produkte eingesetzt werden.

Elektroextraktion ist ein Prozess, bei dem elektrischer Strom durch ein wasserbasiertes Bad, eine sogenannte Zelle, geleitet wird, um Metallmoleküle oder Ionen auf einem Stab oder einer Platte zu trennen. Ein Stromkreis besteht aus einer positiven und einer negativen Ladung und einem Pfad, auf dem zwischen ihnen elektrischer Strom fließen kann. Wenn zwei geladene Elektroden, Kathode und Anode genannt, in der Zelle platziert werden, sammeln sich Metallionen an einer der Elektroden an. Durch sorgfältige Kontrolle von Spannung und Stromfluss können sehr reine Metallablagerungen entstehen. Dies ist ein gängiges Verfahren zur Reinigung von Kupfer aus weniger reinen Kupfermischungen.

Ein weiterer elektrometallurgischer Prozess ist die Elektroraffinierung, bei der höhere elektrische Ströme zum Erhitzen und Schmelzen teilweise raffinierter Erze zur Gewinnung von Metallen verwendet werden. Dies ist ein gängiges Verfahren zur Veredelung von Aluminium und wird Hall-Verfahren genannt. Bei diesem Verfahren wird zunächst teilraffiniertes Aluminiumoxid aus einem Aluminiumerz namens Bauxit hergestellt. Das Aluminiumoxid wird dann mit Kryolith vermischt, einem Mineral aus Natrium, Aluminium und Fluor, das bei einer viel niedrigeren Temperatur schmilzt als Aluminiumoxid. Wenn die Mischung hohen elektrischen Strömen ausgesetzt wird, schmilzt sie und es entsteht reines Aluminium.

Galvanisieren ist eine elektrometallurgische Technik, bei der ein elektrischer Strom durch ein Säure-Wasser-Bad geleitet wird, das eine gelöste Mischung aus Metall und anderen Mineralien enthält. Ein Gegenstand, der in dieses Bad gelegt und mit einer elektrischen Ladung beaufschlagt wird, kann Metallionen an seine Oberfläche ziehen, die dann als dünne Schicht auf dem Gegenstand aufgetragen oder abgeschieden werden. Dies ist ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Chromartikeln, beispielsweise Chromteilen für Autos, Motorräder und Haushaltsgeräte. Verzinkte Metalle haben nicht nur einen glänzenden dekorativen Reiz, sondern das Chrom fungiert auch als korrosionsbeständige Beschichtung, um die Lebensdauer des Teils zu verlängern.

Ein weiteres in der Elektrometallurgie eingesetztes Verfahren ist die physikalische Gasphasenabscheidung. Dies ähnelt dem Galvanisieren, bei dem ein Metall auf einer anderen Oberfläche abgeschieden wird. Das Metall wird elektrisch verdampft, um ihm eine elektrische Ladung zu verleihen, und die zu beschichtende Oberfläche erhält die entgegengesetzte Ladung, wodurch eine sehr dünne Metallschicht abgeschieden wird. Eine entlüftete Vakuumkammer wird typischerweise verwendet, um Sauerstoff zu entfernen, der das Produkt verunreinigen kann. Die Dampfabscheidung wird dort eingesetzt, wo Säure- und Wasserlösungen Teile beschädigen können, wie zum Beispiel in einigen Stromkreisen. Es hat auch die Fähigkeit, sehr dünne Schichten zu bilden, die in der Elektronik und einigen industriellen Prozessen nützlich sein können.

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