În industria metalurgică, sunt utilizate diferite metode pentru a purifica metalele de impurități, una dintre acestea fiind topirea în zonă, o metodă relativ simplă și destul de eficientă.
Conținut
Ce se numește topire zonală?
Topirea zonală (cunoscută și sub denumirea de recristalizare zonală) este o metodă de purificare (rafinare) a produselor solide. Aceasta se bazează pe faptul că toate impuritățile diferă în ceea ce privește solubilitatea lor în fazele lichidă și solidă. Metoda este un tip separat de cristalizare dirijată, dar, în același timp, diferă de aceasta prin faptul că, în diferite momente de timp, numai o parte foarte mică a probei trece în stare topită.
Esența topirii zonale va fi mai clară dacă luăm în considerare un exemplu simplu. Se prelevează o probă dintr-o substanță solidă, care trebuie purificată de impurități. De exemplu, o tijă dintr-un anumit metal. Aceasta începe să se deplaseze lent într-o instalație specială printr-o zonă îngustă de încălzire. Sub influența temperaturilor ridicate, secțiunile individuale se topesc, apoi impuritățile încep să se acumuleze în faza lichidă și se deplasează împreună cu aceasta, treptat, până la sfârșitul topirii apar colectate la capătul probei. Procedura se repetă de mai multe ori.
Metoda de topire zonală a fost propusă în 1952 de William Gardner Pfann, care a revoluționat procesul prin descoperirea sa. De atunci, această metodă de rafinare s-a bucurat de o mare popularitate, iar numeroase studii au descoperit eficiența sa în purificarea a aproximativ 1 500 de substanțe.
Avantajele metodei de topire pe zone
Această metodă are numeroase avantaje incontestabile, dintre care putem sublinia
- simplitatea echipamentului utilizat pentru topirea zonei;
- eficiența ridicată a rafinării, dovedită în practică;
- temperaturi de rafinare adecvate (mai scăzute decât rectificarea);
- un număr mare de substanțe perfect supuse purificării calitative a substanțelor (aproximativ 1500).
Ca exemplu ilustrativ de rafinare de înaltă calitate, germaniul poate fi rafinat până la o stare cu mai puțin de 10% impurități (7-8% în medie).
Topirea în zone permite rafinarea de înaltă calitate a produselor anorganice și organice, ceea ce este, de asemenea, important pentru multe industrii.
Dezavantajele acestei metode de rafinare
Vorbind despre dezavantaje, trebuie spus că nu este întotdeauna posibil să se maximizeze utilizarea eficientă a topiturii zonale și există multe cazuri în care metoda se dovedește a fi ineficientă deloc. De exemplu, dacă este necesar să se rafineze atunci când două metale formează soluții solide. Un exemplu excelent al imposibilității acestei metode este separarea argintului de aur.
De asemenea, un dezavantaj foarte semnificativ este imposibilitatea de scalare. Faptul că viteza procesului depinde de rata de difuzie a impurităților. Aplicarea metodei de topire zonală este realistă pentru etapa finală de rafinare, în scopul de a obține o substanță deosebit de pură. În plus, există dimensiuni limitate în dispozitivele de rafinare: lungimea bărcii este de 50 cm, zona de topire este de numai 5 cm.
