Об электрометаллургии

Задача электрометаллургии – получение чистых металлов с помощью электрической энергии. Разумеется, речь идет о прямом превращении этой энергии в энергию химического процесса, а не о нагревании или механической работе. Электролиз может проводиться не только в водных растворах, но и в расплавах. Работать с растворами неэкономично, так как расход энергии больше. Значительная ее часть используется на нагревание воды, да и коррозия электролизных ванн и электродов в этом случае идет интенсивнее. Но, к сожалению, она неизбежна.

Рассмотрим, например, процесс производства натрия – металла, область применения которого разнообразна. Натрий находится в начале ряда относительной активности, то есть это сильный восстановитель. Именно это качество натрия позволяет использовать его в металлургии для восстановления оксидов титана, циркония и т. д. Пероксид натрия – прекрасное отбеливающее средство для шелка и шерсти; многие соединения натрия используются в органическом синтезе. Достаточно широко применяется натрий и в лабораторной практике.

Давно прошло то время, когда металлический натрий получали путем нагревания его гидроксида NaOH с углем. Сегодня его получают с помощью электролиза раствора поваренной соли. Этот электролизный процесс происходит при температуре 610– 650 °С. Напряжение между катодом и анодом составляет 9–10 В. Для получения одной тонны натрия расходуется 14 000–15 000 кВт/ч энергии. Продукты электролиза – натрий и хлор – практически не содержат каких-либо примесей.

В наши дни алюминий – один из самых распространенных металлов. В чистом виде его получил Ф. Вёллер в 1827 г. Он проводил химическую реакцию между хлоридом алюминия и кальцием и получал алюминий в виде серого металлического порошка. На первых заводах по производству алюминия во Франции и Англии использовали восстановление хлорида алюминия натрием. Электролитическое получение этого металла известно с 1854 г., но из-за высокой стоимости электроэнергии оно долгое время оставалось лишь интересным экспериментом. Только в 1888 г. в Америке впервые был разработан метод промышленного получения этого металла путем электролиза. Он основан на электролизе оксида алюминия, растворенного в расплавленном криолите. Процесс происходит при температуре 960 °С. На катоде выделяется алюминий. Он тяжелее электролита и поэтому скапливается на дне электролизной ванны. На графитовых анодах выделяется кислород, который окисляет углерод до диоксида углерода.

Использование электролитического метода получения металлов вызвало резкий подъем алюминиевой промышленности. И сейчас используется эта принципиальная технологическая схема, возросли только масштабы производства; электролизные ванны алюминиевых заводов – одни из самых производительных аппаратов, применяющихся в электрохимической промышленности.


Полезное чтиво:
Где используется явление электролиза
Выделение примеси металлов
Коррозия и гальванические покрытия
Как сохранить покрытие корпуса
Электролиз воды
Как происходит электролиз под давлением