Vad är involverat i smältmalm?
Smältmalm är en process där steninnehållande metaller i mineralform värms upp, ofta med tillsats av andra kemikalier eller gaser, för att separera den nativa metallen för vidare användning och bearbetning. Koppar och silver tros ha varit de tidigaste metallerna som någonsin smälts av mänskligheten, och processens ursprung kan spåras tillbaka tusentals år tillbaka till civilisationens gryning. Tidig smältning av oxidbaserade malmer som järn involverade införandet av kol i smältugnen i form av kol, där kolet skulle binda med syre i malmen under höga temperaturer och frigöra basmetallen. Många tidiga åldrar i civilisationens utveckling är uppkallad efter den gemensamma smältningstekniken under perioden, eller brist på den, såsom stenåldern, bronsåldern och järnåldern.
En modern smältugn är vanligtvis en stor värmebehandlad stålreaktorkammare fodrad med kol och ofta känd som en reduktionscell. Kammaren upphettas till smältpunkten för metallen och den reageras med kemikalier som binder till dess oxidationsmedel. Metallen dräneras och det fasta avfallsmaterialet, känt som slagg, lagras för säker bortskaffande. Smältningstekniker har varit kända för att vara tunga miljöföroreningar, eftersom de kan skapa avloppsvatten och tungmetallföroreningar som arsenik, kadmium och kvicksilver som förorenar lokala vattenvägar.
Ett vanligt klagomål på smältmalm har varit att utrustningen också skapar farlig luftföroreningar som leder till surt regn. Potentiellt orsakar skador på atmosfären i form av svavelsyredimma, resultatet av smältande metallsulfider är utsläppet av svaveldioxidgas som reagerar med atmosfären. Ett exempel på detta är kopparsulfid, CuFeS 2 , som smälts på ungefär samma sätt som för århundraden sedan. Surt regn är inte bara skadligt för människor och djurpopulationer, utan det kan också öka surhetsnivån i jorden, eftersom de flesta växter inte kan trivas i mycket sura miljöer. Moderna smältverktyg innebär nu användning av elektrostatiska utfällare som fungerar som luftskrubber för att minska utsläppen och återvinning av smält avloppsvatten tillbaka till processen istället för att släppa ut det i miljön.
En nyare metod för smältning av malm innebär en så kallad blixtugn, som används för att smälta allt från koppar till tenn eller aluminium. Det är mer ett slutet miljösystem än traditionella smältverk och till stor del exotermiskt, där smältverket genererar värme genom kemiska reaktioner istället för främst utanför källor. Smältmalm av aluminiumoxid bearbetas på detta sätt till aluminium i en reaktionscell som arbetar vid temperaturer från 1 778 ° till 2,102 ° Fahrenheit (970 ° till 1150 ° Celsius). Reaktionscellen är också elektriskt laddad, vilket hjälper till att ta bort föroreningar och reagerar aluminiumoxiden med kol för att bilda aluminium och koldioxid.
Blixtugnen får sitt namn från processen för smältmalm där svaveloxiderna i malmen omedelbart omvandlas till svaveldioxidgas. Denna gas sippas av av nya typer av smältverktyg i ugnen, lagras och säljs för annat industriellt bruk. Även om detta ökar smältningssäkerheten började omvandlingen till blixtugnar från sintring av äldre stil och masugnar för smältmalm först ske i mitten av 1990-talet. Föroreningar är fortfarande en viktig fråga inom smältindustrin, och marken kring smältverk har traditionellt varit en ödemark där inget naturligt skulle trivas.