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地表に取り出された資源(Resource)は、次に必要な部分のみが選別されることになる。鉱物資源(Mineral Resource)では、取り出された資源は原鉱(Crude Ore)とか粗鉱とかよばれる。 原鉱から目的の元素(Element)を含んだ鉱物(鉱石鉱物、Ore Mineral)を分離することを選鉱(Ore Dressing、Beneficiation)と呼ぶ〔不用鉱物は脈石(Gangue)と呼ばれる〕。これは、表面張力(Surface Tension)や比重(Specific Gravity)や磁性(Magnetism)などの性質の違いを利用して分離する。そのためには、前もって原鉱を鉱石鉱物の粒子サイズ以下に粉砕(Crush & Grind)しておく必要がある。選鉱として最も一般的なのは表面張力の違いを利用する浮遊選鉱(浮選、Flotation Method)である。得られた資源は精鉱(Concentrate)と呼ぶことが多い。また、不要なものはズリ(捨石)とか尾鉱(Tailing、Slime、Tailings Pile、Tail、Leach Residue、Slicken)と呼ぶことが多い〔石炭(Coal)の場合はボタ(Slag Heap)とも呼ばれる〕。 次に、目的鉱物の中の目的元素をそれ以外の元素から分離する製錬(Smelting)を行う。これには高温で行う乾式(Dry)製錬と低温での湿式(Wet)製錬とがある。特に高品位(High Grade)の精製を行う場合には精錬(Refining)と呼ばれることもあるが、言葉の使い方は一定ではない。この場合に得られた資源についての共通の名称は無く、個別の資源名である鉱種(Mineral Commodity Class/Type)名〔鉱石鉱物(Ore Mineral)名の場合も、元素(Element)名の場合も、それ以外の場合もある〕が使われるようである。不用な方は、乾式製錬であればスラグ(Slag)とか鉱滓(こうさい)とか呼ばれることが多い(ただし、これらも最近は別の用途に利用されることが多い)。 |
| 選鉱とは |
| 製錬所 |
| 製錬とは |
| 鉄鋼製錬 |
![]() 1.焼結鉱、石灰石 2.コークス 3.ベルトコンベヤ 4.投入口 5.焼結鉱、塊鉱石、石灰石 6.コークス 7.熱風管 8.スラグ 9.溶銑 10.スラグ車 11.トーピードカー 12.ガス分離器 13.熱風炉 14.煙突 15.冷風 16.微粉炭 17.粉砕機 18.分配器 ウィキペディアによる『高炉』から |
![]() 現代の転炉 赤色は溶鋼で、黄色はスラグ。 ウィキペディアによる『転炉』から |
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![]() ![]() ![]() ![]() ![]() RH=Ruhrstahl-Hausen真空脱ガス装置、LF=Ladle Furnace、AOD=Argon Oxygen Decarburization炉、VOD=Vacuum Oxygen Decarburization炉:AODとVODは主にステンレス鋼の最終精錬用。 JFE21世紀財団による鉄鋼プロセス工学入門の中の『2章 製・精錬および連続鋳造』から |
![]() 鉄と炭素の状態図 |
![]() 転炉法による製鋼プロセス 転炉法は、脱炭精錬前に溶銑中の燐や硫黄を取る「溶銑予備処理」と、炭素を取る「一次精錬」、溶鋼中の水素・窒素や、必要に応じて硫黄を取り除き成分調整として合金添加を行う「二次精錬」から成る |
![]() 1856 年に登場した「平炉(蓄熱炉)」では、銑鉄とスクラップを入れて、蓄熱室で加熱した空気で燃料を燃焼させ、その熱を反射盤で炉全体に回し溶鋼を作る |
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![]() 酸素製鋼法の変遷 ―約150年の歴史を経て進化を遂げてきた転炉法 |
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| 新日本製鐵によるモノづくりの原点−科学の世界から | |
| たたら |
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| たたら(蹈鞴、鑪) | 近世たたら製鉄(完成は18世紀末) | ケラ押し法 | ケラ=鋼のもとになる塊(素鋼塊、そこうかい) |
真砂(まさ)砂鉄 (融点1420℃) |
酸性岩類の花崗岩系(鉄分1〜2%)を母岩とし、チタン分が少ない。 チタン磁鉄鉱(磁鉄鉱+ウルボスピネル(Fe2TiO4))やフェロチタン鉄鉱。 |
砂鉄13トンと木炭約13トンから、ケラ2.8トンとズク0.8トン。ケラ2.8トンから玉鋼(たまはがね:炭素量1〜1.5%の鋼)1トン以下。 | 中国地方山陰側。 | 直接製鉄法 |
| 鉄穴(かんな)流し法:砂鉄の採取法(17世紀前半頃から) | ||||||||
| ズク押し法 | ズク=銑鉄 |
赤目(あこめ)砂鉄 (融点1390℃) |
塩基性岩類の閃緑岩系(鉄分6〜9%)を母岩としチタン分が多く、TiO2として5%以上を含んでいる。 フェロチタン鉄鉱(ヘマタイト(Fe2O3)+イルメナイト(FeTiO3))。 |
全国的に多い。 中国地方山陽側および山陰側。 |
日本式間接製鉄法 | |||
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古代では砂鉄〔中国地方では山陰側(チタン磁鉄鉱帯(真砂砂鉄地帯))〕よりも鉄鉱石〔中国地方では山陽側(フェロチタン鉄鉱系(赤目砂鉄地帯))〕を用いていた。 和鋼=たたら製鉄により製造された鋼。 日本刀は玉鋼を原料とする。 スラグは鉄滓(てっさい)と呼ぶ。 チタン磁鉄鉱はウルボスピネル−磁鉄鉱系列で、フェロチタン鉄鉱はイルメナイト−赤鉄鉱系列である(こちらを参照)。 |
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![]() ヒ(けら)押し法と銑(ずく)押し法
『私達が通常「鉄」と呼んでいるものは、基本的には、含まれる炭素(C)の量によって性質が大きく変化し、用途も変わるので、冶金学的な分類としては、炭素量0.02%以下を鉄、2.1%以上(1.7%以上との区別もある)を銑鉄(せんてつ)、その中間を鋼(はがね)と呼んでいます。 和鋼博物館によるたたらの話の『3.和鋼・和鉄・和銑?』から |