Что такое рафинирование приведите примеры его использования в химии кратко

Обновлено: 28.06.2024

окончательная очистка продукта от примесей в металлургической, химической, пищевой и др. отраслях промышленности.

металлов, очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96—99% основного металла, остальное приходится на примеси. Такие металлы не могут использоваться промышленностью из-за низких физико-химических и механических свойств. Примеси, содержащиеся в черновых металлах, могут представлять самостоятельную ценность. Так, стоимость золота и серебра, извлекаемых из меди, полностью окупает все затраты на Р. Различают 3 основных метода Р.: пирометаллургический, электролитический и химический. В основе всех методов лежит различие свойств разделяемых элементов: температур плавления, плотности, электроотрицательности и т.д. Для получения чистых металлов нередко используют последовательно несколько методов Р.

Пирометаллургическое рафинирование, осуществляемое при высокой температуре в расплавах, имеет ряд разновидностей. Окислительное Р. основано на способности некоторых примесей образовывать с О, S, Cl, F более прочные соединения, чем соединения основного металла с теми же элементами. Способ применяется, например, для очистки Cu, Pb, Zn, Sn. Так, при продувке жидкой меди воздухом примеси Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, Sn, имеющие большее сродство к кислороду, чем Cu, образуют окислы, которые всплывают на поверхность ванны и удаляются. Ликвационное разделение основано на различии температур плавления и плотностей компонентов, составляющих сплав, и на малой их взаимной растворимости. Например, при охлаждении жидкого чернового свинца из него при определённых температурах выделяются кристаллы Cu (т. н. шликеры), которые вследствие меньшей плотности всплывают на поверхность и удаляются. Способ применяется для очистки чернового свинца от Cu, Ag, Au, Bi, очистки чернового цинка от Fe, Cu, Pb, при Р. Sn и др. металлов. При фракционной перекристаллизации используется различие в растворимости примесей металла в твёрдой и жидкой фазах с учётом медленной диффузии примесей в твёрдой фазе. Способ применяется в производстве полупроводниковых материалов и для получения металлов высокой чистоты (например, Зонная плавка, Плазменная металлургия, вытягивание Монокристаллов из расплава, направленная кристаллизация). В основе ректификации, или дистилляции, лежит различие в температурах кипения основного металла и примеси. Р. осуществляется в форме непрерывного противоточного процесса, в котором операции возгонки и конденсации удаляемых фракций многократно повторяются. Использование вакуума позволяет заметно ускорить Р. Способ применяется при очистке Zn от Cd, Pb от Zn, при разделении Al и Mg, в металлургии Ti и др. процессах. Вакуумная фильтрация жидкого металла через керамические фильтры (например, в металлургии Sn) позволяет удалить взвешенные в нём твёрдые примеси. При Р. стали в ковше жидкими синтетическими шлаками поверхность контакта между металлом и шлаком в результате их перемешивания значительно больше, чем при проведении рафинировочных процессов в плавильном агрегате; благодаря этому резко повышается интенсивность протекания десульфурации (См. Десульфурация), дефосфорации (См. Дефосфорация), раскисления металлов (См. Раскисление металлов), очищения его от неметаллических включений. Р. стали продувкой расплава инертными газами используется для удаления из металла взвешенных частиц шлака или твёрдых окислов, прилипающих к пузырькам газа и флотируемых на поверхность расплава.

Электролитическое рафинирование, представляющее собой Электролиз водных растворов или солевых расплавов, позволяет получать металлы высокой чистоты. Применяется для глубокой очистки большинства цветных металлов.

Электролитическое Р. с растворимыми состоит в анодном растворении очищаемых металлов и осаждении на катоде чистых металлов в результате приобретения ионами основного металла электронов внешней цепи. Разделение металлов под действием электролиза возможно вследствие различия электрохимических потенциалов примесей и основного металла. Например, нормальный электродный потенциал Cu относительно водородного электрода сравнения, принятого за нуль, + 0,346, у Au и Ag эта величина имеет большее положительное значение, a y Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co нормальный электродный потенциал отрицателен. При электролизе медь осаждается на катоде, благородные металлы, не растворяясь, оседают на дно электролитной ванны в виде шлама, а металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом, накапливаются в электролите, который периодически очищают. Иногда (например, в гидрометаллургии (См. Гидрометаллургия) Zn) используют электролитическое Р. с нерастворимыми анодами. Основной металл находится в растворе, предварительно тщательно очищенном от примесей, и в результате электролиза осаждается в компактном виде на катоде.

Химическое рафинирование основано на различной растворимости металла и примесей в растворах кислот или щелочей. Примеси, постепенно накапливающиеся в растворе, выделяются из него химическим. путём (Гидролиз, Цементация, образование труднорастворимых соединений, очистка с помощью экстракции (См. Экстракция) или ионного обмена (См. Ионный обмен)). Примером химического Р. может служить Аффинаж благородных металлов. Р. Au производят в кипящей серной или азотной кислоте. Примеси Cu, Ag и др. металлов растворяются, а очищенное золото остаётся в нерастворимом осадке.

Лит.: Пазухин В. А. , Фишер А. Я., Разделение и рафинирование металлов в вакууме, М., 1969; Сучков А. Б., Электролитическое рафинирование в расплавленных средах, М., 1970; Рафинирование стали синтетическими шлаками, 2 изд., М., 1970.

В основе рафинирования - очистка металлов от примесей. Рассмотрим примеры:
Химическое рафинирование:
Cu2O + CO = 2Cu = Co2;
Далее медь очищается электролизом: CuSO4 = Cu2+ +SO42-;
K- | Cu 2+ + 2e = Cu;
A +|4OH - 4e = 2H2O + O2
Суммарное уравнение электролиза:
CuSO4 = Cu + 2H2O + O2;
Медь освобождается от примесей на катоде.
Пирометаллургический метод проводится для расплавов металлов: Mn, Cu, Pb, Zn, Sn и освобождение их от примесей: O, S, CL, F.
Пример реакции:
MnO + C = Mn + CO
Рафинирование металлов применяется в металлургии для повышения качества металлов.

Что такое рафенирование? Привести пример, написать уравнение реакций. Из какого материала изготовлен анод? К какому типу анодов он относится?

Одним из наиважнейших факторов, влияющих на потерю продуктами питания пищевой ценности, является рафинирование. Для начала дадим внятное определение понятию рафинирования. Рафинирование – фабрично-заводские процессы, благодаря которым продукт получает окончательную очистку или отделку, например, в металлургии или пищевой промышленности. В процессе рафинирования натуральный продукт разделяется на составные части, некоторые из которых пускают в отходы вместе со значительным количеством питательных веществ.

В природе пища, которую едят самые разные животные, имеет одну общую черту: кроме витаминов и минералов она содержит вспомогательные вещества, способствующие ее перевариванию и полноценному усвоению. Другими словами, природа уже сама за нас придумала механизм помощи организму для извлечения питательных веществ из пищи. Поэтому при рафинировании, когда часть питательных веществ, необходимых для усвоения продукта, уходит в отходы, продукт становится неполноценным, потому что теперь он не может быть полностью усвоен.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Термин обычно используется для обозначения процесса очистки веществ, которые и так доступны в применимой форме, но будут ещё более полезны в чистом виде, без примесей. Например, нефть будет гореть и в своем естественном состоянии, но неэффективна как моторное топливо из-за наличия примесей и разнообразия характеристик составляющих её веществ.

Также часто имеется в виду получение из природных ресурсов и вовсе химически чистого вещества: например, использование кремния и других полупроводников в электронике зависит от точного контроля примесей, для чего разработано множество особых способов рафинирования.

Связанные понятия

Рафинирование металлов - очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96-99% основного металла, остальное приходится на примеси. Такие металлы не могут использоваться промышленностью из-за низких физико-химических и механических свойств. Примеси, содержащиеся в черновых металлах, могут иметь собственную ценность. Так, стоимость золота и серебра, извлеченных из меди, полностью окупает все затраты на Рафинирование. Различают 3 основных метода рафинирования.

Раскисле́ние мета́ллов — процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления применяют элементы (или их сплавы, например ферросплавы), характеризующиеся большим сродством к кислороду, чем основной металл.

Пластификаторы — это вещества, которые вводят в состав полимерных материалов для придания (или повышения) эластичности или пластичности при переработке и эксплуатации. Пластификаторы облегчают диспергирование ингредиентов, снижают температуру технологической обработки композиций, улучшают морозостойкость полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

Флюс (лат. Fluxus — поток, течение) — вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления оксидов с паяемых поверхностей, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и/или защиты от действия окружающей среды.

Наполни́тели — вещества, добавляемые к основному составу для изменения свойств или (и) удешевления материала. Наиболее распространены твёрдые: древесная мука, древесные опилки, шелуха зерновых, хлопковые очёсы, хлопчатобумажная ткань, бумага, графит, асбест, кварц, стекловолокно, отходы автопокрышек, различные природные и синтетические отходы добычи и переработки, — как отдельно так и в композиции с другими.

Упоминания в литературе

При чрезмерном рафинировании охлаждающего масла резко уменьшаются ароматические компоненты. Хотя среди ароматических компонентов вещества с плохой химической стабильностью, но если ароматические компоненты чистые, то возникает активное влияние этих компонентов на стабильность к окислению и предельное давление. Поэтому есть необходимость применения ручного способа рафинирования для сохранения указанных эффективных элементов. Таким образом, нужно выбирать масло с хорошим смазывающим свойством, чтобы даже при применении в реальной машине не возникало плавления.

Жирные масла, полученные методом прессования, как правило, содержат большое количество примесей, среди которых обрывки тканей, клеточного содержимого, механические загрязнения… Для того чтобы очистить масло, его пропускают через специальный фильтр-пресс. Этот процесс называется рафинированием (очисткой).

Наибольшее количество фосфолипидов содержится в яйцах (от 3,2 % до 3,4 %), относительно много их в зернах и бобах (от 0,4 % до 0,8 %), нерафинированных растительных маслах (от 1,2 % до 2 %). При рафинировании растительных масел содержание фосфолипидов в них снижается в 6 – 10 раз. Много фосфолипидов содержится в сыре (от 0,5 % до 1,1 %), мясе (0,8 %), птице (от 0,5 % до 2,5 %), сливочном масле (от 0,3 % до 0,4 %), рыбе (от 0,3 % до 2,4 %), картофеле (0,3 %).

Связанные понятия (продолжение)

Алюминотермия (алюмотермия; от лат. Aluminium и греч. therme — тепло, жар) — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием.

Сульфа́тный процесс (крафт-процесс) — один из ведущих промышленных методов щелочной делигнификации древесины с целью получения целлюлозы. Основная стадия этого термохимического процесса, сульфатная варка, заключается в обработке древесной щепы водным раствором, содержащим гидроксид и сульфид натрия. Целлюлозу, производимую сульфатным методом, называют сульфатной целлюлозой.

Антипирен (от греч. anti- — приставка, означающая противодействие, и греч. руr — огонь) — компонент, добавляемый в материалы органического происхождения с целью обеспечения огнезащиты.

Суха́я перего́нка — метод переработки твёрдых видов топлива (каменного и бурого угля, древесины) нагреванием без доступа кислорода до 500-600 °С (полукоксование), а также до 900—1050 °С (коксование); при этом образуются горючие газы, смолы и обогащённые углеродом остатки (полукокс, кокс, древесный уголь), а также различные химические вещества.

Сульфа́т аммо́ния (аммоний серноки́слый, лат. ammonium sulphate), (NH4)2SO4 — неорганическое бинарное соединение, аммонийная соль серной кислоты. Это бесцветные прозрачные кристаллы (или белый порошок) без запаха. Получают сульфат аммония действием серной кислоты на раствор аммиака и обменными реакциями с другими солями. Применяется в качестве удобрения, при производстве вискозы, в пищевой промышленности, при очистке белков в биохимии, в качестве добавки при хлорировании водопроводной воды. Токсичность.

Сульфид натрия, устар. сернистый натрий, — сложное неорганическое вещество с химической формулой Na2S.

Гидрометаллурги́я — выделение металлов из руд, концентратов и отходов производства с помощью водных растворов определённых веществ (химических реагентов).

Ферросилиций используют в качестве раскисляющих и легирующих добавок для выплавки электротехнических, рессорно-пружинных, коррозийно- и жаростойких сталей.

Штейн (от нем. Stein — камень) — смесь сульфидов железа, никеля, меди, кобальта и других элементов. Штейн — промежуточный продукт при получении некоторых цветных металлов (Cu, Ni, Pb и другие) из их сульфидных руд.

Ферроникель — сплав железа и никеля (ферросплав), получаемый, главным образом, при восстановительной электроплавке окисленных никелевых руд и используемый для легирования стали и сплавов.

Ферровольфрам — сплав железа и вольфрама (ферросплав), используемый в чёрной металлургии для легирования стали и сплавов.

Металлотермия (от металл + греч. therme — теплота, жар) — отрасль современной металлургии, которая основана на процессах восстановления металлов из их соединений другими металлами, химически значительно более активными, чем восстанавливаемые, при повышенных температурах.

Экстра́кция (от лат. extraho — извлекаю) — способ извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстраге́нта). Для извлечения из смеси применяются растворители, не смешивающиеся с этой смесью.

Стеарин (фр. stéarine; от др.-греч. στέαρ — жир) — общее название триглицеридов стеариновой кислоты с примесью пальмитиновой, олеиновой и других насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.

Пи́рометаллу́ргия — совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Это отрасль металлургии, связанная с получением и очищением металлов и металлических сплавов при высоких температурах, в отличие от гидрометаллургии, к которой относятся низкотемпературные процессы.

Нитра́т на́трия (азотноки́слый на́трий, натриевая селитра, чилийская селитра, натронная селитра) — натриевая соль азотной кислоты с формулой NaNO3. Бесцветные прозрачные кристаллы с ромбоэдрической или тригональной кристаллической решеткой без запаха. Вкус — резкий солёный. Применяется очень широко и является незаменимым в промышленности соединением.

Адсорбенты — высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой удельной поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Адсорбенты применяют для очистки воды от металлов и примесей, в противогазах, в качестве носителей катализаторов, для очистки газов, спиртов, масел, для разделения спиртов, при переработке нефти, в медицине для поглощения газов и ядов.

Окси́д ма́гния (жжёная магнезия) — химическое соединение с формулой MgO, белые кристаллы, малорастворимые в воде, пожаро- и взрывобезопасен. Основная форма — минерал периклаз.

Флота́ция (фр. flottation, от flotter — плавать) — один из методов обогащения полезных ископаемых, который основан на различии способностей минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленный различием в удельных поверхностных энергиях. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы минералов избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым.

Порошо́к — состояние вещества, при котором твёрдое вещество или вещества, входящие в его состав, очень сильно измельчены, причём его частицы не соединены друг с другом (например клеем), что позволяет придавать их скоплению произвольную форму. Широко применяется в различных индустриях и народном хозяйстве. Примеры использования.

Алюминиевая пудра — высокодисперсный порошок алюминия, с незначительным содержанием примесей (обычно медь, марганец, кремний, железо, влага и др.). Частицы преимущественно имеют вид тонких пластинок, покрытых слоем оксисла и жира.

Электрокорунд (в американской литературе — алунд или алундум, от лат. alundum) — огнеупорный и химически стойкий сверхтвёрдый материал на основе оксида алюминия (Al2O3).

Жи́дкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n. Реже в качестве жидкого стекла используют силикаты лития, например, в электродном покрытии.

Прессова́ние (от лат. presso — давлю, жму) — процесс обработки материалов давлением, производимый с целью увеличения плотности, изменения формы, перераспределения фаз материала, для изменения механических или иных его свойств.

Спекание в технике — процесс получения твёрдых и пористых материалов (изделий) из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах и/или высоком давлении; часто при спекании меняются также физико-химические свойства и структура материала.

Сепарация (лат. separatio — отделение) в технике — это различные процессы разделения смешанных объёмов разнородных частиц, смесей, жидкостей разной плотности, эмульсий, твёрдых материалов, взвесей, твёрдых частиц или капелек в газе.

Кальция нитрат (кальциевая селитра, азотнокислый кальций) — неорганическая соль азотной кислоты. Соединение сильно гигроскопично, поэтому его хранят без доступа влаги. Химическая формула Са(NО3)2.

Отбеливание, беление — обработка того или иного материала, устраняющая (нежелательную) окраску для придания ему белого цвета. Отбеливание бывает физическим, когда на материал наносится оптический отбеливатель, или химическим, когда с помощью химического реагента происходит разрушение веществ, окрашивающих материал.

Грануля́тор (окомкователь) — (англ. granulator, granulating mill, granulating machine, pellet-mill) устройство для грануляции (окомкования, пеллетизации, озернения, окускования) тонкоизмельченных материалов, способствующее увеличению производительности агломерационных машин, или производства сырых окатышей.

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Соединение кальция с углеродом.

Сульфа́т алюми́ния — сложное неорганическое соединение, соль алюминия и серной кислоты с химической формулой Al2(SO4)3. Выглядит как бесцветные кристаллы, может образовывать кристаллогидраты с различным содержанием воды. Применяется при очистке воды, крашении тканей, дублении кож, как реактив в фотографии, для получения квасцов.

То́масовский проце́сс (томасирование чугуна), также известный как процесс Гилкриста—Томаса — один из видов передела жидкого (получаемого из доменной печи) чугуна в сталь конвертерным способом.

Ферромарганец — это сплав, основными компонентами которого являются марганец и железо. Добавление марганца повышает твёрдость стали, её антикоррозийные свойства и устойчивость к разрыву.

Салома́с — твёрдый жир, получаемый в промышленности путём гидрогенизации жидких жиров, в основном растительных масел. Производство саломасов было широко распространено в СССР для удовлетворения потребности пищевой промышленности в большом количестве твёрдых жиров — заменителей животного жира.Суть процесса гидрогенизации заключается в частичном гидрировании двойных связей, входящих в состав непредельных жирных кислот масла. В промышленности используют никелевые катализаторы. Важной особенностью процесса.

Кизельгур (от нем. Kieselguhr, инфузорная земля, горная мука, трепел или целит) — руда, состоящая из осадочной горной породы диатомит, состоит преимущественно из остатков диатомовых водорослей.

Электрометаллургия — методы получения металлов, основанные на электролизе, то есть выделении металлов из растворов или расплавов их соединений при пропускании через них постоянного электрического тока. Этот метод применяют главным образом для получения очень активных металлов — щелочных, щелочноземельных и алюминия, а также производства легированных сталей.

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Окси́д ци́нка (о́кись цинка) ZnO — бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, желтеющий при нагревании и сублимирующийся при 1800 °C.

Хлорат калия (бертолетова соль, калий хлорноватокислый) — KClO3, калиевая соль хлорноватой кислоты (HClO3).

Гидрокси́д алюми́ния — вещество с формулой Al(OH)3 (а также H3AlO3) — соединение оксида алюминия с водой. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами.

Церези́н — смесь предельных углеводородов с числом атомов углерода в молекуле от 36 до 55. Имеет молекулярную массу около 700. Состоит в основном из слаборазветвленных изоалканов, небольшого количества алканов нормального строения, нафтенов с длинной боковой цепью.Церезин получают из нефтяного сырья, в основном из петролатума (смесь церезина, парафина и нефтяных масел) и озокерита. Также производится синтетический церезин.

Читайте также: