elektrometalurgija

elektrometalurgija (elektro- + metalurgija), područje metalurgije koje obuhvaća dobivanje i rafinaciju metala te pripravu slitina uporabom električne energije. Elektrometalurški postupci, među koje se svrstavaju elektrolitičko dobivanje i rafinacija metala te elektrotermija, primjenjuju se kada primjena pirometalurških procesa nije moguća ili iz nekih razloga nije prikladna, npr. zbog slabije kvalitete proizvoda i međuproizvoda ili zbog mogućeg zagađenja okoliša.

Elektrolitičko dobivanje metala temelji se na elektrolizi vodenih otopina ili talina metalnih soli, kada se u ćeliji za elektrolizu metalni ioni reduciraju i izlučuju na katodi. Elektrolizom vodenih otopina soli mogu se tako, u skladu s elektrokemijskim naponskim nizom (→ elektroda), izlučiti metali kojima je elektrodni potencijal pozitivniji od vodika (npr. bakar, srebro), a zbog prenapona vodika na katodi moguće je izlučiti i neke metale s malo negativnijim potencijalom od vodika (npr. cink). Metali s mnogo negativnijim elektrodnim potencijalom mogu se dobiti samo elektrolizom svojih rastaljenih soli (npr. natrij, berilij). Elektrode za elektrolizu otopina načinjene su od prikladnog metala koja ne reagira s otopinom (olovo, srebro, antimon, aluminij ili njihove slitine), pri čemu su katode obično od metala koji se tim postupkom dobiva iz otopine. Struktura metala izlučenog na katodi ovisi o brzini elektrokemijske reakcije, gustoći struje, koncentraciji iona u elektrolitu, temperaturi i miješanju. Za elektrolizu taline, anode su od naftnog koksa ili grafita, a katode mogu biti čvrste i od različitog materijala (npr. ugljikove za aluminij, čelične za litij, niklene za berilij) ili rastaljene, npr. rastaljeni bakar za dobivanje kalcija, kada prvo nastaje predslitina, iz koje se zatim čisti metal izdvaja destilacijom. Pri dobivanju nekih metala, npr. alkalijskih, katodni i anodni prostor odijeljeni su pregradom radi sprječavanja međusobnih reakcija produkata elektrolize. Velik je nedostatak toga postupka znatna potrošnja električne energije.

Elektrolitička rafinacija slična je opisanoj elektrolizi, ali se razlikuje po tome što se kao anoda upotrebljava elektroda od nečistog metala koji treba rafinirati, dok je katoda tanki lim od istog rafiniranog metala. Prilikom elektrolize metal iz anode prelazi u ionskom obliku u otopinu, iz koje se izlučuje redukcijom na katodi u čistom obliku, dok nečistoće ostaju u otopini ili se skupljaju na dnu kao anodni mulj. Anodna i katodna reakcija identične su, samo suprotna smjera, a radni napon ćelije, pa time i potrošnja energije, znatno su niži nego kod dobivanja metala elektrolitičkim postupkom. Tim se postupkom rafiniraju bakar, srebro, zlato, kobalt, kositar i dr. Iz svojih rastaljenih soli elektrolitički se rafinira samo aluminij.

Elektrotermija se primjenjuje pri dobivanju metala redukcijom njihovih oksida i pri taljenju metala (elektrolučne ili indukcijske peći) te pri obradbi metala (elektrootporne peći), pri čemu električna struja ne sudjeluje izravno u procesu kao u ostalim elektrometalurškim postupcima, nego samo služi za postizanje visokih temperatura koje se ne mogu postići drugim energentom.

elektrometalurgija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 10.12.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17635>.