Bästa svaret
En bra lärobok som behandlar detta och mer är
Amazon.com: Materialval i mekanisk design, femte upplagan (9780081005996): Michael F. Ashby: Böcker
Boken innehåller massor av materialegenskaper som hjälpmedel för att välja de bästa material för ett visst syfte, oavsett om det är värmeledningsförmåga, specifik modul, sprickstyrka och så vidare. Ett av de kriterier han tar upp är kostnad. Och eftersom Prof. Ashby i förordet nådigt tillåter att reproducera sjökort för instruktionsändamål, har jag nedan visat de som är relevanta för denna fråga; de ges i amerikanska dollar. Nu, med tanke på att priset på material fluktuerar, återspeglar dessa diagram kanske inte det mest exakta tillståndet i dag, men de är uppdaterade från och med 2016, vilket förmodligen räcker för idag (september 2017).
Det första diagrammet är pris per vikt:
Om volymen är den avgörande faktorn kommer detta diagram att hjälp:
Det finns också andra kriterier. I det här nästa diagrammet planerar Prof. Ashby Youngs modul som en funktion av kostnad per volym som refereras till stål.
Slutligen, diagram nedan ger felstyrka som en funktion av kostnad per volym som refereras till stål.
Som framgår av dessa diagram, kolstål gör bra på kostnaderna. Men andra faktorer som korrosionsbeständighet och ledningsförmåga, där stål inte är lika bra, skulle också ha betydelse beroende på applikation.
Svar
Metaller skapas av en av följande processer. (Dessa svar är extremt förenklade);
- pyrometallurgi: Pyro betyder värme, så en typisk pyrometallurgisk process använder en ugn, såsom en bågugn för att värma mineralet och reducera (tillsätt kol till blandningen i ugnen) det (tillsätt elektroner till Fe2 +) från säg Fe2O3 (järnoxid) till Fe. Den resulterande metallen kallas grisjärn, vilket förbättras ytterligare av andra processer efteråt. Till exempel är mjukt stål tillverkat av grisjärn genom att avlägsna vissa föroreningar och genom att tillsätta mer kol till metallen.
Eller
- elektrovinning: Detta innebär vanligtvis slipning mineralet till ultrafina partiklar, tillsätt sedan vatten (skapar en uppslamning) som sedan utsätts för en elektrisk ström genom att två elektroder införs i badet. Vid den negativa elektroden tar metalljoner (till exempel Cu2 +) elektroner från elektroden och blir Cu-metall när den avsätter sig på elektroden. När elektroden har täckts med tillräcklig kopparmetall avlägsnas den och koppar avlägsnas.