Che cos'è una pianta di fusione?
Una pianta di fusione è un luogo industriale in cui il metallo viene estratto per il minerale grezzo. Esempi comuni di fusione del metallo includono stagno, piombo, rame, bronzo e ferro. L'estrazione dell'alluminio puro è anche chiamata fusione, sebbene il processo sia significativamente diverso da quello degli altri minerali.
I metalli iniziano la loro vita di lavorazione come minerale. Un minerale è generalmente definito come una roccia, o un gruppo di minerali, che ha un potenziale valore economico. Il minerale non contiene solo il metallo di interesse. Ad esempio, il minerale di ferro è una roccia che contiene ferro legato ad altri composti chimici e minerali. Il minerale di fusione è il processo di rimozione del metallo di interesse dalla sua roccia originale.
La fusione, come forse suggerisce il suo suono, comporta la fusione parziale del minerale. Il minerale deve essere riscaldato in un ambiente ossidante fino a quando le sostanze chimiche iniziano a mobilitarsi o diventano disponibili. Alcune impurità possono essere eliminate con il calore e se il metallo di interesse ha la forma di un solfuro, il calore e la presenza di ossigeno possono essere sufficienti per convertirlo in un ossido. Non è possibile, tuttavia, semplicemente sciogliere il metallo dal minerale.
Oltre al calore, la fusione richiede anche un agente riducente. Il metallo di interesse esiste probabilmente come ossido o sarà convertito in ossido durante il riscaldamento iniziale. Un agente riducente abbastanza forte sarà in grado di convertire l'ossido in metallo puro e alcuni prodotti di scarto.
Uno dei primi esempi di una pianta in fusione era un fiore, usato da un fabbro per fondere il minerale di ferro. All'interno di una fioritura, il minerale di ferro viene riscaldato in presenza di carbone o combustibile puro di carbonio e aria in movimento. Mentre il minerale viene riscaldato, il monossido di carbonio dal carbone riduce l'ossido di ferro.
La reazione di fusione all'interno di una fioritura produce un metallo ferro relativamente puro e l'anidride carbonica come prodotto di scarto. Mentre il soffietto soffia attraverso la fioritura, l'anidride carbonica viene evacuata, permettendo alla reazione di continuare. Il metallo e le impurità, chiamati scorie, cadono sul fondo della fornace quando il minerale di ferro si riduce. In genere, il ferro viene riscaldato una seconda volta per estrarre le scorie dal ferro ora lavorato.
Un'altra prima forma di fusione del ferro è l'altoforno, che ha una storia particolarmente antica in Cina. Verso la metà del 1800, tuttavia, il minerale di ferro fu fuso in acciaio, che è una forma molto più pura del metallo di ferro. Questa transizione industriale alla produzione dell'acciaio è stata resa possibile dallo sviluppo del processo Bessemer, in cui l'aria soffiata attraverso il ferro fuso è in grado di rimuovere la maggior parte delle impurità. A partire dal 1950, il metodo dominante di estrazione trovato in una data fabbrica di fusione del ferro divenne la produzione di acciaio di ossigeno di base (BOS). BOS migliora il processo di base di Bessemer soffiando ossigeno puro attraverso il ferro fuso, che migliora drasticamente l'efficienza dell'impianto di fusione.
Molti altri metalli sono sottoposti alla fusione come metodo di estrazione e molte delle tecniche dei vari impianti di fusione e delle attrezzature di fusione seguono gli stessi principi di base. Inoltre, l'estrazione dell'alluminio è anche chiamata fusione. Gli impianti di fusione dell'alluminio si differenziano per il fatto che stanno eseguendo un processo elettrolitico. La corrente elettrica viene fatta passare attraverso la criolite fusa liquida, in cui l'ossido di alluminio è stato sciolto. La corrispondente ossidazione e riduzione che si verificano nell'anodo elettrico e nel catodo converte l'ossido di alluminio in alluminio puro.