Hvad er et smelteri?
Et smelteri er et industrielt sted, hvor metal udvindes til rå malm. Almindelige eksempler på metalsmeltning inkluderer tin, bly, kobber, bronze og jern. Ekstraktion af rent aluminium kaldes også smeltning, skønt processen er væsentligt forskellig fra de andre malmers.
Metaller begynder deres forarbejdningstid som malm. En malm er generelt defineret som en sten eller en gruppe mineraler, der har potentiel økonomisk værdi. Malmen indeholder ikke kun det interessante metal. For eksempel er jernmalm en sten, der indeholder jern bundet med andre kemiske forbindelser og mineraler. Smeltemalm er processen med at fjerne metallet af interesse fra dets oprindelige klippe.
Smeltning, som lyden måske antyder, involverer delvis smeltning af malmen. Malmen skal opvarmes i et oxiderende miljø, indtil kemikalierne begynder at mobiliseres eller bliver tilgængelige. Visse urenheder kan drives af med varme, og hvis metallet af interesse er i form af et sulfid, kan varme og tilstedeværelsen af ilt være tilstrækkelige til at omdanne det til et oxid. Det er imidlertid ikke muligt blot at smelte metallet ud af malmen.
Ud over varme kræver smeltning også et reduktionsmiddel. Metallet af interesse findes sandsynligvis som et oxid eller vil blive omdannet til et oxid under den indledende opvarmning. Et stærkt nok reduktionsmiddel vil være i stand til at omdanne oxidet til det rene metal og noget affaldsprodukt.
Et af de tidlige eksempler på en smelteplante var en blomsterhandler, der blev brugt af en smed til at smelte jernmalm. Inden for en blomstring opvarmes jernmalm i nærvær af trækul eller rent kulstofbrændstof og bevægelig luft. Når malmen opvarmes, reducerer kulilte fra trækul jernoxidet.
Smeltereaktionen i en blomstrende frembringelse af et relativt rent jernmetal og kuldioxid som et affaldsprodukt. Når bælgen blæser gennem blomstringen, evakueres kuldioxid, så reaktionen fortsætter. Metallet og urenheder, kaldet slagge, falder til bunden af ovnen, når jernmalmen reduceres. Typisk opvarmes jernet en anden gang for at hamre slaggen fra det nu smedejern.
En anden tidlig form for jernsmeltning er højovnen, der har en særlig gammel historie i Kina. I midten af 1800-tallet blev jernmalm imidlertid smeltet ind i stål, hvilket er en meget mere ren form af jernmetallet. Denne industrielle overgang til fremstilling af stål blev muliggjort ved udviklingen af Bessemer-processen, hvor luft, der blæses gennem smeltet jern, er i stand til at fjerne de fleste urenheder. Fra og med 1950 blev den dominerende ekstraktionsmetode, der findes i et givet jernsmelteanlæg, basisk iltstålfremstilling (BOS). BOS forbedrer den grundlæggende Bessemer-proces ved at sprænge rent ilt gennem det smeltede jern, hvilket drastisk forbedrer effektiviteten af smelteværket.
Mange andre metaller gennemgår smeltning som en metode til ekstraktion, og mange af teknikkerne i de forskellige smelteværker og smelteudstyr følger de samme grundlæggende principper. Derudover kaldes udvinding af aluminium også smeltning. Aluminiumssmelteanlæg adskiller sig fra hinanden ved, at de udfører en elektrolytisk proces. Elektrisk strøm ledes gennem flydende smeltet kryolit, i hvilket aluminiumoxid er opløst. Den tilsvarende oxidation og reduktion, der finder sted ved den elektriske anode og katode, omdanner aluminiumoxidet til rent aluminium.