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乾式冶金は抽出冶金の一分野です。鉱物や冶金鉱石、精鉱を熱処理して材料に物理的・化学的変化をもたらし、有価金属を回収します。[1]乾式冶金処理では、純金属、またはさらなる処理のための原料として適した中間化合物や合金 など、販売可能な製品が生産される場合があります。乾式冶金プロセスで抽出される元素の例には、鉄、銅、亜鉛、クロム、スズ、マンガンなどの反応性の低い元素の酸化物が含まれます。[2]
高温冶金プロセスは、一般的に以下の1つ以上のカテゴリに分類されます。[3]
- 焼成、
- 焙煎、
- 製錬、
- 精製。
ほとんどの高温冶金プロセスでは、プロセスが行われる温度を維持するためにエネルギーの入力が必要です。エネルギーは通常、燃焼または電気熱の形で供給されます。発熱反応のみでプロセス温度を維持できるだけの十分な材料が供給物に存在する場合 (つまり、燃料または電気熱を追加しない場合)、そのプロセスは「自生」であると言われます。一部の硫化鉱石の処理では、燃焼の発熱性を利用します。
焼成
焼成は物質の熱分解です。例としては、水酸化鉄などの水和物の酸化鉄と水蒸気への分解、炭酸カルシウムの酸化カルシウムと二酸化炭素への分解、炭酸鉄の酸化鉄への分解などがあります。
- CaCO 3 → CaO + CO 2
焼成プロセスは、シャフト炉、ロータリーキルン、流動床反応器など、さまざまな炉で実行されます。
焙煎
焙煎は熱による気体と固体の反応から成り、酸化、還元、塩素化、硫酸化、熱加水分解などが含まれます。
焙焼の最も一般的な例は、金属硫化鉱石の酸化です。金属硫化物は、空気の存在下で、空気中の酸素が硫化物と反応して二酸化硫黄ガスと固体金属酸化物を形成できる温度まで加熱されます。焙焼による固体生成物は、しばしば「か焼」と呼ばれます。酸化焙焼では、温度とガス条件が硫化物原料が完全に酸化されるようなものである場合、そのプロセスは「デッド焙焼」として知られています。反射炉または電気製錬炉原料の前処理の場合のように、焙焼プロセスは、原料を完全に酸化するために必要な量よりも少ない酸素で実行されます。この場合、硫黄は部分的にしか除去されないため、そのプロセスは「部分焙焼」と呼ばれます。最後に、温度とガス条件が制御され、原料中の硫化物が反応して金属酸化物ではなく金属硫酸塩を形成する場合、そのプロセスは「硫酸化焙焼」として知られています。場合によっては、温度とガス条件を維持して、混合硫化物原料（たとえば、硫化銅と硫化鉄の両方を含む原料）が反応し、一方の金属が硫酸塩を形成し、もう一方の金属が酸化物を形成するようにすることができます。このプロセスは、「選択的焙焼」または「選択的硫酸化」として知られています。
製錬
製錬には、少なくとも 1 つの生成物が溶融相となる熱反応が伴います。
その後、金属酸化物は、還元剤であるコークスまたは木炭（炭素の形態）と一緒に加熱して精錬され、酸素が二酸化炭素として放出され、精製された鉱物が残ります。二酸化炭素の生成に関する懸念は、温室効果の増大が特定されてから、最近になって懸念されるようになりました。
炭酸塩鉱石も木炭で精錬されますが、最初に焼成する必要がある場合もあります。[引用が必要]
フラックスはシリコン化合物などの不純物と反応するため、酸化鉱石の溶融を助け、スラグの形成を助けるフラックスとして他の材料を添加する必要がある場合があります。[要出典]
製錬は通常、金属の融点以上の温度で行われますが、そのプロセスは使用される鉱石やその他の要因によって大きく異なります。[要出典]
精製
精製とは、熱処理によって材料から不純物を取り除くことです。これには、さまざまな種類の炉やその他の設備を伴う、広範囲にわたるプロセスが含まれます。
「精錬」という用語は、特定の電解プロセスを指すこともあります。したがって、ある種の乾式冶金精錬は「火精錬」と呼ばれます。
参照
参考文献
外部リンク
- 米国特許 5616168 銅の乾式冶金中に生成される不純物流の湿式冶金処理