Fusion et son processus

Fonte est le processus de chauffage du minerai pour extraire les métaux de base. C'est une forme de métallurgie extractive. Décomposer le minerai, expulser d'autres éléments sous forme de gaz ou de scories et laisser derrière lui une matrice métallique. L'agent réducteur est généralement une source de carburant fossile de carbone tel que le coke ou, plus tôt, le charbon de bois. L'oxygène dans les minerais se combine avec du carbone à des températures élevées car les L'énergie potentielle chimique des liaisons dans le dioxyde de carbone (CO2) est inférieure à celle des minerais.La source de carbone agit comme un réactif chimique pour éliminer l'oxygène du minerai, résultant en des éléments métalliques purifiés comme produits. La source de carbone est oxydée en deux étapes. Le monoxyde (CO) .Econdette, le monoxyde de carbone réagit avec le minerai, tel que Fe2O3, éliminant l'un de ses atomes d'oxygène, libérant du dioxyde de carbone (CO2). Après une interaction continue avec le monoxyde de carbone, tout l'oxygène dans le minerai sera supprimé, en partant Les éléments métalliques d'origine (tels que Fe), car la plupart des minerais sont impurs, il est souvent nécessaire d'utiliser des flux tels que le calcaire (ou la dolomite) pour éliminer les pierres de gangue associées comme scoris. Cette réaction de calcination dégage également souvent du dioxyde de carbone.La plus importante de la fusion est la production de fer à porc dans les hauts fourneaux, qui est ensuite converti en acier.L'équipement pour la réduction électrolytique de l'aluminium est également connu comme une fonderie d'aluminium.

Processus

• La fusion est plus que de fondre les métaux à partir des minerais. La plupart des minerais sont des composés de métaux et d'autres éléments, tels que l'oxygène (comme oxydes), le soufre (comme des sulfures) ou le carbone et l'oxygène (comme carbonates). Pour extraire les métaux, les travailleurs Doit réagir chimiquement ces composés. Par conséquent, la fusion consiste à utiliser des substances réductrices appropriées en combinaison avec ces éléments oxydants pour libérer les métaux.

Pâtisserie

• Pour les sulfures et les carbonates, un processus appelé "rôti " élimine le carbone ou le soufre indésirable, laissant des oxydes qui peuvent être directement réduits.Calcination est généralement effectuée dans un environnement oxydant. Quelques exemples pratiques:

• La malachite, un minerai de cuivre commun, est principalement l'hydroxyde de carbonate de cuivre Cu2 (CO3) (OH) 2. Ce minéral subit une décomposition thermique en 2CUO, CO2 et H2O à plusieurs étapes entre 250 ° C et 350 ° C. à l'atmosphère, laissant l'oxyde de cuivre (II), qui peut être directement réduit au cuivre, comme décrit ci-dessous dans la section intitulée RÉDUCTION.La galène est le minéral de plomb le plus courant, principalement le sulfure de plomb (PBS). Le sulfure est oxydé en sulfite (PBSO3), qui est décomposé thermiquement pour le dioxyde de soulèvement et le dioxyde de soufre (comme le dioxyde de carbone est expulsé (comme le dioxyde de carbone Dans l'exemple précédent) et l'oxyde de plomb est réduit comme suit.

Réduction

La réduction est la dernière étape à haute température dans la fusion où les oxydes sont transformés en métaux élémentaires. Un environnement réducteur (généralement fourni par le monoxyde de carbone, créé par combustion incomplète dans un four à gaz) extrait les atomes d'oxygène finaux finaux du métal brut. Les températures requises varient à la fois en valeur absolue et dans le point de fusion du métal de base.L'oxyde de fer se transforme en fer métallique à environ 1250 ° C (2282 ° F ou 1523,15 K), près de 300 degrés en dessous du point de fusion du fer de 1538 ° C (2800,4 ° F ou 1811,15 K).Le mercure oxydé devient du mercure gazeux à environ 550 ° C (1022 ° F ou 823,15 K), près de 600 degrés au-dessus du point de fusion de Mercure de -38 ° C (-36,4 ° F ou 235,15 K).Une fois l'étape de réduction terminée, le flux et le laitier peuvent fournir un service secondaire: ils fournissent une couverture fondu sur le métal purifié, le protégeant de l'oxygène tout en étant suffisamment chaud pour s'oxyder facilement. Cela empêche les impuretés de se former dans le métal.

Flux

Les métallurgistes utilisent des flux dans la fusion à diverses fins, dont le but principal est de catalyser les réactions souhaitées et de se lier chimiquement aux impuretés indésirables ou à des produits de réaction. Le dioxyde de soufre produit pendant la torréfaction et la fusion, en les gardant hors de l'environnement de travail.