الصهر وعمليته

صهر هي عملية تسخين خام لاستخراج المعادن الأساسية. إنه شكل من أشكال المعادن الاستخراجية. يستخدم لاستخراج مجموعة متنوعة من المعادن من الخام ، بما في ذلك الفضة والحديد والنحاس والمعادن الأساسية الأخرى. تحطيم الخام ، وطرد العناصر الأخرى مثل الغازات أو الخبث ، وترك خلف مصفوفة معدنية. عادة ما يكون عامل التخفيض مصدرًا للوقود الأحفوري للكربون مثل فحم الكوك أو في وقت سابق ، الفحم. الطاقة الكامنة الكيميائية للسندات في ثاني أكسيد الكربون (CO2) أقل من تلك الموجودة في الخامات.يعمل مصدر الكربون كمفاعل كيميائي لإزالة الأكسجين من الخام ، مما يؤدي إلى عناصر معدنية نقية كمنتجات. يتم أكسدة مصدر الكربون على مرحلتين. أول أكسيد (CO). ثانية ، يتفاعل أول أكسيد الكربون مع خام ، مثل Fe2O3 ، وإزالة إحدى ذرات الأكسجين ، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون (CO2). العناصر المعدنية الأصلية (مثل Fe) .sence معظم الخامات غير الناجحة ، وغالبًا ما يكون من الضروري استخدام تدفقات مثل الحجر الجيري (أو الدولوميت) لإزالة أحجار جانجويات مرتبطة مثل الخبث. هذا تفاعل التكلس يعطي غالبًا ثاني أكسيد الكربون.أبرز الصهر هو إنتاج الحديد الخنزير في أفران الصهر ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى فولاذ.تُعرف معدات التقليل من الألمنيوم بالكهرباء باسم مصهر الألومنيوم.

عملية

• الصهر أكثر من ذوبان المعادن خارج الخامات. معظم الخامات هي مركبات من المعادن والعناصر الأخرى ، مثل الأكسجين (مثل أكاسيد) ، الكبريت (مثل الكبريتيد) ، أو الكربون والأكسجين معًا (مثل كربونات). لاستخراج المعادن والعمال يجب أن يتفاعل كيميائيًا هذه المركبات.

الخبز

• بالنسبة للكبريتيدات والكربونات ، فإن عملية تسمى "التحميص " تزيل الكربون أو الكبريت غير المرغوب فيه ، تاركًا أكاسيدًا يمكن تقليلها مباشرة. وعادة ما يتم إجراء عملية التثبيت في بيئة مؤكسدة. بعض الأمثلة العملية:

• الملاويت ، خام النحاس المشترك ، هو في المقام الأول هيدروكسيد كربونات النحاس CU2 (CO3) (OH) 2. هذا المعدن يخضع للتحلل الحراري في 2CUO ، CO2 و H2O في عدة مراحل بين 250 درجة مئوية و 350 درجة مئوية. إلى الغلاف الجوي ، ترك أكسيد النحاس (II) ، والذي يمكن تقليله مباشرة إلى النحاس ، كما هو موضح أدناه في القسم المعنون.Galena هو المعدن الأكثر شيوعًا الرصاص ، في المقام الأول كبريتيد الرصاص (PBS). يتأكسد الكبريتيد إلى الكبريتيت (PBSO3) ، والذي يتحلل حراريًا إلى غاز الأكسيد والكبريت (مثل ثنائي أكسيد الكبريت (PBO و SO2). في المثال السابق) ويتم تقليل أكسيد الرصاص على النحو التالي.

تخفيض

التخفيض هو الخطوة النهائية لدرجة الحرارة المرتفعة في الصهر حيث يتم تحويل الأكاسيد إلى معادن عنصرية. تقلل البيئة (عادة ما يوفرها أول أكسيد الكربون ، الذي تم إنشاؤه بواسطة الاحتراق غير المكتمل في الفرن الذي يدور حول الغاز) تستخلص ذرات الأكسجين النهائية من المعدن الخام. تختلف درجات الحرارة المطلوبة في القيمة المطلقة وفي نقطة انصهار المعدن الأساسي.يتحول أكسيد الحديد إلى الحديد المعدني عند حوالي 1250 درجة مئوية (2282 درجة فهرنهايت أو 1523.15 ك) ، ما يقرب من 300 درجة تحت نقطة ذوبان الحديد من 1538 درجة مئوية (2800.4 درجة فهرنهايت أو 1811.15 ك).يصبح الزئبق المؤكسد الزئبق الغازي عند حوالي 550 درجة مئوية (1022 درجة فهرنهايت أو 823.15 ك) ، تقريبًا 600 درجة فوق نقطة ذوبان الزئبق -38 درجة مئوية (-36.4 درجة فهرنهايت أو 235.15 ك).بعد اكتمال خطوة التخفيض ، يمكن أن يوفر التدفق والخبث خدمة ثانوية: فهي توفر غطاءًا مصقولًا على المعدن المنقى ، وحمايته من الأكسجين بينما لا يزالون ساخنًا بدرجة كافية للتأكسد بسهولة. هذا يمنع الشوائب من التكوين في المعدن.

تدفق

يستخدم عمال المعادن تدفقات في الصهر لمجموعة متنوعة من الأغراض ، والغرض الأساسي منها هو تحفيز التفاعلات المرغوبة وربطها كيميائيًا بالشوائب غير المرغوب فيها أو منتجات التفاعل. ثاني أكسيد الكبريت الذي ينتج أثناء التحميص والصهر ، وإبعادهم عن بيئة العمل.