Co to jest huta?
Huta to miejsce przemysłowe, w którym wydobywany jest metal na surową rudę. Typowe przykłady wytopu metali obejmują cynę, ołów, miedź, brąz i żelazo. Ekstrakcja czystego aluminium jest również nazywana wytapianiem, chociaż proces ten znacznie różni się od procesu innych rud.
Metale zaczynają swoje życie przeróbcze jako ruda. Rudę definiuje się ogólnie jako skałę lub grupę minerałów o potencjalnej wartości ekonomicznej. Ruda zawiera nie tylko interesujący metal. Na przykład ruda żelaza jest skałą zawierającą żelazo związane z innymi związkami chemicznymi i minerałami. Ruda hutnicza to proces usuwania metalu będącego przedmiotem zainteresowania z pierwotnej skały.
Wytapianie, jak sugeruje to jego dźwięk, polega na częściowym stopieniu rudy. Rudę należy podgrzać w środowisku utleniającym, aż chemikalia zaczną się mobilizować lub staną się dostępne. Pewne zanieczyszczenia można usunąć za pomocą ciepła, a jeśli metal będący przedmiotem zainteresowania ma postać siarczku, ciepło i obecność tlenu mogą wystarczyć do przekształcenia go w tlenek. Nie można jednak po prostu stopić metalu z rudy.
Oprócz ciepła wytapianie wymaga również środka redukującego. Metal będący przedmiotem zainteresowania prawdopodobnie istnieje jako tlenek lub zostanie przekształcony w tlenek podczas początkowego ogrzewania. Wystarczająco silny środek redukujący będzie w stanie przekształcić tlenek w czysty metal i niektóre odpady.
Jednym z pierwszych przykładów wytopu była roślina kwitnąca, używana przez kowala do wytopu rudy żelaza. W kwiacie ruda żelaza jest podgrzewana w obecności węgla drzewnego lub czystego paliwa węglowego i poruszającego się powietrza. Gdy ruda jest podgrzewana, tlenek węgla z węgla drzewnego zmniejsza tlenek żelaza.
Reakcja wytopu w rozkwicie powoduje powstanie stosunkowo czystego żelaza i dwutlenku węgla jako produktu odpadowego. Gdy miechy dmuchają przez zakwit, dwutlenek węgla jest usuwany, umożliwiając kontynuację reakcji. Metal i zanieczyszczenia, zwane żużlem, spadają na dno pieca w miarę zmniejszania się rudy żelaza. Zazwyczaj żelazo jest podgrzewane po raz drugi, aby wydobyć żużel z kutego teraz żelaza.
Inną wczesną formą wytopu żelaza jest wielki piec, który ma szczególnie starożytną historię w Chinach. Jednak w połowie XIX wieku ruda żelaza została wytopiona w stal, która jest znacznie czystszą formą metalicznego żelaza. To przejście do produkcji stali stało się możliwe dzięki opracowaniu procesu Bessemera, w którym powietrze wdmuchiwane przez stopione żelazo jest w stanie usunąć większość zanieczyszczeń. Począwszy od 1950 r. Dominującą metodą ekstrakcji znajdującą się w danej hucie żelaza stało się zasadowe wytwarzanie stali tlenowej (BOS). BOS poprawia podstawowy proces Bessemera, wydmuchując czysty tlen przez stopione żelazo, co drastycznie poprawia wydajność huty.
Wiele innych metali poddaje się wytopowi jako metodzie ekstrakcji, a wiele technik różnych zakładów wytopu i urządzeń do wytopu stosuje te same podstawowe zasady. Ponadto ekstrakcja aluminium nazywana jest również wytapianiem. Huty aluminium różnią się tym, że przeprowadzają proces elektrolityczny. Prąd elektryczny przepływa przez ciekły stopiony kriolit, w którym rozpuszczono tlenek glinu. Odpowiednie utlenianie i redukcja zachodzące na anodzie elektrycznej i katodzie przekształca tlenek glinu w czyste aluminium.