Рафинирование англ. refining (от франц. raffiner – очищать) – очищение от посторонних примесей чего-либо, как правило - жидкости (рафинирование масла, нефти, спирта).

Рафинировавние металлов - это удаление из металлов и сплавов (обычно в жидком виде) примесей для повышения качества металла. Применяют пирометаллургические (рафинирующие переплавы), химические и электролитические методы рафинирования [1]. Процесс рафинирования благородных металлов называется аффинажем.

Благодаря процессу рафинирования структура металлов и сплавов получается более однородной, качество металла при этом значительно возрастает. Обычно в металлургии и литейном производстве применяют комплексные методы обработки расплавов, при этом сегодня рафинирование, как правило, является неотъемлемым этапом внепечной обработки стали, чугуна и других сплавов. Одной из основных операций процесса рафинирования металла является раскисление.

Рафинирование чугуна чаще всего проводят с целью очистки чугуна от таких вредных компонентов, как сера (S) и фосфор (P), а также для удаления нежелательного кремния (Si); при этом обычно используют метод внепечного рафинирования чугуна.

Рафинирование металлов

Методы рафинирования

Рафинирование чернового металла: черновой металл, загрязнённый примесями, рафинируют различными методами (с относительно узкими границами применимости) [2].

1. Физические методы рафинирования металлов: ликвация (зейгерование), осаждение интерметаллических соединений, дистилляция или дистилляционное рафинирование (дразнение).
2. Химические методы рафинирования металлов: избирательные окисление и сульфидизация, хлорирование.
3. Электрохимические методы рафинирования металлов (электролитическое рафинирование - электролиз водных растворов или расплавов).

Физические методы рафинирования основываются на различиях в физических свойствах разделяемых компонентов. Например, такой метод рафинирования металлов, как ликвация, основан на создании гомогенности расплава за счёт уменьшения растворимости примесей при медленном охлаждении расплава или на разложении сплава при его медленном нагреве.

Химические методы рафинирования представляют собой избирательное окисления и основываются на различиях в химическом сродстве к кислороду (O), сере (S), хлору (Cl).

Электролитическое рафинирование чернового металла - это рафинирование металлов при электролизе с растворяющимся анодом.

Рафинирование стали

Рафинирование стали - это процесс удаления из жидкой стали вредных и нежелательных примесей. Процесс рафинирования стали может осуществляться как в печи, так и вне печи (внепечное рафинирование стали), в ковше, а также в специальных агрегатах (например - вакууматор). Рафинирование стали могут проводить добавлением окислителей и восстановителей, продувкой расплава стали инертными газами и др.

Процесс рафинирования стали включает в себя целый комплекс операций, направленный на очищение стали от лишних примесей. В случае необходимости применяют комбинированные методы обработки, включающие в себя сразу несколько способов рафинирования стали, например раскисление, модифицирование и/или удаление неметаллических включений, десульфурация, дегазация (удаление азота и водорода) и т.д.

Внепечное рафинирование стали - рафинирование стали вне сталеплавильного агрегата. Так как затруднительно проведение рафинирования стали в крупных и высокопроизводительных сталеплавильных агрегатах, то многие технологические операции рафинирования стали проводят за пределами агрегата (печи). Внепечное рафинирование стали технологически осуществляется гораздо легче. При непрерывной разливке стали также удобнее использовать методы внепечного рафинирования. Рафинирование стали в установках печь-ковш обеспечивает массовое производство металла особо высокого качества. В результате внепечного рафинирования сталь имеет однородный состав, высокие характеристики пластичности, вязкости и трещиностойкости. Одновременно рафинированием практически полностью подавляется флокеночувствительность стали [3].

С помощью внепечного рафинирования, помимо прочих, решается сложная задача введения в расплав летучих, легкоокисляемых, труднорастворимых и токсичных элементов.

Рафинирующие переплавы

Рафинирующими переплавами (или электрорафинирующими переплавами) называются металлургические процессы, применяемые для повышения качества сталей и других сплавов, полученных в плавильных агрегатах. Различают электрошлаковый переплав, вакуумный дуговой, электронно-лучевой и плазменно-дуговой. См. также плазменное рафинирование.