亜鉛ってどうやって作るの？鉱石から純度99.99%まで

こんにちは、非鉄金属ナビ運営事務局です。

「亜鉛？なにそれ？」と思った方、実はメッチャ身近な金属なんです。

  • トタン屋根（鉄に亜鉛メッキ）
  • 乾電池
  • 硬貨（1円玉以外）
  • 車のボディ（防錆メッキ）

鉄のサビ防止に欠かせない、縁の下の力持ちなんです。

今回は、亜鉛鉱石から純度99.99%の亜鉛ができるまでを解説します。

⚡ まず結論：亜鉛は2つの作り方がある

亜鉛の精錬には、大きく2つの方法があります。

①乾式製錬（蒸留法）

  • 古くからある方法
  • 熱で蒸発させて集める
  • 世界の約10%

②湿式製錬（電解法）

  • 現代の主流
  • 電気分解で作る
  • 世界の約90%

今は湿式製錬が主流なので、こちらをメインに解説します。

📊 亜鉛ができるまでの4ステップ

① 採掘　　　→ 亜鉛鉱石（亜鉛3〜10%）
② 選鉱　　　→ 亜鉛精鉱（亜鉛50〜60%）
③ 焙焼　　　→ 酸化亜鉛（ZnO）
④ 電解精錬　→ 亜鉛（純度99.99%）

順番に見ていきましょう。

⛏️ ステップ①：採掘｜亜鉛鉱石の種類

主な亜鉛鉱石

閃亜鉛鉱（せんあえんこう）：ZnS

  • 最も一般的な亜鉛鉱石
  • 硫黄と結合している
  • 鉛や銀も一緒に含まれることが多い

特徴

  • 亜鉛含有率：3〜10%
  • 鉛と一緒に採れることが多い
  • だから「亜鉛・鉛鉱山」が多い

主な産地

順位産地特徴
1位中国世界の約30%を産出
2位ペルー南米最大の産地
3位オーストラリア安定供給国
4位インド生産量増加中
5位アメリカアラスカなどに鉱山

💎 ステップ②：選鉱｜浮遊選鉱で50%に濃縮

銅と同じで、浮遊選鉱法を使います。

流れ

  1. 鉱石を細かく砕く
  2. 水と薬剤を混ぜる
  3. 空気を入れて泡を作る
  4. 亜鉛鉱物が泡にくっついて浮く
  5. 浮いた泡を回収

これで亜鉛含有率50〜60%の精鉱ができます。

💡 鉛も一緒に採れる場合は、別々に分離して回収します。

🔥 ステップ③：焙焼｜硫黄を追い出す

なんで焙焼が必要？

亜鉛精鉱（ZnS）には硫黄（S）がくっついています。

これを空気中で加熱して、硫黄を追い出すのが焙焼です。

化学式

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
（亜鉛精鉱）　（酸化亜鉛）（二酸化硫黄）

温度：約900〜1,000℃

できるもの

  • 酸化亜鉛（ZnO）：次の工程で使う
  • 二酸化硫黄（SO₂）：硫酸の原料にする

💡 出てきた二酸化硫黄は捨てずに、硫酸を作る原料にします。エコですね。

⚡ ステップ④：電解精錬｜電気の力で亜鉛に

硫酸で溶かす

酸化亜鉛を硫酸で溶かします。

ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O
（酸化亜鉛）（硫酸）（硫酸亜鉛溶液）

この溶液を電気分解します。

電気分解の仕組み

設備

  • 電解槽
  • アルミ板（陰極：マイナス）
  • 鉛板（陽極：プラス）
  • 硫酸亜鉛溶液

プロセス

  1. 電気を流す
  2. 亜鉛イオン（Zn²⁺）が陰極に移動
  3. 電子をもらって金属亜鉛に変身
    　- Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn
  4. アルミ板の表面に亜鉛が析出
  5. 定期的に板ごと取り出す
  6. 亜鉛を剥がして溶解・鋳造

できるもの

  • 純度99.99%以上の亜鉛

銅の電解精製と似ていますね。

🌡️ 乾式製錬（蒸留法）も簡単に紹介

昔ながらの方法も少しだけ紹介します。

流れ

  1. 焙焼で酸化亜鉛を作る（ここまで同じ）
  2. コークス（炭素）と混ぜて約1,200℃で加熱
  3. 亜鉛が気体になって蒸発（沸点906℃）
  4. 冷やして液体で回収
  5. さらに精製して純亜鉛に

特徴

  • 設備がシンプル
  • でも純度が低め（99.5%くらい）
  • 今はあまり使われない

🔧 亜鉛の用途：実は超重要

メッキ（最大の用途）

亜鉛の用途の約50%がメッキです。

なぜ亜鉛メッキ？

  • 鉄はサビるけど、亜鉛は鉄よりサビやすい
  • 鉄に亜鉛を塗ると、亜鉛が身代わりにサビてくれる
  • 結果、鉄が守られる

これを「犠牲防食」と言います。まさに亜鉛が犠牲になってくれるんです。

亜鉛メッキ製品

  • トタン屋根
  • ガードレール
  • 鉄塔
  • 車のボディ
  • ネジ、釘

その他の用途

用途割合具体例
ダイカスト約30%車の部品、家電の筐体、おもちゃ
真鍮約10%銅と亜鉛の合金、水道の蛇口、楽器など
乾電池約5%マンガン乾電池の缶、亜鉛が反応して電気を作る

✅ まとめ｜亜鉛は鉄の守り神

覚えておきたいポイント

亜鉛鉱石（Zn 3〜10%）
　↓ 選鉱
亜鉛精鉱（Zn 50〜60%）
　↓ 焙焼（硫黄を除去）
酸化亜鉛（ZnO）
　↓ 硫酸で溶解 → 電解精錬
亜鉛（純度99.99%）

🔍 亜鉛の特徴

  • 現代は湿式製錬（電解法）が主流（世界の90%）
  • 鉄のサビ防止に欠かせない
  • 身代わりにサビて鉄を守る（犠牲防食）
  • 用途の半分がメッキ

🆚 銅との違い

金属精錬方法特徴
銅転炉精錬→電解精製最後の電解精製で純度を上げる
亜鉛焙焼→電解精錬溶液から直接、電解精錬で金属にする

地味だけど超重要な金属、それが亜鉛なんです。
非鉄金属業界では、亜鉛めっき鋼板のリサイクルが重要な位置を占めており、今後も安定した需要が見込まれています。
鉄のインフラを守る縁の下の力持ち——それが亜鉛の役割です。

次回は、鉛やニッケルなど、他の非鉄金属の精錬方法についても解説していきますので、引き続きよろしくお願いいたします。

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