Smelting
Η τήξη είναι ο γενικός όρος για την παραλαβή ενός μετάλλου από το φυσικό του μετάλλευμα. Ο χρυσός αποτελεί εξαίρεση, επειδή συνήθως βρίσκεται ως καθαρό μέταλλο. Άλλα μέταλλα, όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο άργυρος, πρέπει να λαμβάνονται από το μετάλλευμά τους.
Η διαδικασία της τήξης περιλαμβάνει πάντοτε τη θέρμανση του μεταλλεύματος και μπορεί επίσης να χρησιμοποιεί αναγωγικό παράγοντα, όπως ο οπτάνθρακας ή ο ξυλάνθρακας. Τα περισσότερα μεταλλεύματα είναι οξείδια, σουλφίδια ή ανθρακικά. Η διαδικασία αυτή αφαιρεί το μη μεταλλικό μέρος, αφήνοντας πίσω το μέταλλο. Τα μεταλλεύματα δεν είναι καθαρά, οπότε προστίθεται ροή για να απομακρυνθούν οι ακαθαρσίες. Ο ασβεστόλιθος είναι η συνήθης ροή για το σκοπό αυτό. Απομακρύνει τις προσμίξεις ως σκωρία.
Πέρα από αυτό, κάθε μέταλλο έχει τις δικές του ειδικές μεθόδους. Η παραγωγή σιδήρου από το μετάλλευμά του γίνεται σε υψικάμινο. Η παραγωγή ψευδαργύρου ή αλουμινίου από τα μεταλλεύματά τους απαιτεί (εκτός από θερμότητα) ηλεκτρόλυση.
Ο σίδηρος τήκεται από σιδηρομετάλλευμα σε μεγάλους αντιδραστήρες που ονομάζονται υψικαμίνους. Η υψικάμινος είναι μια ψηλή κατακόρυφη κατασκευή που τροφοδοτείται με κωκ, σιδηρομετάλλευμα και ασβεστόλιθο. Όταν διοχετεύεται θερμός αέρας στην υψικάμινο, το κοκ θα καεί και θα μειώσει το οξυγόνο από το μετάλλευμα, παράγοντας γυμνό σίδηρο και διοξείδιο του άνθρακα. Ο ασβεστόλιθος θα δεσμεύσει τυχόν εναπομείναντα πετρώματα. Ο σίδηρος λιώνει στην καυτή θερμοκρασία και αναρροφάται σε υγρή φάση στον πυθμένα. Στη συνέχεια επεξεργάζεται σε χάλυβα. Ο ασβεστόλιθος και το μητρικό πέτρωμα σχηματίζουν μια ένωση που ονομάζεται σκωρία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τούβλων, σκυροδέματος ή οδοστρωσίας. Παλαιότερες μέθοδοι περιλαμβάνουν το Bloomery.
Το αλουμίνιο τήκεται σε ηλεκτρικούς φούρνους που ονομάζονται κλίβανοι ηλεκτρικού τόξου. Το μετάλλευμα αλουμινίου χύνεται στον πυθμένα του κλιβάνου και ηλεκτρικό ρεύμα διοχετεύεται μέσα από το μετάλλευμα. Η θερμοκρασία αυξάνεται τόσο πολύ ώστε το οξυγόνο διαχωρίζεται, αφήνοντας μεταλλικό αλουμίνιο.
Ο χαλκός χύνεται σε γυμνή φλόγα η οποία καίει το θείο και άλλες ακαθαρσίες, αφήνοντας ακατέργαστο χαλκό. Η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για το διαχωρισμό του χαλκού σε μεγάλες δεξαμενές, οι οποίες περιέχουν υδατικό διάλυμα που ονομάζεται ηλεκτρολύτης. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα οδηγείται στην πισίνα και όλος ο χαλκός συγκεντρώνεται στο ηλεκτρόδιο που ονομάζεται κάθοδος.
Η μεταλλουργία και ιδιαίτερα η τήξη είναι το κλειδί για τους πρώτους πολιτισμούς. Οι πρώτες ενδείξεις για την τήξη του χαλκού χρονολογούνται μεταξύ του 5500 π.Χ. και του 5000 π.Χ. Οι τοποθεσίες βρίσκονται στο Pločnik και στο Belovode της Σερβίας.
Καμινάδα τήξης χαλκού - geograph.org.uk - 827814
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι η τήξη;
A: Η τήξη είναι η διαδικασία εξαγωγής ενός μετάλλου από το φυσικό του μετάλλευμα.
Ερ: Ποια μέταλλα απαιτούν τήξη;
Α: Μέταλλα όπως ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος και ο άργυρος πρέπει να εξάγονται από το μετάλλευμά τους μέσω τήξης.
Ερ: Τι χρησιμοποιείται στη διαδικασία τήξης;
Α: Η διαδικασία τήξης περιλαμβάνει συνήθως τη θέρμανση του μεταλλεύματος και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ένας αναγωγικός παράγοντας, όπως ο οπτάνθρακας ή ο ξυλάνθρακας. Προστίθεται ροή, όπως ασβεστόλιθος, για να απομακρυνθούν οι ακαθαρσίες.
Ερ: Πώς παράγεται ο σίδηρος από το μετάλλευμά του;
Α: Ο σίδηρος παράγεται από το μετάλλευμά του με τη χρήση υψικαμίνου, ο οποίος τροφοδοτείται με κοκ, σιδηρομετάλλευμα και ασβεστόλιθο. Στη συνέχεια, θερμός αέρας διοχετεύεται στον κλίβανο με αποτέλεσμα το κοκ να καίγεται και να μειώνει το οξυγόνο από το μετάλλευμα παράγοντας γυμνό σίδηρο και διοξείδιο του άνθρακα, ενώ ο ασβεστόλιθος δεσμεύει τυχόν εναπομείναντα πετρώματα. Ο σίδηρος λιώνει σε θερμή θερμοκρασία στον πυθμένα του κλιβάνου και μπορεί στη συνέχεια να επεξεργαστεί σε χάλυβα.
Ερ: Πώς εξάγεται το αλουμίνιο από το μετάλλευμά του;
Α: Το αλουμίνιο εξάγεται από το μετάλλευμά του με τη χρήση ηλεκτρικών φούρνων που ονομάζονται κλίβανοι ηλεκτρικού τόξου, όπου το μετάλλευμα αλουμινίου χύνεται στον πυθμένα του κλιβάνου και το ηλεκτρικό ρεύμα οδηγείται μέσα από αυτό με αποτέλεσμα υψηλές θερμοκρασίες που διαχωρίζουν το οξυγόνο αφήνοντας πίσω του μεταλλικό αλουμίνιο.
Ερ: Πώς εξάγεται ο χαλκός από τα μεταλλεύματά του;
Α: Ο χαλκός εξάγεται από τα μεταλλεύματά του ρίχνοντάς τον σε γυμνή φλόγα που καίει το θείο και άλλες ακαθαρσίες αφήνοντας πίσω του ακατέργαστο χαλκό ή με ηλεκτρόλυση που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να διαχωρίσει το χαλκό σε μεγάλες δεξαμενές που περιέχουν διάλυμα νερού που ονομάζεται ηλεκτρολύτης με όλο το χαλκό να συγκεντρώνεται σε ένα ηλεκτρόδιο που ονομάζεται κάθοδος.
Ερ: Πότε ξεκίνησε η μεταλλουργία;
Α: Η μεταλλουργία άρχισε γύρω στο 5500 π.Χ.-5000 π.Χ., όταν βρέθηκαν ενδείξεις τήξης χαλκού σε τοποθεσίες στο Pločnik και στο Belovode της Σερβίας.
