제련

영어 : smelting

전기분해의 원리를 이용하여 광석으로부터 금속을 필요한 순도로 추출하여 지금(地金)의 형태로 만드는 공정을 말한다. 광석제련의 공정은 조(粗)제련과 정(精)제련으로 나눈다.

광석은 매우 굳고 그 속에 포함된 광물도 매우 안정된 화합물로 이루어져 있어서, 필요한 성분만을 뽑아내려면 광석 또는 광물의 성질에 알맞은 방법을 써야 한다.

광석의 제련법은 크게 건식 제련과 습식 제련 두 가지로 나뉜다. 이 밖에도 아말감법이라는 방법이 있다.

광석과 환원제(다른 물질을 본래 상태로 돌아가게 하고 자신은 산화되는 물질) 및 용제(물질을 녹이는 데 쓰는 액체)를 섞어서 용광로에 넣고 가열하면 환원 반응이 일어나서 금속이 되고, 높은 온도로 인해 금속은 녹아서 용융(녹아서 섞임) 상태가 된다. 그리고 맥석이나 불순물은 용제와 결합하여 슬래그(제련한 뒤 남은 찌꺼기)를 만든다. 용융 상태의 금속과 슬래그는 용광로에 고이게 되는데, 금속은 아래쪽에 가라앉고 슬래그는 위쪽에 뜬다. 이렇게 하여 금속을 구분해 낼 수 있다. 철의 제련에서는 환원제로 코크스가 쓰이고, 용제로 석회석이 쓰인다.

광석을 가루로 만들어 황산, 염산, 수산화나트륨 등의 화학 약품에 녹인 다음 그 수용액을 진하게 농축하여 정제한다. 이것을 다시 전기 분해하여 금속을 골라내거나, 수용액에서 금속 산화물을 얻어 환원제로 환원하여 금속을 얻는 방식이다. 구리의 광석을 선광한 다음, 이것을 빻아 묽은 황산에 녹이면 황산구리 용액이 되는데 이것을 전기 분해하여 순수한 구리를 얻는 것이 그 예이다.

금광석 등을 잘게 빻아 수은을 가하면 수은과의 합금인 아말감[1]이 얻어지고, 이것을 가열하여 수은을 제거하면 금을 얻을 수 있다. 이러한 방식을 '아말감법'이라고 한다. 수은의 분량이 많으면 합금이 액체로 되나, 대부분은 고체이다. 수은은 금, 은, 구리, 아연, 카드뮴, 납 등과 합금하면 아말감이 된다. 상온에서 액체 또는 매우 무른 고체의 합금을 만드는데, 이것은 약간만 가열하면 무르게 되므로 세공하기가 쉽다. 주석·카드뮴의 아말감은 치과용 충전재로 쓰이고, 또 납·주석·비스무트의 아말감은 거울의 뒷면에 칠하여 반사를 돕기 위해 이용되고 있다. 수은을 이용해 도금할 때도 곧잘 썼는데, 아무래도 이 아말감법은 수은을 증발시킬 때 그 증기로 인해 매우 위험하다.

제련(마비노기) 항목 참고.