研究 者 たち は 鉄 と 工業 金属 の 金属 減量 方法 を 図示 し て い ます

冶金プロセスの核心は、鉱石中の金属元素を化合物状態から単体金属に変換することです。銅やニッケルなどの硫化物鉱石の場合、初期の製錬段階では通常、酸素を除去するために還元剤に依存しません。代わりに、酸化反応を使用して不純物を除去します。

硫化物製錬中、鉱石はマットとして知られる部分的に酸化された金属濃縮物に変換されます。この段階で、脈石やその他の廃棄物はフラックスと組み合わさってスラグを形成します。コンバーターでのその後の酸化吹き込みにより、目的金属が硫化物状態から分離され、より高純度の金属が得られます。このプロセスは、還元剤による酸素除去ではなく、酸化とスラグ形成による不純物除去を重視しています。

硫化物鉱石とは異なり、鉄、フェロクロム、鉛、マグネシウムなどの金属は、主に還元製錬によって生産されます。このルートでは、通常、木炭またはコークスである還元剤が、石灰石などのフラックスとともに高温で作用し、鉱石中の金属酸化物を単体金属に還元します。

アルミニウムなどの反応性の高い金属の場合、従来の炭素還元ではプロセス要件を満たせないことがよくあります。そのため、産業界は主に溶融塩電解に依存しています。これは、電気電流が還元に必要な電子を供給し、金属を析出させることができる別の形態の熱化学プロセスです。

どの抽出ルートが使用されても、一次製錬では通常、金属に微量の不純物が残ります。精錬は、金属を商業用途基準に引き上げるために必要な最後のステップです。このプロセスは不純物を除去するように設計されており、経済的に価値のある副産物を回収することもあります。

精錬方法は3つの主なカテゴリに分類されます。

• 熱化学精錬： 酸化、還元、または蒸留による熱力学的特性の違いに基づいた分離。
• 電解精錬： 電気化学的原理に基づいた電解セルでの金属の指向性移動と析出。
• 化学精錬： 化学試薬と不純物との反応による分離。