EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Rohstoffe – Aufbereitung 62 62 2.15 Trennen und Anreichern Die Rohstoffe sind in den überwiegenden Fällen Gemische. Möchte man nun ei- nen bestimmten Stoff aus einer Mischung gewinnen, so muss man ihn aus dem Rohstoffgemisch isolieren. Dazu werden die nicht gewünschten Komponenten (meist als Verunreinigungen bezeichnet) so weit wie notwendig abgetrennt. 100%ig reine Stoffe gibt es nicht. Manchmal ist es auch sinnvoll, Rohstoffe, die aus vielen Komponenten bestehen, in Gruppen (Fraktionen) von Stoffen mit ähnlichen Eigenschaften aufzutrennen (zB Destillation von Erdöl). Anreicherung nennt man Trennverfahren, bei denen der Anteil der gewünschten Komponente erhöht wird. So wird bei der Trennung eines Metallerzes von taubem Gestein der Anteil des Erzes in der Mischung von 40 auf zum Beispiel 75 % erhöht. Die Wahl der Trennmethode hängt von der Menge der zu trennenden Stoffe, der Anzahl der Komponenten eines Gemisches, den Aggregatzuständen (Phasen) der einzelnen Komponenten sowie vom Umstand ab, ob die Mischung homogen oder heterogen ist. Bekannte Trennverfahren sind die Filtration, die Destillation, die Extraktion, die Chromatografie sowie die Flotation. Filtration Dabei handelt es sich um die Trennung bestimmter heterogener Mischungen. Vor allem Feststoffe werden von einer Flüssigkeit oder einem Gas abgetrennt. Die Technik mit Trichter und Filterpapier eignet sich nur für kleine Mengen im Labor. Im industriellen Bereich werden für Flüssigmischungen meist Kerzenfil- ter und Trommelfilter, für Gas/Feststoffmischungen Zyklone, Schlauchfilter und Elektrofilter eingesetzt. Destillation Das Verfahren dient vor allem zum Auftrennen von Flüssigkeitsgemischen. Das Gemisch wird in einem Gefäß erhitzt, die Komponenten mit den niedrigeren Siedepunkten verdampfen leichter und werden anschließend kondensiert. Die Komponenten mit den höheren Siedepunkten verbleiben großteils im Gefäß. Die in Abb. 196–2 dargestellte Technik wird nur in der Schnapsbrennerei und für kleine Mengen im Labor angewandt. In den meisten industriellen Prozessen verwendet man Einbauten zwischen dem Kochkolben und dem Kühler, die eine bessere Trennung bewirken. Solche Destillationen werden als Kolonnendestilla- tion bezeichnet. Extraktion Diese Methode setzt man zur Abtrennung bestimmter Komponenten aus einem festen oder flüssigen Gemisch ein. Dabei wird das zu trennende Gemisch mit einem Lösungsmittel behandelt und dieses löst die gewünschten Komponenten aus der Mischung. Die Lösung wird abgetrennt und das Lösungsmittel danach eventuell verdampft (zB Gewinnung von Speiseöl aus Ölfrüchten). Flotation Mit Hilfe der Flotation trennt man Feststoffgemische auf Grund der unter- schiedlichen Benetzbarkeit und Dichte der einzelnen Komponenten. Das zu trennende Gemisch wird zerkleinert und mit viel Wasser und Zusatzstoffen (Netzmittel, Schäumer) vermischt. Die Zusatzstoffe werden so gewählt, dass die eine Komponente von der Lösung benetzt wird, die andere aber nicht. Wird ein Feststoffteilchen von einer Flüssigkeit nicht benetzt, so versucht es, aus der Flüssigkeit „herauszukommen“. Dazu dienen ihm Schaumblasen, in denen es sich anreichert. Die nicht benetzten Teilchen des Gemenges sammeln sich da- her im Schaum an, der durch Rühren und Einblasen von Luft erzeugt wird. Sie fließen mit dem Schaum aus dem Gefäß ab. Die benetzten Teilchen dagegen sinken im Trenngefäß zu Boden. Eine wichtige Anwendung der Flotation ist bei- spielsweise die Trennung eines Metallerzes vom tauben Gestein (Abb. 62–3). Abb. 062–2: Naturstoffe – Neue Stoffe Abb. 062–3: Flotation “ Reinstoffe” Fraktionen Gemische Gemische, deren Komponenten ähnliche Eigen- schaften aufweisen Gemische, mit einem höheren Anteil an der gewünschten Komponente ROHSTOFF = Mischung Gemisch- trennung Anreicherung Abb. 062–1: Gemengetrennung NEUE STOFFE Naturidenter Stoff Synthetischer Stoff In der Natur vorkommend In der Natur nicht vorkommend ROHSTOFF = Mischung Abtrennung des gewünschten Stoffes Chemische Reaktion(en) End- produkt Naturstoff Erz – vermischt mit taubem Gestein Wasser Schäumer Netzmittel angereichertes Erz Taubes Gestein Luft Rühren Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv