Was ist am Schmelzerz beteiligt?
Schmelzendes Erz ist ein Prozess, bei dem Gestein, das Metalle in Mineralform enthält, erhitzt wird, häufig unter Zusatz anderer Chemikalien oder Gase, um das native Metall zur weiteren Verwendung und Verarbeitung abzutrennen. Es wird angenommen, dass Kupfer und Silber die frühesten Metalle waren, die jemals von der Menschheit geschmolzen wurden, und die Ursprünge dieses Prozesses reichen viele tausend Jahre bis in die Anfänge der Zivilisation zurück. Beim frühen Schmelzen von Erzen auf Oxidbasis wie Eisen wurde Kohlenstoff in Form von Holzkohle in den Schmelzofen eingebracht, wobei der Kohlenstoff bei hohen Temperaturen an den Sauerstoff im Erz gebunden und das Grundmetall freigesetzt wurde. Viele frühe Zeitalter im Aufstieg der Zivilisation sind nach der üblichen Schmelztechnologie dieser Zeit oder nach deren Fehlen benannt, beispielsweise nach der Steinzeit, der Bronzezeit und der Eisenzeit.
Ein heutiger Schmelzofen ist typischerweise eine große, wärmebehandelte Stahlreaktorkammer, die mit Kohlenstoff ausgekleidet ist und oft als Reduktionszelle bezeichnet wird. Die Kammer wird auf den Schmelzpunkt des Metalls erhitzt und mit Chemikalien umgesetzt, die an seine Oxidationsmittel binden. Das Metall wird abgelassen und der als Schlacke bekannte feste Abfall wird zur sicheren Entsorgung gelagert. Es ist bekannt, dass Schmelztechniken die Umwelt stark verschmutzen, da sie Abwasser und Schwermetalle wie Arsen, Cadmium und Quecksilber bilden können, die die örtlichen Gewässer verschmutzen.
Eine häufige Beschwerde beim Schmelzen von Erz war, dass die Ausrüstung auch eine gefährliche Luftverschmutzung erzeugt, die zu saurem Regen führt. Das Schmelzen von Metallsulfiden kann die Atmosphäre in Form von Schwefelsäurenebel schädigen. Dabei entsteht Schwefeldioxid, das mit der Atmosphäre reagiert. Ein Beispiel hierfür ist Kupfersulfid, CuFeS 2 , das auf die gleiche Weise wie vor Jahrhunderten geschmolzen wird. Saurer Regen ist nicht nur für Menschen und Tiere schädlich, sondern kann auch den Säuregehalt im Boden erhöhen, da die meisten Pflanzen in stark sauren Umgebungen nicht gedeihen können. Moderne Schmelzwerkzeuge verwenden jetzt Elektrofilter, die als Luftwäscher zur Reduzierung der Emissionen dienen, und recyceln das geschmolzene Abwasser wieder in den Prozess, anstatt es an die Umwelt abzugeben.
Bei einer neueren Methode zum Schmelzen von Erz handelt es sich um einen sogenannten Flash-Ofen, mit dem alles von Kupfer über Zinn bis hin zu Aluminium geschmolzen wird. Es ist eher ein geschlossenes Umweltsystem als herkömmliche Schmelzen und weitgehend exotherm, bei dem die Schmelze durch chemische Reaktionen Wärme erzeugt und nicht in erster Linie außerhalb der Quellen. Aluminiumoxid-Schmelzerz wird auf diese Weise in einer Reaktionszelle, die bei Temperaturen von 1.778 ° bis 2.102 ° Fahrenheit (970 ° bis 1.150 ° Celsius) arbeitet, zu Aluminium verarbeitet. Die Reaktionszelle ist auch elektrisch geladen, wodurch Verunreinigungen entfernt werden und das Aluminiumoxid mit Kohlenstoff unter Bildung von Aluminium und Kohlendioxid reagiert.
Der Name des Entspannungsofens stammt aus dem Schmelzprozess von Erz, bei dem die Schwefeloxide im Erz sofort in Schwefeldioxid umgewandelt werden. Dieses Gas wird von neuartigen Schmelzwerkzeugen im Ofen abgesaugt, gelagert und für andere industrielle Zwecke verkauft. Während dies die Schmelzsicherheit erhöht, begann die Umstellung auf Flashöfen aus älteren Sinter- und Hochofenkonstruktionen für das Schmelzen von Erz erst Mitte der 1990er Jahre. Die Umweltverschmutzung ist immer noch ein wichtiges Thema in der Schmelzindustrie, und das Land um die Hütten war traditionell ein Ödland, in dem nichts Natürliches gedeihen würde.