黄鉄鉱から鉄はどのように抽出されるか？

2025年8月15日

鉄は、採掘、選鉱、製錬という一連の工程を経て黄鉄鉱から抽出されます。黄鉄鉱((FeO(OH)·nH₂O))は、水和鉄酸化物であり、通常、シリカ、粘土、その他の鉱物を不純物として含んでいます。以下にプロセス概要を示します。

1. 採掘と準備

黄鉄鉱は、露天掘りまたは地下鉱山から鉱床から採掘されます。その後、鉱石は、さらなる処理を容易にするために小さな破片に粉砕されます。

2. リモナイト鉱石の濃縮

リモナイトはしばしばシリカ、アルミナなどの不純物を含んでいます。鉄分を増やすために、鉱石は濃縮プロセスを経ます。

• 洗浄とふるい分け: 緩い土壌と不純物を除去します。
• 重力選鉱: より重い鉄分を含んだ粒子は、密度差に基づいて軽い不純物から分離されます。
• 磁気分離(該当する場合): リモナイトは弱磁性なので、非磁性不純物を除去します。

3. 焼成 (オプション)

場合によっては、リモナイト鉱石は溶鉱炉に入れる前に焼成され、水分の除去と炭酸塩や硫化物などの不純物の除去が行われます。焼成中は、

2FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O ``` 2FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O ``` (二酸化鉄(II)水酸化物) → (酸化鉄(III)) + (水) (2FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O) ``` 2FeO(OH) → Fe₂O₃ + H₂O ``` 二酸化鉄(II)水酸化物 → 三酸化二鉄 + 水

4. 高炉における還元

濃縮された黄鉄鉱鉱石は、高炉金属鉄を抽出するために高炉で還元されます。そのプロセスは以下のステップを含みます。

a)高炉への投入:

• 高炉は、黄鉄鉱鉱石、コークス（炭素源）、および石灰石（CaCO₃）のような溶剤の層で満たされます。

b)燃焼と還元:

• コークスは熱風中で燃焼して二酸化炭素（CO₂）を生成し、これはさらにコークスと反応して一酸化炭素（CO）を生成します。

\[C + O₂ → CO₂\]\[CO₂ + C → 2CO\]

• 一酸化炭素は還元剤として働き、黄鉄鉱中の酸化鉄を金属鉄に変換します。

\[Fe_2O_3 + 3CO → 2Fe + 3CO_2\]

c)スラグの生成 :

• 石灰石は石灰(CaO)を生成するために分解し、シリカ(SiO_2)などの不純物と反応してスラグ(CaSiO_3)を生成します。

\[CaCO_3 → CaO + CO_2\]\[CaO + SiO_2 → CaSiO_3\]

スラグは溶けた鉄の上に浮かび、除去されます。

イ) 鉄の取出し :

• 溶けた鉄は炉の底から取り出され、鋳型に流し込まれて銑鉄となります。

5. 精錬（任意）

生成した銑鉄は、炭素含有量を低減し、その他の不純物を除去するために、さらに精錬され、鋼鉄または鍛造鉄が生産されます。

主要反応の概要:

1. 脱水： (FeO(OH)·nH₂O → Fe₂O₃)
2. 還元： (Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂)
3. スラグ形成： (CaO + SiO₂ → CaSiO₃)

このプロセスは、黄鉄鉱鉱石を有用な鉄に変換し、その後、様々な用途のためにさらに加工することができます。

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