Što je uključeno u topljenje rude?

Taljenje rude je proces u kojem se stijena koja sadrži metale u mineralnom obliku zagrijava, često uz dodatak drugih kemikalija ili plinova, kako bi se odvojio prirodni metal za daljnju upotrebu i obradu. Vjeruje se da su bakar i srebro bili najraniji metali koje je čovječanstvo ikada topilo, a podrijetlo tog procesa može se pratiti tisućama godina unatrag do zore civilizacije. Rano taljenje ruda na bazi oksida, poput željeza, uključivalo je uvođenje ugljika u peć za taljenje u obliku drvenog ugljena, gdje bi se ugljik vezao s kisikom u rudi pod visokim temperaturama i oslobodio osnovni metal. Mnoga rana doba u napretku civilizacije nazvana su prema uobičajenoj tehnologiji taljenja tog razdoblja ili njenom nedostatku, kao što su kameno doba, brončano doba i željezno doba.

Suvremena peć za taljenje je obično velika, toplinski obrađena čelična reaktorska komora obložena ugljikom i često poznata kao redukcijska ćelija. Komora se zagrijava do tališta metala i reagira s kemikalijama koje se vežu na njegove oksidacijske agense. Metal se odvodi, a čvrsti otpadni materijal, poznat kao troska, pohranjuje se za sigurno odlaganje. Poznato je da su tehnike topljenja teški zagađivači okoliša, jer mogu stvoriti otpadne vode i onečišćenja teškim metalima kao što su arsen, kadmij i živa, koji zagađuju lokalne vodene putove.

Uobičajena pritužba topljenja rude bila je da oprema također stvara opasno onečišćenje zraka koje dovodi do kiselih kiša. Potencijalno uzrokujući štetu atmosferi u obliku magle sumporne kiseline, rezultat taljenja metalnih sulfida je emisija plina sumporovog dioksida koji reagira s atmosferom. Primjer za to je bakrov sulfid, CuFeS2, koji se topi na isti način kao prije nekoliko stoljeća. Kisele kiše nisu štetne samo za ljudsku i životinjsku populaciju, već mogu povećati i razinu kiselosti u tlu, budući da većina biljaka ne može uspijevati u visoko kiselim sredinama. Suvremeni alati za taljenje sada uključuju upotrebu elektrostatičkih taložnika koji služe kao pročistači zraka za smanjenje emisija i recikliranje otopljene otpadne vode natrag u proces umjesto ispuštanja u okoliš.

Novija metoda taljenja rude uključuje ono što je poznato kao flash peć, koja se koristi za topljenje svega od bakra do kositra ili aluminija. To je više zatvoreni ekološki sustav od tradicionalnih talionica i uglavnom egzoterman, gdje talionica stvara toplinu kemijskim reakcijama umjesto prvenstveno vanjskim izvorima. Ruda za taljenje glinice prerađuje se na ovaj način u aluminij u reakcijskoj ćeliji koja radi na temperaturama od 1,778° do 2,102° Fahrenheita (970° do 1,150° Celzijusa). Reakcijska ćelija je također električno nabijena, što pomaže u uklanjanju nečistoća i reagira aluminijev oksid s ugljikom da nastane aluminij i ugljični dioksid.

Fleš peć je dobila ime po procesu taljenja rude gdje se sumporni oksidi u rudi trenutno pretvaraju u plin sumpor dioksid. Ovaj plin se izvlači novim vrstama alata za taljenje u peći, skladišti i prodaje za druge industrijske namjene. Iako to povećava sigurnost taljenja, pretvorba u flash peći iz starijeg stila sinteriranja i dizajna visokih peći za taljenje rude počela se odvijati tek sredinom 1990-ih. Zagađenje je još uvijek značajan problem u industriji topljenja, a zemlja oko talionica tradicionalno je bila pustoš, gdje ništa prirodno ne bi uspjelo.