Mikä on sulatuslaitos?

Sulatamo on teollisuusalue, jossa metallia uutetaan raakamalmia varten. Yleisiä esimerkkejä metallin sulatuksesta ovat tina, lyijy, kupari, pronssi ja rauta. Puhtaan alumiinin uuttamista kutsutaan myös sulatukseksi, vaikka prosessi eroaa merkittävästi muiden malmien prosessista.
Metallit alkavat käsitellä malmia. Malmi määritellään yleensä kiveksi tai mineraaliryhmäksi, jolla on potentiaalista taloudellista arvoa. Malmi ei sisällä vain kiinnostavaa metallia. Esimerkiksi rautamalmi on kivi, joka sisältää rautaa sitoutuneena muiden kemiallisten yhdisteiden ja mineraalien kanssa. Malmin sulatus on prosessi, jolla kiinnostava metalli poistetaan alkuperäisestä kivestä.

Sulatus, kuten sen ääni ehkä viittaa, sisältää malmin sulamisen osittain. Malmia on lämmitettävä hapettavassa ympäristössä, kunnes kemikaalit alkavat liikkua tai tulevat saataville. Tietyt epäpuhtaudet voidaan ajaa pois lämmöllä, ja jos kiinnostava metalli on sulfidin muodossa, lämpö ja hapen läsnäolo voivat riittää muuttamaan sen oksidiksi. Ei kuitenkaan ole mahdollista yksinkertaisesti sulattaa metallia malmista.

Sulatus vaatii lämmön lisäksi pelkistävää ainetta. Kiinnostava metalli on todennäköisesti olemassa oksidina tai se muuttuu oksidiksi ensimmäisen kuumennuksen aikana. Riittävän vahva pelkistin kykenee muuttamaan oksidin puhtaaksi metalliksi ja jostakin jätetuotteeksi.

Yksi varhaisista esimerkeistä sulatuslaitoksesta oli kukinta, jota seppä käytti rautamalmin sulattamiseen. Kukinnan aikana rautamalmi lämmitetään hiilen tai puhtaan hiilipolttoaineen ja liikkuvan ilman läsnä ollessa. Kun malmia kuumennetaan, hiilen hiilimonoksidi vähentää rautaoksidia.

Kukinta -alueen sulatusreaktio tuottaa suhteellisen puhdasta rautametallia ja jätetuotteena hiilidioksidia. Kun palkeet puhaltaa kukinnan läpi, hiilidioksidi poistuu, jolloin reaktio voi jatkua. Metallia ja epäpuhtauksia, joita kutsutaan kuonaksi, putoavat uunin pohjalle, kun rautamalmi vähenee. Tyypillisesti rautaa kuumennetaan toisen kerran kuonan poistamiseksi nyt takorautasta.

Toinen varhainen raudan sulatusmuoto on masuuni, jolla on erityisen vanha historia Kiinassa. 1800-luvun puoliväliin mennessä rautamalmi kuitenkin sulatettiin teräkseksi, joka on paljon puhtaampi rautametallin muoto. Tämä teollinen siirtyminen teräksen valmistukseen tuli mahdolliseksi kehittämällä Bessemerin prosessia, jossa sulan raudan läpi puhallettu ilma pystyy poistamaan suurimman osan epäpuhtauksista. Vuodesta 1950 lähtien tietyssä raudan sulattolaitoksessa löydetystä hallitsevasta uuttomenetelmästä tuli perushapen teräksen valmistus (BOS). BOS parantaa Bessemerin perusprosessia puhaltamalla puhdasta happea sulan raudan läpi, mikä parantaa rajusti sulattolaitoksen tehokkuutta.
Monet muut metallit sulatetaan uuttomenetelmänä, ja monet eri sulatuslaitosten ja sulatuslaitteiden tekniikoista noudattavat samoja perusperiaatteita. Lisäksi alumiinin uuttamista kutsutaan myös sulatukseksi. Alumiinin sulatuslaitokset eroavat toisistaan ​​siinä, että ne suorittavat elektrolyyttisen prosessin. Sähkövirta johdetaan nestemäisen sulan kryoliitin läpi, johon on liuotettu alumiinioksidia. Vastaava hapettuminen ja pelkistys, joka tapahtuu sähköanodissa ja katodissa, muuttaa alumiinioksidin puhtaaksi alumiiniksi.