Cosa comporta il minerale di fusione?
Il minerale di fusione è un processo in cui viene riscaldata la roccia contenente metalli in forma minerale, spesso con l'aggiunta di altri prodotti chimici o gas, per separare il metallo nativo per un ulteriore uso e lavorazione. Si ritiene che il rame e l'argento siano stati i primi metalli mai fonduti dall'umanità e le origini di questo processo possono essere fatte risalire a molte migliaia di anni agli albori della civiltà. La prima fusione di minerali a base di ossido come il ferro ha comportato l'introduzione del carbonio nella fornace di fusione sotto forma di carbone, dove il carbonio si legherebbe con l'ossigeno nel minerale ad alte temperature e libererebbe il metallo di base. Molte prime età nel progresso della civiltà prendono il nome dalla comune tecnologia della fusione del periodo, o la sua mancanza, come l'età della pietra, l'età del bronzo e l'età del ferro.
Una fornace di fusione moderna è in genere una grande camera del reattore in acciaio trattato termicamente rivestita di carbonio e spesso nota come cella di riduzione. La camera viene riscaldata fino al punto di fusione del metallo e viene fatta reagire con sostanze chimiche che si legano ai suoi agenti ossidanti. Il metallo viene scaricato e il materiale di scarto solido, noto come scorie, viene conservato per uno smaltimento sicuro. Le tecniche di fusione sono note per essere inquinanti ambientali pesanti, in quanto possono creare acque reflue e contaminanti di metalli pesanti come arsenico, cadmio e mercurio, che inquinano i corsi d'acqua locali.
Una lamentela comune della fusione del minerale è stata che l'apparecchiatura crea anche un pericoloso inquinamento atmosferico che porta a piogge acide. Potenzialmente causando danni all'atmosfera sotto forma di nebbia di acido solforico, il risultato della fusione dei solfuri metallici è l'emissione di gas di anidride solforosa che reagisce con l'atmosfera. Un esempio di questo è il solfuro di rame, CuFeS 2 , che è fuso più o meno allo stesso modo di secoli fa. La pioggia acida non è solo dannosa per le popolazioni umane e animali, ma può anche aumentare il livello di acidità nel suolo, poiché la maggior parte delle piante non può prosperare in ambienti altamente acidi. I moderni strumenti di fusione ora implicano l'uso di precipitatori elettrostatici che fungono da depuratori d'aria per ridurre le emissioni e il riciclo delle acque reflue fuse nel processo invece di rilasciarlo nell'ambiente.
Un nuovo metodo di fusione del minerale prevede la cosiddetta fornace flash, che viene utilizzata per fondere qualsiasi cosa, dal rame allo stagno o all'alluminio. È più un sistema ambientale chiuso rispetto alle fonderie tradizionali e in gran parte esotermico, in cui la fonderia genera calore attraverso reazioni chimiche anziché fonti esterne. Il minerale di fusione dell'allumina viene così trasformato in alluminio in una cella di reazione che opera a temperature da 1.778 ° a 2.102 ° Fahrenheit (da 970 ° a 1.150 ° Celsius). La cella di reazione è inoltre caricata elettricamente, il che aiuta a rimuovere le impurità e reagisce con l'allumina con carbonio per formare alluminio e anidride carbonica.
La fornace flash prende il nome dal processo di fusione del minerale in cui gli ossidi di zolfo nel minerale vengono convertiti istantaneamente in gas di anidride solforosa. Questo gas viene sottratto da nuovi tipi di strumenti di fusione nella fornace, immagazzinato e venduto per altri usi industriali. Mentre ciò aumenta la sicurezza della fusione, la conversione in forni flash da sinterizzazione di vecchio stile e design di altiforni per la fusione del minerale ha iniziato a verificarsi solo a metà degli anni '90. L'inquinamento è ancora un problema significativo nell'industria della fusione e la terra intorno alle fonderie è stata tradizionalmente una terra desolata, dove nulla di naturale prospererebbe.