Hva er et smelteverk?

Et smelteverk er et industrielt sted der metall blir utvunnet for rå malm. Vanlige eksempler på smelting av metaller inkluderer tinn, bly, kobber, bronse og jern. Ekstraksjon av rent aluminium kalles også smelting, selv om prosessen er vesentlig forskjellig fra de andre malmene.

Metaller begynner behandlingen som malm. En malm er generelt definert som en bergart, eller en gruppe mineraler, som har potensiell økonomisk verdi. Malmen inneholder ikke bare det interessante metallet. For eksempel er jernmalm en bergart som inneholder jern bundet opp med andre kjemiske forbindelser og mineraler. Smeltemalm er prosessen med å fjerne det interessante metallet fra sin opprinnelige bergart.

Smelting innebærer, som lyden antyder, delvis smelting av malmen. Malmen må varmes opp i et oksiderende miljø til kjemikaliene begynner å mobilisere eller bli tilgjengelige. Visse urenheter kan drives av med varme, og hvis metallet av interesse er i form av et sulfid, kan varme og tilstedeværelsen av oksygen være tilstrekkelig til å omdanne det til et oksid. Det er imidlertid ikke mulig å bare smelte metallet ut av malmen.

I tillegg til varme krever smelting også et reduksjonsmiddel. Det interessante metallet eksisterer sannsynligvis som et oksyd, eller vil bli omdannet til et oksid under den første oppvarmingen. Et sterkt nok reduksjonsmiddel vil være i stand til å omdanne oksydet til det rene metallet og noe avfallsprodukt.

Et av de tidlige eksemplene på et smelteverk var en blomsterdrift som ble brukt av en smed for å smelte jernmalm. I en blomstrende varme blir jernmalm oppvarmet i nærvær av trekull, eller rent karbonbrensel, og bevegelig luft. Når malmen varmes opp, reduserer karbonmonoksidet fra trekullet jernoksydet.

Smeltereaksjonen i et blomstringsverk produserer et relativt rent jernmetall og karbondioksid som et avfallsprodukt. Når belgen blåser gjennom blomstringen, evakueres karbondioksid, slik at reaksjonen kan fortsette. Metallet og urenheter, kalt slagg, faller til bunnen av ovnen når jernmalmen reduseres. Typisk blir jernet oppvarmet en gang til for å hamre ut slaggen fra det nå smijern.

En annen tidlig form for jernsmelting er masovnen, som har en særlig eldgamle historie i Kina. På midten av 1800-tallet ble imidlertid jernmalm smeltet til stål, som er en mye mer ren form av jernmetallet. Denne industrielle overgangen til å lage stål ble muliggjort ved utviklingen av Bessemer-prosessen, der luft blåst gjennom smeltet jern er i stand til å fjerne de fleste urenheter. Fra og med 1950 ble den dominerende metoden for utvinning funnet i et gitt jernsmelteanlegg grunnleggende oksygenstålfremstilling (BOS). BOS forbedrer den grunnleggende Bessemer-prosessen ved å blåse rent oksygen gjennom det smeltede jernet, noe som drastisk forbedrer effektiviteten til smelteverket.

Mange andre metaller gjennomgår smelting som metode for utvinning, og mange av teknikkene til de forskjellige smelteverk og smelteutstyr følger de samme grunnleggende prinsippene. I tillegg kalles utvinning av aluminium også smelting. Smelteverk av aluminium skiller seg ut ved at de utfører en elektrolytisk prosess. Elektrisk strøm føres gjennom flytende smeltet kryolit, der aluminiumoksyd er oppløst. Den tilsvarende oksidasjon og reduksjon som skjer ved den elektriske anoden og katoden, omdanner aluminiumoksidet til rent aluminium.