Wat is er betrokken bij het smelten van erts?

Het smelten van erts is een proces waarbij gesteenten bevattende metalen in minerale vorm worden verhit, vaak met toevoeging van andere chemicaliën of gassen, om het natieve metaal te scheiden voor verder gebruik en verwerking. Koper en zilver zijn naar verluidt de vroegste metalen die ooit door de mensheid zijn gesmolten, en de oorsprong van het proces kan vele duizenden jaren worden teruggevoerd tot het begin van de beschaving. Vroeg smelten van op oxide gebaseerde ertsen zoals ijzer omvatte de introductie van koolstof in de smeltoven in de vorm van houtskool, waar de koolstof bij hoge temperaturen met de zuurstof in het erts zou binden en het basismetaal zou vrijmaken. Veel vroege eeuwen in de ontwikkeling van de beschaving zijn vernoemd naar de gebruikelijke smelttechnologie van de periode, of het gebrek daaraan, zoals het stenen tijdperk, het bronstijdperk en het ijzertijdperk.

Een hedendaagse smeltoven is typisch een grote, warmtebehandelde stalen reactorkamer bekleed met koolstof en vaak bekend als een reductiecel. De kamer wordt verwarmd tot het smeltpunt van het metaal en reageert met chemicaliën die zich binden aan zijn oxidatiemiddelen. Het metaal wordt afgevoerd en het vaste afvalmateriaal, bekend als slak, wordt opgeslagen voor veilige verwijdering. Het is bekend dat smelttechnieken zware milieuvervuilers zijn, omdat ze afvalwater en zware metalen verontreinigingen zoals arseen, cadmium en kwik kunnen veroorzaken, die lokale waterwegen vervuilen.

Een veelgehoorde klacht van het smelten van erts is dat de apparatuur ook gevaarlijke luchtvervuiling veroorzaakt die tot zure regen leidt. Potentiële schade aan de atmosfeer in de vorm van zwavelzuurnevel, het resultaat van het smelten van metaalsulfiden is de emissie van zwaveldioxidegas dat reageert met de atmosfeer. Een voorbeeld hiervan is kopersulfide, CuFeS ₂ , dat op vrijwel dezelfde manier wordt gesmolten als eeuwen geleden. Zure regen is niet alleen schadelijk voor de bevolking van mens en dier, maar het kan ook de zuurgraad in de bodem verhogen, omdat de meeste planten niet kunnen gedijen in zeer zure omgevingen. Moderne smeltgereedschappen omvatten nu het gebruik van elektrostatische precipitators die dienst doen als luchtwassers om emissies te verminderen, en recycling van gesmolten afvalwater terug in het proces in plaats van het in het milieu vrij te geven.

Een nieuwere methode voor het smelten van erts omvat een zogenaamde flitsoven, die wordt gebruikt om alles van koper tot tin of aluminium te smelten. Het is meer een gesloten milieusysteem dan traditionele smelters en grotendeels exotherm, waarbij de smelterij warmte genereert door chemische reacties in plaats van voornamelijk externe bronnen. Alumina-smelterts wordt op deze manier verwerkt tot aluminium in een reactiecel die werkt bij temperaturen van 1.778 ° tot 2.102 ° Fahrenheit (970 ° tot 1.150 ° Celsius). De reactiecel is ook elektrisch geladen, wat helpt bij het verwijderen van onzuiverheden en reageert het aluminiumoxide met koolstof om aluminium en kooldioxide te vormen.

De flitsoven dankt zijn naam aan het proces van het smelten van erts waarbij de zwaveloxiden in het erts onmiddellijk worden omgezet in zwaveldioxidegas. Dit gas wordt overgeheveld door nieuwe soorten smeltgereedschap in de oven, opgeslagen en verkocht voor ander industrieel gebruik. Hoewel dit de smeltveiligheid verhoogt, begon de conversie naar flitsovens van oudere stijl sinter- en hoogovensontwerpen voor het smelten van erts pas in het midden van de jaren negentig. Vervuiling is nog steeds een belangrijk probleem in de smeltindustrie en het land rond smelters is van oudsher een woestenij, waar niets natuurlijks zou gedijen.