연구원, 철 및 산업 금속의 야금 환원 경로 지도 작성

야금 공정의 핵심은 광석에 포함된 금속 원소를 화합물 상태에서 원소 금속으로 전환하는 것입니다. 구리 및 니켈과 같은 황화물 광석의 경우, 초기 제련 단계는 일반적으로 산소를 제거하기 위해 환원제를 사용하지 않습니다. 대신 산화 반응을 사용하여 불순물을 제거합니다.

황화물 제련 중에는 광석이 매트(matte)라고 알려진 부분적으로 산화된 금속 농축물로 전환됩니다. 이 단계에서 맥석 및 기타 폐기물은 용제와 결합하여 슬래그를 형성합니다. 후속 컨버터에서의 산화 취입은 목표 금속을 황화물 상태에서 분리하여 더 높은 순도의 금속을 얻습니다. 이 공정은 환원제에 의한 산소 제거보다는 산화 및 슬래그 형성을 통한 불순물 제거를 강조합니다.

황화물 광석과 달리 철, 페로크롬, 납, 마그네슘과 같은 금속은 주로 환원 제련을 통해 생산됩니다. 이 경로에서는 일반적으로 목탄이나 코크스와 같은 환원제가 석회석과 같은 용제와 함께 고온에서 작용하여 광석의 금속 산화물을 원소 금속으로 환원시킵니다.

알루미늄과 같이 반응성이 높은 금속의 경우, 기존의 탄소 환원은 공정 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 따라서 산업계에서는 용융염 전기분해에 주로 의존하는데, 이는 전기 전류가 환원에 필요한 전자를 공급하고 금속을 침전시킬 수 있는 또 다른 형태의 건식 제련입니다.

어떤 추출 경로를 사용하든, 1차 제련은 일반적으로 금속에 미량의 불순물을 남깁니다. 정련은 금속을 상업적 응용 표준으로 가져오기 위해 필요한 마지막 단계입니다. 이 공정은 불순물을 제거하도록 설계되었으며 때로는 경제적으로 가치 있는 부산물을 회수할 수도 있습니다.

정련 방법은 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.

• 건식 제련 정련: 산화, 환원 또는 증류를 통한 열역학적 특성의 차이에 기반한 분리.
• 전해 정련: 전기화학 원리에 기반한 전해조에서의 금속의 방향성 이동 및 침전.
• 화학 정련: 화학 시약과 불순물 간의 반응을 통한 분리.