liquieren
Englisch: liquate
Durch Schmelzen trennen, besonders ein leichtschmelzbares von einem schwerschmelzbaren Material.
Liqueation: Metalle schmelzen, um die leichtflüssigen zu trennen
Die Liqueation ist ein thermisches Trennverfahren, bei dem eine Metallmischung oder Legierung auf eine Temperatur erhitzt wird, die nur die niedrigschmelzende Komponente schmilzt, sodass diese ablaufen oder mechanisch vom höherschmelzenden Rückstand getrennt werden kann. Der Name stammt vom lateinischen liquare, was schmelzen oder flüssig machen bedeutet. In der Praxis erhitzt man eine Masse von gemischten Metallen oder einem Erzkönzentrat unterhalb des Schmelzpunktes des schwerer zu schmelzenden Materials, aber oberhalb des Schmelzpunktes des leichter zu schmelzenden, sodass sich das weichere Metall zu einer flüssigen Phase sammelt, während das spröde Metall fest bleibt.
Die klassische Anwendung ist die Trennung von Blei von Kupfer oder Zinn. Eine Kupfer-Blei-Mischung wird je nach Zusammensetzung auf etwa 330 bis 400 Grad Celsius erhitzt. Blei schmilzt bei 327 Grad Celsius, Kupfer bei 1085 Grad Celsius, sodass das Blei bei moderater Wärmezufuhr flüssig wird und durch den Boden eines Tiegels oder Sammelbehälters ablaufen kann, während ein kupferreiches Konzentrat zurückbleibt. Dieses Verfahren war für die Raffination von Nichteisenmetallen unverzichtbar, lange bevor elektrolytische Techniken zum Standard wurden.
Die Liqueation funktioniert am besten, wenn der Schmelzpunktunterschied zwischen Zielmetall und Rückstand groß ist und wenn die flüssige Phase das Festmetall nicht stark aufgelöst. Wird zu stark erhitzt, weicht der Rückstand auf und verliert seine Festigkeit; das flüssige Metall wird dann in einer Paste gebunden und kann nicht frei fließen. Die Schwerkraft ist die einzige treibende Kraft, daher spielen die Geometrie des Behälters und die Viskosität des Flüssigmetalls eine Rolle. Schlacken- oder Oxidschichten können den Abflusskanal verstopfen, und unvollständige Trennung hinterlässt verunreinigtes Produkt in beiden Stoffströmen.
Moderne Bedeutung und Grenzen
Die Liqueation wurde im 20. Jahrhundert durch elektrolytische Raffination und pyrometallurgische Trennverfahren für hochreine Produkte verdrängt, da sie keine Reinheit über etwa 95 bis 98 Prozent erreichen kann. Sie bleibt jedoch für Recycling-Betriebe, Schrottbehandlung und die Vorseparation von gemischten Buntmetallen im Einsatz, wo sehr hohe Reinheit nicht erforderlich ist. Sie wird auch in einigen handwerklichen und kleinmaßstäblichen Schmelzbetrieben praktiziert, wo die Kapitalinvestition in zellbasierte Raffination nicht verfügbar ist.
Das Verfahren ist empfindlich gegenüber Abkühlungsgeschwindigkeit und Größe sowie Porenraum des Festphasenrückstandes. Erstarrt die Flüssigkeit noch im Kontakt mit der Festphase, verfestigt sie sich erneut und sperrt die Metalle wieder zusammen; ein gut gestalteter Drainagekanal und schnelle Erfassung des flüssigen Metalls sind entscheidend. Moderne Anwendungen kombinieren Liqueation oft mit Gravitationstrennung oder Setzmaschinen, um Ausbeute und Reinheit zu verbessern.