Onderzoekers Brengen Metallurgische Reductiepaden voor IJzer en Industriële Metalen in Kaart

De kern van metallurgische verwerking is het omzetten van metaalelementen in erts van een verbindingstoestand naar elementair metaal. Voor sulfidische ertsen zoals koper en nikkel is de initiële smeltfase doorgaans niet afhankelijk van een reductiemiddel om zuurstof te verwijderen. In plaats daarvan worden oxidatiereacties gebruikt om onzuiverheden te elimineren.

Tijdens het smelten van sulfiden wordt het erts omgezet in een gedeeltelijk geoxideerd metaalconcentraat, bekend als matte. In dit stadium combineren gangue en andere afvalmaterialen zich met fluxen om slakken te vormen. Vervolgens scheidt het oxiderende blazen in een converter het doelmetaal van zijn sulfide-staat, wat metaal van hogere zuiverheid oplevert. Het proces benadrukt de verwijdering van onzuiverheden door oxidatie en slakvorming in plaats van zuurstofverwijdering door een reductiemiddel.

In tegenstelling tot sulfidische ertsen worden metalen zoals ijzer, ferrochroom, lood en magnesium voornamelijk geproduceerd via reductiesmelten. In deze route werkt een reductiemiddel, meestal houtskool of cokes, samen met een flux zoals kalksteen bij hoge temperatuur om metaaloxiden in het erts te reduceren tot elementair metaal.

Voor zeer reactieve metalen zoals aluminium kan conventionele koolstofreductie vaak niet voldoen aan de procesvereisten. De industrie is daarom voornamelijk afhankelijk van elektrolyse van gesmolten zouten, een andere vorm van pyrometallurgie waarbij elektrische stroom de elektronen levert die nodig zijn voor reductie en het metaal kan worden afgezet.

Welke extractiemethode ook wordt gebruikt, primair smelten laat meestal sporen van onzuiverheden achter in het metaal. Raffinage is de laatste stap die nodig is om metaal te brengen naar commerciële toepassingsnormen. Het proces is ontworpen om onzuiverheden te verwijderen en kan soms economisch waardevolle bijproducten terugwinnen.

Raffinagemethoden vallen in drie hoofdcategorieën:

• Pyrometallurgische raffinage: scheiding op basis van verschillen in thermodynamische eigenschappen door middel van oxidatie, reductie of destillatie.
• Elektrolytische raffinage: gerichte migratie en afzetting van metaal in een elektrolytische cel op basis van elektrochemische principes.
• Chemische raffinage: scheiding door reacties tussen chemische reagentia en onzuiverheden.