炭素還元とアルミノサームとの大きな違いは、炭素還元では溶融した金属酸化物を炭素で還元することで鉱石からベースメタルを取り出すのに対し、アルミノサームでは炭素の代わりにアルミニウム粉を使用することである。

炭素還元法とアルミニウム熱法は、重要な冶金プロセスである。そのため、これらのプロセスは主に工業的な必要性から使用しています。製錬工程では、還元剤である炭素の存在下で金属鉱石を加熱する。しかし、アルミノサーマル法では、カーボンの代わりにアルミニウムの粉末を使って、同じ処理を行います。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. カーボンリダクションとは 3. アルミノサーマルプロセスとは 4. 横並び比較-表形式によるカーボンリダクションとアルミノサーマル 5. まとめ

炭素削減は何ですか？

炭素還元とは、溶融した金属酸化物から炭素を使って金属を取り出すことである。ここで、炭素は還元剤として働く。この方法では、鉱石中の金属酸化物から遊離金属を抽出することができ、鉄、銅、亜鉛などの金属に適用可能である。

図01：炭素還元による金属抽出を行う製錬所

この工程では、まず焙焼・焼成した鉱石と適量のコークスや木炭（コークスや木炭は炭素の最良の供給源）を混ぜ合わせることが必要だ。そして、加熱する必要があります。非常に高い温度が必要です。最終的にガスやスラグ（ガラス状の副産物）など他の化学成分を除去して金属鉱石を分解し、金属を自由な形で残します。主に、空気供給が制御された高炉で実施する必要があります。鉱石から亜鉛金属を分離したい場合、炭素還元反応は次のようになる。

ZnO+C⟶Zn+CO

さらに、鉱石の中にまだ残っている不純物を取り除くために、「フラックス」と呼ばれる薬剤を追加する必要があります。さらに、このフラックスは不純物と結合して可溶性の生成物を形成することがあり、これを「スラグ」と呼んでいる。

テルミット法は何ですか？

アルミノサームは、アルミニウムの粉末を使って鉱石から金属を抽出する技術である。同時に、金属酸化物を遊離金属に還元する。

また、この方法で抽出できる主な金属は、クロムとマンガンです。アルミニウムはクロムやマンガンよりも電気陰性度が高いので、このようなことができるのです。その化学反応は以下の通りである。

2Al+Cr2O3⟶Al2O3+2Cr

8Al+Mn3O4⟶Al2O3+9Mn

炭素削減とテルミット法の違い

金属と金属酸化物を分離する技術として、炭素還元法とアルミナートーム法がある。炭素還元とアルミノサームとの大きな違いは、炭素還元では溶融した金属酸化物を炭素で還元して鉱石からベースメタルを取り出すのに対し、アルミノサームでは炭素の代わりにアルミニウム粉を用いることである。

両者の反応原理を考えると、炭素還元とアルミニウム熱還元の違いは、炭素還元の際に炭素が金属カチオンに電荷を移動させ、金属の電荷をプラスからゼロに変化させる点である。その結果、フリーメタルになってしまうのです。アルミノサーマル法では、アルミニウムはクロムやマンガンよりも電気陽性であるため、酸化物中の金属を置き換えることができる。例えば、炭素還元法で取り出せる金属は亜鉛、銅、鉄などであり、アルミナ熱還元法で取り出せる金属はクロム、マンガンなどである。

概要 - 炭素削減 vs. テルミット法

金属と金属酸化物を分離する技術として、炭素還元法とアルミノサームがある。つまり、炭素還元法とアルミナ法との大きな違いは、炭素還元法では溶融した金属酸化物を炭素で還元することで鉱石からベースメタルを取り出すのに対し、アルミナ法では炭素の代わりにアルミニウム粉を使用する点である。

引用

1 「金属と冶金」、LinkedIn SlideShare、2018年1月15日、こちらでご覧いただけます。