건식 제련이란, 광석을 녹여서 광물과 불순물을 분리시키는 방법입니다. 흔히 '제련'하면 떠오르는 것이 뜨거운 용광로와 펄펄 끓는 쇳물인데, 그것이 바로 건식 제련의 한 모습입니다.
건식 제련은 용융 제련과 휘발 제련으로 나뉩니다.
용융 제련은 정광 혹은 배소광이나 소결광을 고온의 용광로에 넣고 녹여서 제련하는 방법입니다.
여기에서 정광은 조제련으로 얻은 화합물 상태의 광물입니다.
배소광은 배소 즉 금속을 그 금속의 녹는점 이하의 고온으로 가열하여 물리적, 화학적 성질을 변화시키는 과정을 거친 광물입니다. 환원처리를 쉽게 하기 위해 배소의 과정을 거치죠.
소결광은 소결의 과정, 즉 가루 상태의 광물을 틀에 넣고 프레스기로 눌러 단단히 만든 뒤, 열을 가하여 그것이 녹는점에 가까운 온도에 다다르게 하여 가루들이 한 덩이리가 되도록 하는 과정을 거친 광물 덩어립니다. 소결의 과정을 거치는 이유는 원래 녹는점이 높아 쉽게 제련하지 못하는 광물을 제련하기 위해서였으며, 적당히 구멍이 있는 고체를 만들거나, 녹은 상태에서 혼합이 되지 않는 금속과 세라믹스 등을 복합시키기 위해 사용합니다. 용광로에서 선철을 생산하기 위해서 철광석을 소결광으로 만듭니다.
용융 제련의 방식으로는 필요한 금속을 불순물이 약간 섞인, 순도 98~99%정도의 조금속으로 만들거나, 황화물이 섞인 중금속인 매트 혹은 비소와 금속의 화합물인 스파이스 등의 중간생산물로 농축하여 광석에 포함된 불순물을 슬래그 상태로 만들어 분리시킵니다. 슬래그는 폐기하거나 건축 자재로 사용하며, 매트나 스파이스는 다시 제련하여 광물의 순도를 높여서 사용합니다.
매트나 스파이스를 만드는 경우는 각각 황이 섞인 황화광과 비소가 섞인 비화광 등의 원광석에서 구리, 니켈, 코발트 등을 제련하는 경우입니다.
여러가지 금속이 섞여있는 황화석을 제련할 때는, 먼저 다른 금속 화합물 일부를 산화시켜 슬래그를 만들고, 얻으려는 금속의 황화물은 남아있는 다른 금속 황화물과 함께 슬래그 밑으로 가라앉는 매트 상태로 만들어 슬래그에서 분리한 뒤에 매트에서 조금속을 얻는 방법을 씁니다. 이것을 매트 농축이라 합니다.
휘발제련은 증기압이 큰 금속 화합물을 고온 처리하거나 환원하여 금속증기로 만들고 이것을 응축하여, 얻으려는 금속을 불필요한 맥석과 분리하는 방법입니다. 수은, 아연, 카드뮴 등을 제련할 때 씁니다.
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