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    金屬是一類重要的材料，已如前述。因此，生產金屬和合金是工業(yè)生產的重要任務之一。冶金工業(yè)就是從自然資源中

取得金屬的一個工業(yè)部門。

    極大多數金屬元素，在自然界里是以化合態(tài)存在的.只有少數金屬有游離狀態(tài)一單質存在.例如，金和鉑兒乎全是單質存在;銀、銅以及極少量的汞、錫等，有時也有單質存在.不難理解，這是因為這些金屬的化學活動性很差，不易和其他物質發(fā)生反應所致。化學活動性強的或相當強的金屬，就不可能長時間以單質形態(tài)存在于自然界中。

    以化合態(tài)存在的金屬元素有很多形式，例如氧化物、硫化物、鹵化物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等等，它們的組成有比較單純的，也有非常復雜的，例如硅酸鹽往往是一種組成很復雜的物質，這在硅的一章里已經提到過了。不論是以單質形式或是以化合態(tài)形式存在的金屬，都必須經過化學方法處理，才能提煉成純凈的金屬，而且提煉方法往往是在高溫下進行的，所以叫做冶煉法.

    不是所有含有金屬或金屬化合物的礦物或巖石都可用來冶煉金屬的。有些由于組成過分復雜，使冶煉的化學反應復雜而且困難;有些由于雜質太多，特別是含有有害雜質而難以除盡的，就不適宜用來作為冶煉的原料，因此，冶煉金屬的原料應有所選擇。那些在現在技術的條件下，可以用作而且值得提煉的礦物或巖石，總稱為礦石，

    不要以為礦石一定是比較純凈的，恰恰相反，絕大多數的礦石都含有多少不同的雜質，有的，甚至雜質占絕對多數，而有效物質僅占百分之幾或不到百分之一呢!

    礦石里的雜質主要是石英、石灰石、長石，等等，它們在地層結構里，和金屬礦物成層次地或羼雜地混和存在著，所以在冶金學里稱為脈石。脈石多時必須預先去除，去除方法一般可用物理方法，例如利用比重的不同，用水淘洗分離，這種在冶煉之前設法去除大部分的脈石的過程，叫做選礦，選礦是一個使有效礦物濃縮的過程，它能使下一步的冶煉操作節(jié)省物料和燃料，而且也能使產品比較凈潔些，所以選礦是冶金

過程的第一步。

    當然，礦石中有效成分含量愈多，它的質量愈高，對治煉生產愈有利，所以礦石又有所謂貧礦和富礦之分。但是這個區(qū)分只有相對的意義，由于各種金屬元素在自然界里的存在數量和分布情況不同，有些礦石的純度很高，而有些相低例如，一般認為鐵礦的礦石含鐵量低于50%的，用來提煉已經不合算了，因此不低于50%合鐵量的礦石才算為富礦。相反，對鋼礦來說，含鋼量在2%以上的礦石就不多，不利用它來提煉就沒有資源了，所以含銅量大于2%的礦就應算是富礦了，并且，這些標準還得看各個國家的資源情況來各自規(guī)定。

    從礦石的組成形式來說，最有利于冶煉的是氧化物礦。其次基硫化物和碳酸鹽礦，因為它們容易轉變成氧化物。我們知道，從金屬化合物里取得金屬時，從本質來看，是把企屬陽離子轉變成中性原子的過程。也就是把金屬離子還原的過程，金屬氧化物是比較容易還原的，

而且它的陰離子一氧元素，容易生成氣態(tài)物質而分離，所以氧化物是最理想的原料，當然很多輕金屬是以氯化物等別種形式存在的，那末我

們也可用這些礦物來進行冶煉，但是不論利用何種原料，原則上，必須使用一種還原劑來推進這個氧化還原過程。

    由于金屬的活動性強弱不同，促使其離子結合電子而還原成金屬原子所需要的還原劑的強度也就不同，所以金屬的治煉法也有多種，從類型分，主要有下列幾種:

     1.加熱法  排在金屬活動性順序的后面幾種金屬，它們的高子很容易結合電子。所以它們的氧化物或硫化物，只要在空氣中加強熱就可以把它們還原成金屬。例如舉例過的氧化錄加熱分解:

    2^e

‍ ∧‍

Hg  O==加熱==Hg+O, 2O=O2↑

高溫下，我高子轉移電子給來高子，使它們同時而分別氧化和還原成二種單質。

    如果是硫化錄在空氣里加強熱，反應如下:

2Hgs+3O₂==加熱==2Hgo+2So_2↑

2Hgo==加熱==2Hg+o_2↑

用電子轉移過程來表示，反應實質是:

    2e       4e

 ∧  ∧

Hg  S  +  O₂=Hg+So_2↑

   在HgS分子中的硫離子(負二價的)放出6個電子，其中2個轉移給錄離子使其變成求原子; 4個轉移給氧原子(氧氣)，跟+4價硫原子結合成二氧化硫。

   工業(yè)上就是用此方法從辰砂礦(硫化汞)制取汞的，

    2.使用還原劑法 這類方法的應用最普遍。在金屬活動性順序里，前面幾種輕金屬之后，在汞之前的那些金屬，一般都可用這類方法冶煉，但具體所用的還原劑，則又將視金屬活動性的強弱不同而分別選取。當然對提煉出來的金屬純度的要求也應考慮在內，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活動金屬等.

   (1)用炭作還原劑.焦炭是最普遍應用的還原劑，它的價錢最便宜，而且還原性也相當強，一般金屬氧化物在高溫下都能被它還原(炭同時作為燃料)，例如，從錫石(SnO2)、 赤銅礦(Cu2O)等冶煉金屬時都用此法，反應是:

SnO₂+2C==高溫==Sn+2CO↑

Cu₂O+C==高溫==2Cu+CO↑

    焦炭對某些重金屬碳酸鹽礦也能適用，它們的反應是首先加熱分解成氧化物，然后再還原。例如冶煉菱鋅礦(ZnCO3)的反應是:

Znco₃==煅燒==Zno+Co₂↑

Zno+==煅燒==Zn+Co↑

   如果基破化物礦，則可以先在空氣里最燒制成氧化物，然后再用炎還原，例如治煉方鉛礦(PbS)的反應是:

2pbs+3O₂==煅燒==2PbO+2SO₂↑

Pbo+C==高溫==Pb+CO↑

    (2)用一氧化碳作還原劑，炭是周體，可能因和礦石接觸不好，還原作用會受到影響，把炭氧化成一氧化碳氣體后，使仍具有相當強的還原能力，在焦炭冶煉爐里，實際上，起主要還原作用的確是那生成的一氧化碳。例如高爐煉鐵的主要還原反應是:

Fe₂O₃+3CO==高溫==2Fe+3CO₂↑

   (3)用氫氣作還原劑.用氫作還原劑的優(yōu)點有二:還原能力強;不會鉆污煉成的金屬，對冶煉難還原的金屬氧化物，或者需要制取純凈的單質時，常使用氫氣，例如冶煉鎢砂的反應是:

WO₃+3H₂==加熱==W+3H₂O↑

  （4）用比較活動的金屬作還原劑。金屬能夠相互置換已在的所講過，利用比較活動的面又價康的金屬來還原制取另一種較質的、 較難還原的金國，現在已是產泛應用的方法了。如，侶現在已是能夠大量生產的、生產成本較低的一種金棚，它的話動性又很強，限銀化合時能放出大量熱能，使溫度化物服和在起的熱引店它們的反社發(fā)生命外機的強烈反應，使另一種金屬離子還原，并且由于反應所生的熱量，能使生成的金屬熔化成液態(tài)，便于和渣滓分離與澆鑄成型，難熔的鉻、錳等金屬現在多用此法煉制.反應如下:

Cr₂O₃+2Al==加熱==2Cr+AL₂O₃+熱

3MnO₂+4AL==加熱==3Mn+2AL₂O₃+熱

   3.電解法  排在金屬活動性順序的最前面幾種輕金屬都是非?；顒拥慕饘伲苋菀资ル娮?，一般的還原劑就無法使這些金屬離子結合電子而還原，我們必須用強有力的電子流強迫它們結合，電解法就是以這個原理為基礎的。我們講過電解原理以及