Afino o purificación de metales

Los metales que consigue obtener en pirometalurgia, a través de reductores químicos , o por electrólisis, cuentan con una cierta cantidad de otro tipo de elementos que los hacen ser impuros en diferentes grados. Dicho hecho puede afectar de manera negativa a sus propiedades y a sus aplicaciones. Es por este motivo que por lo general, se necesita hacer pasar al metal por un procedimiento de afinamiento o purificación, con el fin de eliminar la mayor parte posible de las impurezas que se encuentran acompañando el metal.

Algunos de los procedimientos de purificación más usados son: a través de destilación, por zonas, electrolítico, mediante oxidación y por fusión.

Afino por destilación:

Los metales que poseen puntos de ebullición más bien bajos, como puede ser el caso del mercurio o el cinc, se pueden conseguir separar de otros metales que los hacen impuros, a través de la destilación fraccionada.

Para realizar esta técnica de destilación, debe haber una suficiente diferencia entre los diferentes puntos de ebullición de los metales, es decir, del metal que nos interesa purificar y de los metales que lo acompañan. De esta manera, puede conseguirse uno de los metales a modo de vapor, mientras que los demás se mantienen en estado líquido. Así por ejemplo, el cinc, que tiene un punto de ebullición de 906ºC, puede ser separado de sus impurezas de plomo o cadmio, a través de destilación fraccionada, pues los puntos de ebullición de los otros dos metales son respectivamente, 1725ºC y 765ºC.

Purificación por zonas:

Este método, también llamado afino por zonas, se usa para obtener metales con alto grado de pureza, como puede ser el caso del silicio que se usa en la fabricación de semiconductores.

Se realiza un sistema de calefacción eléctrica a través de inducción que se encuentre rodeado por una barra de metal en bruto. Cuando el sistema se desplaza a lo largo de la barra, el metal en sí se funde, disolviéndose en él la gran parte de las impurezas. La zona que se funde, es más soluble en el fundido que un metal sólido, va pasando y arrastrándolas a lo largo de toda la barra. Cuando la zona que está fundida llega al final de la barra, se condensa al enfriarse, y se corta. La repetición del procedimiento repetidas veces llevará a alcanzar un metal con una pureza superior del 99.99%.

Afino electrolítico:

Ciertos metales, como el cobre, la plata o el oro, a través de electrólisis se purifican. Por ejemplo, el cobre que se consigue por tostación partiendo del sulfuro de cobre , suele tener un contenido de impurezas en pequeñas cantidades de otros metales. Por electrólisis de cobre bruto, el cual hace el papel de ánodo, se recoge en el cátodo el cobre con una alta pureza, lo que es crucial para su posterior utilización como conductor eléctrico.

Afino por oxidación:

Éste es el proceso que ya se ha descrito para la purificación del hierro en estado bruto , así como la fabricación del acero. Por lo general, una vez se ha fundido el metal bruto, pueden pasar a eliminarse sus impurezas a través de la reacción con el oxígeno; formándose óxidos desprendido en forma de gas, u óxidos que reaccionan con algunos productos presentes y que se suelen separar como escoria.

En el caso del acero, las impurezas que contienen de carbono, silicio, manganeso y azufre, disminuyen de manera controlada hasta llegar a los valores que se desean para cada tipo de acero.

Afino por fusión:

Al calentarse el metal justo por encima del punto de fusión, algunos metales como puede ser el caso del estaño, pueden llegar a purificarse, aunque el metal funda, no pasa lo mismo con sus impurezas, lo cual permite la fácil separación.