什么是金属精炼？

在冶金学中，精炼极为重要。在自然界中，从矿石中提取的任何金属通常都是不纯的。粗金属是指除去的不纯金属。精炼是从金属中去除杂质以获得高纯度金属的过程。根据金属和杂质的质量，使用各种工艺从未精炼的金属中去除杂质。

金属可以以与其他元素的化合物形式存在于矿石中。金属提取是从矿石中获取金属的过程。精炼是从矿石中提取金属的过程之一。下面进一步讨论金属精炼。

什么是金属精炼？

Impurities are common in metals produced by various reduction methods. As a result, most metals are impure. Refining metals is a term used to describe the process of purifying metals. As a result, metal refining implies metal purification. 

精炼不纯金属的程序取决于金属的性质以及存在的杂质的性质。对于不同的方法，使用不同的精炼程序。根据金属和杂质的特性，使用多种方法从粗金属中去除杂质。以下是用于提纯粗金属的一些工艺：

• 液化——这种方法考虑了金属的熔点。该方法用于提纯具有低熔点的金属。杂质的熔点高于金属。在略高于金属熔点的温度下加热，以将它们转化为液态。当纯金属熔化并从熔炉中流下时，杂质会被留下。
• 蒸馏——这是一种提纯低沸点金属（如汞和锌）的方法。在此过程中，将不纯金属加热到其沸点以上以产生蒸气。由于杂质不会蒸发，因此必须将它们分离。纯金属蒸气被冷凝，留下杂质。
• 气相精炼- 在这种纯化中，金属应在试剂存在下产生挥发性化合物，该化合物应易于分解以回收金属。金属转化为气态化合物。这种挥发性化学物质随后被分解以产生纯金属。例如，镍就是以这种方式提纯的。
• 色谱法——在此过程中，将粗混合物置于液体或气体介质中。吸附剂用于运输这种介质。混合物的不同成分被吸附在色谱柱的不同高度。使用合适的溶剂，将混合物的这些组分除去。
• 区域精炼——此程序用于去除金属中的杂质，例如锗、硅、镓、铟和硼。不纯金属的一端连接到圆形移动加热器。随着加热器的移动，纯金属结晶出来，而杂质转移到金属的相邻部分。杂质聚集在棒的另一端，被切割以产生纯金属。

精炼不纯金属的最重要和最广泛使用的方法是电解精炼。

什么是电解精炼？

Electrolytic refining is the process of purifying using electrolysis. Copper, zinc, tin, lead, chromium, nickel, silver, and gold are just a few of the metals that can be processed electrolytically. A thick block of impure metals is used as an anode for electrolysis refining of impure metals, and it is connected to the positive terminal of the battery. 

由于它连接到电池的负极端子，因此将纯金属薄条用作阴极。作为电解质，使用待精炼金属的水溶性盐。当电流通过阳极时，不纯金属溶解并进入电解质溶液，而来自电解质的纯金属沉积在阴极上。不纯金属中的可溶性杂质溶解在溶液中，而不溶性杂质作为阳极泥沉降在阳极底部。考虑一个例子来更好地理解电解金属精炼。让我们看看这种方法如何用于精炼铜金属。

铜的电解精炼

电解精炼铜时使用含有酸化硫酸铜溶液作为电解液的电解槽。作为阳极，一块厚厚的不纯铜金属连接到电池的正极端子上。由于它连接到电池的负极端子，因此使用纯铜金属薄条作为阴极。

当电流通过时，来自阳极的不纯铜溶解并进入硫酸铜溶液，而来自硫酸铜溶液的纯铜沉积在阴极上。因此，在阴极上产生纯铜金属。可溶性杂质溶解在溶液中，而不溶性杂质在阳极下方以阳极泥的形式聚集。

铜电解精炼说明：硫酸铜溶液中存在铜离子和硫酸根离子。当电流通过硫酸铜溶液时，两个电极会发生以下反应。

• 来自硫酸铜溶液的带正电的铜离子Cu ²⁺进入负极（阴极）并通过从阴极获取电子而被还原为铜原子。当这些铜原子放置在阴极上时，就会形成纯铜金属。

在阴极： Cu ²⁺ + 2e ^– → Cu

                               (铜离子) (电子) (铜原子)

• 不纯阳极的铜原子各向阳极失去两个电子，在电解液中形成铜离子Cu ²⁺ 。

在阳极： Cu – 2e ^– → Cu ²⁺

                                  (铜原子) (电子) (铜离子)

铜离子在阴极从硫酸铜溶液中去除，并以这种方式添加到阳极的溶液中。随着工艺的进行，不纯的阳极变得越来越薄，而纯阴极变得越来越厚。在阴极，由此获得纯铜。

What happens to the impurities in impure copper that are metallic?

Impure copper contains metallic impurities that are either more reactive or less reactive. The more reactive metals in impure copper, such as iron, now flow into the electrolyte solution and stay there. The less reactive metals in impure copper, such as gold and silver, settle in the bottom of the electrolytic cell below the anode in the form of anode mud. The anode mud can be recovered for gold and silver metals. As a result, electrolytic metal refining serves two objectives.

• It allows other valuable metals, such as gold and silver, to be recovered from impurities in the metal being refined.
• It purifies the metal in consideration.

已解决的问题

问题1：定义阳极泥。

回答：

During electrolytic refining, the soluble impurities in impure metal dissolve in solution, whereas insoluble impurities settle at the bottom of the anode and are known as anode mud. 

问题二：电解精炼铜的阴极是由什么组成的？

回答：

The cathode is the negative electrode in the electrorefining of copper. It is made entirely of copper. As a result, the cathode in copper electrorefining is made up of pure copper.

问题3：电解精炼得到的铜的纯度范围是多少？

回答：

The transfer of pure metal from the anode to the cathode is the result of electrolytic refining. More basic metal impurities remain in the electrolytic solution as ions, while less basic metal impurities settle down as anode mud. The copper that has been purified by electrolytic refining is 99.95-99.99% pure.

问题四：电解精炼铜的阳极是由什么组成的？

回答：

The anode is the positive electrode in the electrorefining of copper and it is made from impure copper blocks. As a result, the anode in copper electrorefining is made up of impure copper blocks.

问题5：铜电解精炼过程中，使用的是哪种电解液？

回答：

The electrolyte in the electrolytic refining of copper is a solution of copper sulphate acidified by sulphuric acid.