Metalle sind aufgrund ihrer Eigenschaften eine der wichtigsten Werkstoffe, eine Welt ohne Metalle wäre nur schwer vorstellbar. In der Natur kommen zwar einige Metalle in elementarem Zustand (=gediegen) vor, wie z:B. Gold (Au) oder Silber (Ag). Die meisten Metalle kommen in der Natur aber nicht elementar vor, sondern in Metallverbindungen wie Oxiden, Sulfiden, Sulfaten und Chloriden.
In diesem Kapitel werden nun die wichtigsten Verfahren beschrieben, dies sind die Reduktion von Metalloxiden, elektrolytische Verfahren und spezielle Verfahren.
Da einige der Metallverbindungen nicht als Oxide vorliegen, muss man diese erstmal in Oxide umwandeln. So führt man Sulfide durch Erhitzen an Luft (= Röstverfahren) in die Oxide über.
Reduktion mit Aluminium (aluminothermisches Verfahren): Dieses Verfahren ist geeignet für Metalle wie Chrom, Mangan, Vanadium und Titan: 3MO + 2Al -> Al2O3 + 3 MReduktion mit Alkali- oder Erdalkalimetallen: Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei der Reindarstellung von Lanthaniden verwendet, aber auch andere Metalle wie Titan. So erhält man Titan aus der Reaktion von TiCl4 mit Na oder Magnesium.
Unter der “Reindarstellung von Metallen” versteht man die Gewinnung von Metallen in ihrer reinsten Form, frei von anderen Metallen oder Verunreinigungen.
Die Verfahren zur Reindarstellung von Metallen sind u.a. Pyrometallurgie, Hydrometallurgie und Elektrolyse.
Pyrometallurgie ist ein Prozess, bei dem Metalle mit Hilfe von Hitze und chemischen Reaktionen aus ihrer Erzform extrahiert werden.
Hydrometallurgie ist ein Prozess, bei dem Metalle durch den Einsatz von Lösungsmitteln extrahiert werden, im Gegensatz zur Pyrometallurgie, die sich auf Hitze verlässt.
Die Elektrolyse nimmt eine wichtige Rolle bei der Reindarstellung von Metallen ein, da viele Metalle erst durch Elektrolyse von Verunreinigungen befreit werden können.
Verunreinigungen, die während der Reindarstellung von Metallen entfernt werden, können andere Metalle, Nichtmetalle oder Gase sein.
Die Reindarstellung von Metallen ist wichtig, da nur so die spezifischen Eigenschaften eines Metalls optimal genutzt werden können, beispielsweise für industrielle Anwendungen oder in der Forschung.
Das Ziel der Pyrometallurgie ist die Gewinnung von reinem Metall aus einem Gemisch oder Erz durch chemische Reaktionen unter Einfluss hoher Temperaturen.
Die Elektrolyse zur Metallreindarstellung funktioniert, indem ein Strom durch eine Lösung oder Schmelze geleitet wird, um ein Redoxverhalten zu erzeugen, das das gewünschte Metall absondert.
Ein Vorteil der hydrometallurgischen Methode ist, dass sie oft umweltfreundlicher ist als die pyrometallurgischen Verfahren, da weniger Schadstoffe emittiert werden. Außerdem können bei bestimmten Erzen höhere Reinheitsgrade erreicht werden.