1. Quy trình tách Nhôm (Al) – Phương pháp Điện phân
Vì nhôm là kim loại hoạt động mạnh, không thể khử bằng $C$ hay $CO$, nên phải dùng phương pháp điện phân nóng chảy.
Nguyên liệu: Quặng Bôxit ($Al_2O_3 \cdot nH_2O$).
Hòa tan quặng bằng dung dịch $NaOH$ đặc để tách bỏ tạp chất ($Fe_2O_3, SiO_2$):
$Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$
Sục $CO_2$ để thu lại $Al(OH)_3$, sau đó nung để được $Al_2O_3$ tinh khiết.
2. Quy trình tách Sắt (Fe) – Phương pháp Nhiệt luyện (Lò cao)
Sắt được sản xuất dưới dạng gang bằng cách dùng chất khử ($CO$) để khử oxit sắt ở nhiệt độ cao.
Nguyên liệu: Quặng sắt (Hematit $Fe_2O_3$), than cốc, đá vôi ($CaCO_3$).
Phản ứng tạo chất khử $CO$: Than cốc cháy tạo $CO_2$, sau đó gặp lớp than nóng đỏ tạo $CO$:
$C + O_2 \rightarrow CO_2$; $CO_2 + C \rightarrow 2CO$
Phương trình tổng quát: $Fe_2O_3 + 3CO \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3CO_2$
Tạo xỉ: Đá vôi phân hủy thành $CaO$, kết hợp với tạp chất $SiO_2$ (cát) trong quặng tạo xỉ nhẹ nổi lên trên, bảo vệ sắt nóng chảy không bị oxy hóa lại.
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (Xỉ)
Shutterstock
3. Quy trình tách Đồng (Cu) – Phương pháp Hỏa luyện & Điện phân
Phần lớn đồng trong tự nhiên tồn tại dạng quặng Sunfua ($CuFeS_2$), quy trình tách phức tạp hơn để loại bỏ lưu huỳnh và sắt.
Giai đoạn 1: Tuyển nổi & Nung (Hỏa luyện)
Quặng được nghiền nhỏ và dùng phương pháp tuyển nổi để làm giàu.
Nung trong lò để chuyển Sunfua thành oxit và tách sắt dưới dạng xỉ ($FeSiO_3$).
Phản ứng cuối thu được Đồng thô (Blister copper) có độ tinh khiết ~98%.
Dùng đồng thô làm cực dương (Anode), đồng tinh khiết làm cực âm (Cathode), dung dịch điện ly là $CuSO_4$.
Đồng ở cực dương tan ra và bám vào cực âm, các tạp chất (vàng, bạc...) rơi xuống đáy bể tạo thành "bùn dương cực". Kết quả thu được đồng tinh khiết 99,99%.
