Metalurji temelde iki ana dala ayrılır.

1. Ekstraktif Metalurji
2. Fiziksel Metalurji

Bu yazıda Ekstraktif Metalurji’yi inceleyeceğiz.

Ekstraktif Metalurji

Cevherden metal kazanımı demektir. Metaller tabiatta diğer elementler ile oksitli veya sülfürlü bileşikler halinde mineraller içerisinde bulunurlar. Bu mineral karışımından ekonomik olarak metal veya metaller üretilmesi mümkün olduğu durumda bu mineral karışımı cevher adını almaktadır. Soy metaller tabiatta nadiren serbest halde bulunabilirler.

Mineraller, metallerin diğer elementlerle olan kimyasal bileşimleridir. Metlerin üretilmesi için ayrışması gerekir. Böylece cevherden metal elde edilmesi için çeşitli kazanım metotları Ekstraktif Metalürji’nin konusunu teşkil etmektedir. Eksteraktif metalurjinin ana konuları,

• Cevher zenginleştirme;
• Pirometalurji;
• Hidrometalurji;
• Elektrometalurji.

1-Cevher Zenginleştirme

Cevherden metal elde edilmesinde ilk uygulanan cevher hazırlama yöntemleridir. Cevher içerisindeki minerallerin, mekanik işlemler yardımı ile birden fazla üründe toplanmasıdır. Bu ürünlerden bir tanesi metallerin bulunduğu mineralleri ihtiva eder ve buna KONSANTRE denir. Diğeri ise faydalanamayacağımız gang minerallerini ihtiva eder buna ARTIK denir.

Cevher zenginleştirme iki kademede yapılır

1. Cevherdeki minerallerin serbest hale getirilmesi
2. Minerallerin konsantre edilip ayrılması

2-Pirometalurji

Yüksek sıcaklık gerektiren bir ekstraktif metalurji metodudur. Isı yakıtın yakılması ile elde edilir. Yakıtın yakılması sonucunda elde edilen ısı ile birlikteçıkan redükleyici gazların mineralleri redüklenmesi ile metalleri elde edilmektedir. Pirometalurjinin ürünleri ise; mat, speiss, metaller, alaşımlar; daha sonra tasfiyeyi gerektiren saf olmayan metallerdir.

Pirometalurjinin belli başlı işlemleri kurutma, kalsinasyon, kavurma, sinter yapma, ergitme, ateşle tasfiye ve döküm.

Kurutma: Isıtmak suretiyle cevher, konsantre, katkı maddeleri ve bazı hallerde havanın rutubetinin alınmasıdır. Kurutma ekseriya, rutubetli soğuk katı maddeleri sıcak hava veya gazlarla temas ettirmek suretiyle yapılır ve suyu uçurulur.

Kalsinasyon: ısı verme suretiyle karbonatların parçalanmasıdır. Bunun en iyi örneği kalker’in (CaCO₃)

Kavurma: Sülfür cevher veya konsantreleri atmosterik koşullarda ergitme olmaksızın yüksek sıcaklıklara ısıtarak daha sonraki metalurjik işlemlere uygun olacak şekilde gerekli fiziksel ve kimyasal değişikliklerin sağlanmasıdır.

Kavurmaya en iyi örnek sülfür minerallerinin yüksek sıcaklıkta havanın oksijeni tarafından yakılarak metal oksitlerin ve kükürt dioksit gazlarının elde edilmesi verilebilir.

Sinter yapma veya aglomerasyon: İnce taneli bir cevher veya konsantre malzemesinin ısıtılarak gözenekli bir kütle haline getirilmesidir. Genellikle kavurma ve sinter işlemleri aynı zamanda yapılmaktadır. Sinter ürünler düşey fırınlarda ergitilirler, iri parçalar fırın gazları tarafından kolayca redüklenirler, gözenekli olmaları reaksiyona giren gazlar için daha fazla ara yüzey alanı sağlarlar.

Ergitme: Yüksek sıcaklıkta, bu işlem için uygun fırınlarda, şarjın kimyasal reaksiyonlar ve ısı yardımıyla eritilmesidir. Ergitme işlemleri için endüstriyel ölçüde düşey (yüksek fırın, su ceketli fırın) veya yatay (reverber) fırınlar kullanılmaktadır. Demir (pik), kurşun, düşey fırınlar kullanılmak suretiyle üretilmektedir. 

Ateşle Tasfiye: Ergitme metodları ile elde edilen saf olmayan metallerin saf hale getirilmesi için yüksek sıcaklıkta ve havanın oksijeninden faydalanarak tatbik edilen bir metoddur. Ateşle tasfiye metal sıvı halde iken, metalin içine veya açık yüzeyine hava vermek suretiyle yapılır.

3- Hidrometalurji

Hidrometalurji; sulu ortamlarda yapılan işlemlerle; cevher, konsantre, kalsine v.s. metalli maddelerin içindeki metallerin çözünüp sonradan ayrılması diye tarif edilebilir. Hidrometalurji işlem kademeleri çoğunlukla cevher zenginleştirme işlem kademelerini (öğütme, klasifikasyon, kıvamlandırma, filtrasyon) içine almaktadır. Özellikle gümüş ve altının hidrometalurjik metodlarla üretilmesinde bu kademeler uygulanır. Hidrometalurji uygun sulu solüsyonlar kullanarak cevher veya metalli hammadde içindeki metalli mineraller çözünmekte, metalsiz olan gang mineralleri ise çözünmeksizin artıkta kalmaktadır. Metallerin bu şekilde uygun solüsyonda çözünmesine LİÇ denir. İnce taneli hammaddeler, mekanik karıştırıcıdan veya basınçlı havadan faydalanılarak, solüsyon ile sürekli karıştırılarak liç yapılır. Liç işlemi tamamlandıktan sonra çözelti, artıklardan ayrılarak (kıvamlandırma ve filtreleme) zengin liç solüsyonu elde edilir.

4-Elektrometalurji:

Cevher veya metal içeren her çeşit hammadde içindeki metalleri elektrik enerjisinden faydalanmak suretiyle üretimine elektrometalurji denir. Elektrometalurji, elektrokimyanın bir kısmını oluşturur.

Elektrometalurjinin iki kısmı vardır:

1-    Elektroliz: Elektrik enerjisi, elektroliz yapmak için kullanılmaktadır.
2-    Elektrotermik: Elektrik enerjisi, tamamen ısı temin etmek amacıyla kullanılmaktadır.