1。鉱業と準備:
* 抽出: 鉱石は地球から採掘されています。
* 粉砕と粉砕: 鉱石は小さな部分に分解され、その後の処理のために表面積を増加させます。
* 濃度: 不要な材料(ガングエ)は、次のような方法を使用して削除されます。
* 泡の浮遊: 鉱石粒子は、気泡に選択的に取り付けられ、スキムされています。
* 磁気分離: 磁気鉱石は非磁性鉱石から分離されています。
* 重力分離: 密度の高い鉱石粒子は、重力を使用して分離されます。
2。化学処理:
* ロースト: 濃縮鉱石は空気で加熱され、硫黄や炭素などの不純物を除去します。このプロセスには、多くの場合、酸化などの化学反応が含まれます。
* 浸出: 目的の金属は、溶媒(酸またはベース)を使用して鉱石から溶解します。このステップには、多くの場合、酸化還元反応が含まれます。
* 降水量: 溶解した金属イオンは、化学反応により溶液から分離され、固体沈殿物が形成されます。
3。削減:
* 製錬: 濃縮鉱石は、金属酸化物を元素の形に還元するために、還元剤(炭素や一酸化炭素など)で加熱されます。
* 電気分解: 直接的な電流は、金属イオンを含む溶融塩溶液に渡されます。これにより、金属イオンは電子を獲得し、金属原子になります。
4。精製:
* 精製: 以下を含むさまざまな手法を使用して、金属から不純物が削除されます。
* ゾーン精製: 金属の狭いゾーンが溶けてインゴットの長さに沿って移動し、一端に不純物を集中させます。
* ElectroreFining: 電気分解は、金属を選択的に溶解および再堆積させることにより、不純物を除去するために使用されます。
* キャスト: 精製された金属は、型に注がれて、望ましい形状を与えます。
例:
* 鉄生産: 鉄鉱石はローストされ、コーラと石灰岩(フラックス)で製錬され、基本的な酸素炉で洗練されています。
* アルミニウム生産: アルミニウム鉱石(ボーキサイト)は、水酸化ナトリウムで化学的に処理してアルミナ(al₂o₃)を生成します。次に、アルミナを電解してアルミニウムを生成します。
* 銅生産: 銅鉱石は濃縮され、ローストされ、製錬されて銅のマットを生成します。 ElectroRefiningは銅をさらに浄化します。
重要な化学原理:
* 酸化還元反応: 多くのプロセスには、電子の伝達(酸化と還元)が含まれます。
* 酸塩基反応: 浸出には、多くの場合、酸または塩基と鉱石の反応が含まれます。
* 熱力学: 化学反応の実現可能性を決定する上で、温度、圧力、および化学的潜在性が重要な役割を果たします。
産業化学者は、これらのプロセスを最適化する上で重要な役割を果たします:
* 抽出、濃度、および精製のための新しい効率的な方法の開発。
* 鉱石と製品の化学組成の分析
* 収量を最大化して廃棄物を最小化するために反応条件を制御します。
* 金属生産のための環境に優しい技術の開発。