Co je tavírna?

Tavírna je průmyslová lokalita, kde se kov těží na surovou rudu. Mezi běžné příklady tavení kovů patří cín, olovo, měď, bronz a železo. Těžba čistého hliníku se také nazývá tavení, i když se proces výrazně liší od procesu ostatních rud.

Kovy začínají svou zpracovatelskou životnost jako ruda. Ruda je obecně definována jako hornina nebo skupina minerálů, která má potenciální ekonomickou hodnotu. Ruda neobsahuje pouze zajímavý kov. Například železná ruda je hornina, která obsahuje železo vázané na jiné chemické sloučeniny a minerály. Tavení rudy je proces odstraňování požadovaného kovu z jeho původní horniny.

Tavení, jak jeho zvuk možná naznačuje, zahrnuje částečné roztavení rudy. Ruda musí být zahřívána v oxidačním prostředí, dokud se chemikálie nezačnou mobilizovat nebo se stanou dostupnými. Určité nečistoty lze odvádět teplem, a pokud je kov, který je předmětem zájmu, ve formě sulfidu, může být pro přeměnu na oxid postačující teplo a přítomnost kyslíku. Není však možné jednoduše roztavit kov z rudy.

Kromě tepla vyžaduje tavení také redukční činidlo. Zájmový kov pravděpodobně existuje jako oxid nebo bude přeměněn na oxid během počátečního zahřívání. Dostatečně silné redukční činidlo bude schopné převést oxid na čistý kov a nějaký odpad.

Jedním z prvních příkladů tavírny byl květ, který kovář používal k tavení železné rudy. V květu se železná ruda zahřívá v přítomnosti uhlí nebo čistého uhlíkového paliva a pohybujícího se vzduchu. Když se ruda zahřívá, oxid uhelnatý z uhlí snižuje oxid železa.

Tavicí reakce v květu vytváří relativně čistý kov železa a oxid uhličitý jako odpadní produkt. Jak měch fouká květem, je oxid uhličitý evakuován, což umožňuje pokračování reakce. Kov a nečistoty, nazývané struska, padají na dno pece, když se redukuje železná ruda. Obvykle se železo zahřívá podruhé, aby vylisovalo strusku z nyní tepaného železa.

Další ranou formou tavení železa je vysoká pec, která má v Číně zvláště starou historii. V polovině 18. století však byla železná ruda tavena do oceli, což je mnohem čistější forma kovového železa. Tento průmyslový přechod na výrobu oceli byl umožněn vývojem Bessemerova procesu, ve kterém vzduch foukaný roztaveným železem je schopen odstranit většinu nečistot. Začínat v roce 1950, dominantní metoda těžby nalezená v dané hutě železa se stala základní kyslíkovou ocelářskou výrobou (BOS). BOS zlepšuje základní Bessemerův proces foukáním čistého kyslíku skrz roztavené železo, což drasticky zvyšuje účinnost tavírny.

Mnoho dalších kovů podléhá tavení jako metoda extrakce a mnoho technik různých tavíren a tavicích zařízení se řídí stejnými základními principy. Navíc, těžba hliníku je také nazývána tavením. Tavírny hliníku se liší v tom, že provádějí elektrolytický proces. Elektrický proud prochází tekutým roztaveným kryolitem, ve kterém byl rozpuštěn oxid hlinitý. Odpovídající oxidace a redukce, ke které dochází u elektrické anody a katody, převádí oxid hlinitý na čistý hliník.