Kursangebot | Werkstofftechnik 2 | Raffination

Werkstofftechnik 2

Raffination

Unter der Raffination versteht man die Reinigung, Trennung oder Konzentration von Rohstoffen. In diesem vorliegenden Fall beschäftigen wir uns hingegen ausschließlich mit der Reinigung von RohMetall. Der Vorgang kann auf drei unterschiedliche Arten ablaufen:

  1. Pyrometallurgische Raffination
  2. Elektrolytische Raffination
  3. Chemische Raffination.

Besonders die ersten beiden Raffinationsverfahren kommen häufig vor. Die chemische Raffination hingegen genießt eher ein Nischendasein. 

Nachfolgend wird jedes Verfahren einzeln vorgestellt.

Pyrometallurgische Raffination

Bei dieser Variante erfolgt eine Reinigung des Metalls im Schmelzzustand, da die Atome der verunreinigenden Elemente im Metall gelöst sind. Ziel ist es daher eine Situation zu schaffen bei welcher die Löslichkeit der Schmelze für das verunreinigte Element minimal wird. Zur Erreichung eines derartigen Zustand gibt es verschiedene Mechanismen:

  • Änderung der Temperatur $\rightarrow $ Ausscheiden, Zonenschmelzen, Destillieren
  • Änderung des Drucks $\rightarrow $ Vakuumentgasen, Inertgasspülen $ 
  • Frischen $\rightarrow $ Zugabe von Stoffen, erzeugt höhere Affinität der verunreinigten Elemente zu diesen Stoffen und reduziert die Löslichkeit im Metall durch Bildung unlöslicher Reaktionsprodukte. 

Merke

Diese Reaktionsprodukte können leicht aus der Schmelze entfernt werden und liegen als Gase, feste Partikel oder leichte Schlackenprodukte vor. 

Elektrolytische Raffination

Dieses Verfahren ist sehr langsam und kostenintensiv, hat aber die Vorteile, dass es höhere Reinheiten erzielt und Edelmetalle zusätzlich zum Basismetall gewonnen werden können. Bevor es jedoch zur Anwendung der elektrolytischen Raffination kommt, ist dem zumeist eine pyrometallurgische Raffination voran gegangen. Für den Vorgang selber gießt man das Metall in glatte und plane Anodenplatten, die dann unter Einwirkung eines äußeren Potentials in einem Elektrolyt gelöst werden und sich anschließend an einem, ebenfalls in dem Elektrolyt befindlichen, hochreinen Kathodenblech ansammeln. Um die Ansammlung von Verunreinigung an der Kathode zu vermeiden wird häufig ein Diaphragma zwischen Anode und Kathode platziert, welches die Verunreinigungen durch Ausfällung entfernt. So erreicht nur das gereinigte Elektrolyt die Kathode. Die dabei eventuell enthaltenen Edelmetalle gehen dabei natürlich nicht in Lösung, sinken als Anodenschlamm zu Boden und können separat abgezogen werden. 

Chemische Raffination

Bei diesem Verfahren wird eine flüchtige Metallverbindung erzeugt, aus der durch selektives Herauslaugen das gewünschte Metall gewonnen wird. Dabei kann das Metall entweder durch thermische Zersetzung oder durch Abscheidung in relativ reiner Form gewonnen werden.