Elettrometallurgia è un termine usato per i processi che raffinano o purificano i metalli usando l’elettricità. Può anche essere un termine generale per i processi elettrici utilizzati per placcare un metallo con un altro per scopi decorativi o di resistenza alla corrosione. La lavorazione dei metalli mediante l’elettricità non è generalmente il primo passaggio nella purificazione dei metalli, ma piuttosto un passaggio successivo o finale utilizzato per creare metalli molto puri per altri processi industriali.
Il minerale grezzo estratto dal terreno può contenere un metallo prezioso come oro, rame o alluminio con una grande quantità di impurità. Alcune lavorazioni possono essere eseguite fondendo i minerali ad alte temperature e separando i metalli desiderabili. Questi processi danno metalli che possono ancora contenere una percentuale indesiderabile di minerali o altri metalli. L’elettrometallurgia può essere utilizzata in diversi modi per purificare o separare i prodotti rimanenti.
L’electrowinning è un processo che utilizza la corrente elettrica che passa attraverso un bagno a base d’acqua, chiamato cellula, per separare le molecole metalliche, o ioni, in un’asta o una piastra. Un circuito elettrico è costituito da una carica positiva e negativa e da un modo in cui la corrente elettrica scorre tra di loro. Quando due elettrodi carichi, chiamati catodo e anodo, vengono inseriti nella cella, gli ioni metallici si raccolgono su uno degli elettrodi. Un attento controllo della tensione e del flusso di corrente può creare depositi di metallo molto puri. Questo è un processo comune per purificare il rame da miscele di rame meno pure.
Un altro processo di elettrometallurgia è l’elettroraffinazione, che utilizza maggiori correnti elettriche per riscaldare e fondere minerali parzialmente raffinati per estrarre metalli. Questo è un processo comune per la raffinazione dell’alluminio ed è chiamato processo di Hall. In questo processo, l’ossido di alluminio parzialmente raffinato viene prima ottenuto dal minerale di alluminio chiamato bauxite. L’ossido di alluminio viene quindi miscelato con la criolite, un minerale composto da sodio, alluminio e fluoro, che fonde a una temperatura molto più bassa dell’ossido di alluminio. Quando la miscela è esposta a correnti elettriche elevate, si scioglie e produce metallo di alluminio puro.
La galvanica è una tecnica di elettrometallurgia in cui una corrente elettrica viene fatta passare attraverso un bagno di acqua e acido contenente una miscela disciolta di metallo e altri minerali. Un oggetto posto in questo bagno e dotato di una carica elettrica può attirare gli ioni metallici sulla sua superficie, che poi si appiccheranno o si depositeranno come uno strato sottile sull’oggetto. Questo è un processo comune per creare oggetti placcati come parti cromate utilizzate per automobili, motociclette ed elettrodomestici. I metalli galvanizzati non solo hanno un aspetto decorativo brillante, ma la cromatura funge da rivestimento resistente alla corrosione per prolungare la vita della parte.
Un altro processo utilizzato nell’elettrometallurgia è la deposizione fisica da vapore. Questo è simile alla galvanica, perché un metallo si deposita su un’altra superficie. Il metallo viene vaporizzato elettricamente per dargli una carica elettrica e alla superficie da rivestire viene data la carica opposta, che provoca la deposizione di uno strato molto sottile di metallo. Una camera a vuoto in cui viene rimossa l’aria viene generalmente utilizzata per rimuovere l’ossigeno che può contaminare il prodotto. La deposizione di vapore viene utilizzata dove soluzioni acquose acide potrebbero danneggiare le parti, come in alcuni circuiti elettrici. Ha anche la capacità di formare strati molto sottili che possono essere utili nell’elettronica e in alcuni processi industriali.