製錬

錬とは、天然鉱石から金属を取り出すことを総称しています。金は例外で、通常は純粋な金属として発見されます。亜鉛、銀のような他の金属は、その鉱石から得る必要があります。

製錬のプロセスでは、常に鉱石を加熱し、コークスや炭のような還元剤を使用することもあります。ほとんどの鉱石は酸化物、硫化物、または炭酸塩です。このプロセスでは非金属部分が除去され、金属が残ります。鉱石は純粋なものではないので、不純物を除去するためにフラックスを添加します。石灰石はこの目的のための通常のフラックスです。スラグとして不純物を除去します。

その先には、それぞれの金属が独自の方法を持っています。鉱石から鉄を生産するには、高炉で行います。鉱石から亜鉛やアルミニウムを生産するには、(熱に加えて)電気分解が必要です。

鉄は高炉と呼ばれる大型の反応炉で鉄鉱石から製錬されます。高炉は背の高い縦長の構造物で、コークス、鉄鉱石、石灰石を投入します。高炉内に熱風を吹き込むと、コークスが燃焼して鉄鉱石の酸素を減らし、むき出しの鉄と炭酸ガスを発生させます。石灰石は残った岩盤を縛り落とします。鉄は高温で溶け、底部で液相になってタップオフされます。その後、鉄に加工されます。石灰岩と岩盤はスラグと呼ばれる化合物を形成します。これは、レンガやコンクリート、道路のトッピングに使用することができます。初期の方法としては、ブルームリー法などがあります

アルミは電気炉と呼ばれる電気炉で製錬されます。炉の底にアルミ鉱石を流し、鉱石の中に電流を流します。温度が高くなると酸素が分離して金属アルミニウムが出てきます。

硫黄などの不純物を燃やす裸火に銅をかけ、生の銅を残していきます。電解は、電解液と呼ばれる水溶液を含んだ大きなプールの中で、電流を流して銅を分離します。プールの中で電流を流すと、すべての銅が陰極と呼ばれる電極に集まります。

冶金学、特に製錬は初期文明の鍵を握っています。銅の製錬の最も初期の証拠は紀元前5500年と紀元前5000年の間にさかのぼります。遺跡はセルビアのプロチニクとベロボーデにあります。

銅製錬の煙突 - geograph.org.uk - 827814Zoom
銅製錬の煙突 - geograph.org.uk - 827814

質問と回答

Q:製錬とは何ですか?


A:製錬とは、天然鉱石から金属を抽出することです。

Q: どんな金属に製錬が必要ですか?


A:鉄、銅、亜鉛、銀などの金属は、製錬によって鉱石から抽出する必要があります。

Q: 製錬には何が使われるのですか?


A:製錬工程では通常、鉱石を加熱し、コークスや木炭などの還元剤を使用することもあります。また、不純物を取り除くために石灰石などのフラックスを加えます。

Q:鉄は鉱石からどのように作られるのですか?


A: 鉄は鉱石から高炉を使って作られます。高炉にコークス、鉄鉱石、石灰石を投入します。高炉の中に熱風を送り込み、コークスを燃焼させ、酸素を減らして鉄と二酸化炭素を生成し、石灰石は残った岩盤を結合します。鉄は炉の底の高温で溶けて、鋼鉄に加工されます。

Q: アルミニウムはどのようにして鉱石から抽出されるのですか?


A: アルミニウムは、電気アーク炉と呼ばれる電気炉を使って鉱石から抽出されます。アルミニウム鉱石を炉の底に流し、電流を流すと高温になり、酸素が分離されて金属アルミニウムが残ります。

Q: 銅はどのようにして鉱石から抽出されるのですか?


A:銅を裸火にかけ、硫黄などの不純物を燃焼させ、生の銅を取り出す方法と、電解液と呼ばれる水溶液を入れた大きなプールで電流を使って銅を分離し、すべての銅をカソードという電極に集める電気分解がある。

Q: 冶金学はいつ始まったのですか?


A: 紀元前5500年から5000年頃、セルビアのプロチニクとベロヴォデの遺跡で銅の製錬の証拠が発見され、冶金学が始まった。

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