最も古い工業用電解プロセスは電解採取です。ナトリウム金属は、1807 年に英国の化学者ハンフリー デービーによる溶融水酸化ナトリウムの電気分解によって初めて元素の形で得られました。ロイヒテンベルク公マクシミリアンは、1847 年に銅の電気精錬を初めて実験的に実証しました。
電着とは、金属が鉱石から溶液中に入れられるプロセスです。つまり、電着して金属を液化させます。一方、電気精錬は金属から不純物を除去するプロセスです。
電解精製の主な目的は、金属を精製することです。金属は自然界に自由に存在するため、不純物が多く含まれているため、金属を浄化することは非常に重要です。この電解精製を知るためには、電解について知ることが不可欠です。
電気分解は、電流の通過によって化学変化が起こるプロセスです。物質が電子を失ったり獲得したりすると、化学変化を起こしたと言われます。電子を失うことを酸化、電子を受け取ることを還元といいます。
電気分解によって精製された金属
銅 (Cu) 、亜鉛 (Zn) 、ニッケル 、銀 (Au) 、金 (Au) などは、電気分解プロセスによって精製される金属の一部です。アノードは金属 (不純物) で構成され、カソードは純粋な金属の薄いストリップで構成されます。電解質は、同じ物質の可溶性塩で作られた溶液です。
金属とその中に存在する不純物の性質によって、不純な金属を精製する方法が決まります。そこで、電解精錬 Au（金）やCu（銅）を精錬します。
冶金学では、不純な金属は精錬によって浄化されます。電解精製は、か焼や製錬などの他のプロセスとは区別できます。これらの 2 つの場合、原料に化学変化が起こりますが、精製では、最終的な物質または材料は通常、元の物質または材料と化学的に同一です。乾式冶金および湿式冶金技術を含む多くのタイプのプロセスが使用されます。
精錬における 2 つの最も一般的な乾式冶金プロセスは、酸化と還元です。酸化では、酸素との親和性が高い金属が選択的に酸素と結合し、金属酸化物を形成します。これらの金属酸化物は、さらに処理して純粋な金属を得るか、分離して廃棄物として廃棄することができます。還元は酸化の逆です。このプロセスでは、金属酸化物化合物を還元剤（炭素など）とともに炉に入れます。
金属は結合した酸素をすべて放出し、炭素と結合して炭素酸化物を形成する純粋な金属を残します。湿式冶金プロセスは、加圧環境で H2O、O2、およびその他の化学試薬を組み合わせることにより、水性媒体を使用してそれぞれの鉱石および廃棄物から金属を取得するために使用される金属回収方法として定義できます (またはそうでない場合があります)。なれ）。
電解槽は、電気精製の過程で材料 (金属であることが多い) を精製するために使用されます。不純な金属は陽極として機能し、金属の純粋なサンプルは陰極として機能します。金属の陽イオンを含む溶液に、不純な金属のサンプルと陰極を浸し、その間に電流を流します。金属は不純な成分から取り除かれ、純粋な形でカソードに堆積します。
銅（Cu）の電解精錬
電気分解によって銅などの金属を精製する際、粗金属は溶液に入る陽極として使用されます。純粋な金属は、電解精製と呼ばれるカソードに堆積します。
電解槽では、使用される電解液は酸性硫酸銅 (CuSO4 + 希釈 H2SO4) です。アノードは、電源 (バッテリー) のプラス端子に接続された不純な銅のブロックです。セルのカソードは、高純度の銅金属の薄いストリップです。
高純度の銅を製造するには、電解精錬が主な方法です。電解精錬後（溶解および鋳造後）の銅に存在する不純物は 20 ppm 未満であり、酸素レベルは 0.018% ～ 0.025% に制御されています。電解精製では、銅の不純なアノードから、硫酸銅 (CuSO4) と硫酸 (H2SO4) を含む電解液に銅を電気化学的に溶解します。次に、電気化学的に、純銅 (電解液からの Cu) をステンレス鋼または銅の陰極に堆積させます。これは継続的なプロセスです。
銅 (Cu) の電解精錬中に次の反応が起こります –
陰極反応:
Cu2+ + 2e– → Cu
アノード反応:
Cu → Cu2+ + 2e–
不溶性不純物はアノードに付着するか、アノード泥として精製セルの底に落ちます。それらはそこから取り除かれ、銅金属回収プラントと副産物金属回収プラントに送られます。すべての可溶性不純物はセルを離れ、流れる電解質に溶解します。電解精錬の主な目的は、陰極銅を高品質にすることです。
このための主な要件は、十分な間隔をあけて平らに配置された垂直の陽極と陰極、すべての陰極面にまたがる高 Cu²+ 電解液の安定した穏やかな流れ、および継続的な供給です。そして、穀物精製剤とレベリングの制御された供給。
結論
したがって、電解精製は、電解を使用して金属を精製する上で重要な役割を果たします。電解精製では、不純な金属を陽極にし、純粋な金属を陰極にします。陽極は、酸化が起こる場所または電極であり、電子の損失が起こり、陰極は、電子の還元または獲得が起こる場所または電極です。
化学変化は、酸化と還元によって起こります。電解質は、同じ物質の可溶性塩で作られた溶液です。
このプロセスは、金属を純粋な状態で得るために非常に重要です。銅や金など、多くの金属がこのプロセスによって精製されます。
