Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Kuvuta

Phosphate ya umeme yenye tanuru katika tangazo la kemikali la TVA (1942)

Kusugua ni aina ya madini ya ziada ; matumizi yake kuu ni kuzalisha chuma msingi kutoka kwa madini yake. Hii ni pamoja na uzalishaji wa fedha , chuma , shaba na nyingine msingi madini kutoka ores yao. Kusugua hutumia joto na wakala kupunguza kemikali ili kupoteza ore, kuendesha vitu vingine kama gesi au slag na kuacha msingi wa chuma tu nyuma. Wakala wa kupunguza ni kawaida chanzo cha kaboni kama vile coke , au katika nyakati za zamani za makaa .

Mkaa (au monoxide ya kaboni inayotokana na hilo) huondoa oksijeni kutoka kwa madini, na kuacha nyuma ya chuma cha msingi. Kwa hivyo, kaboni hutenganishwa katika hatua mbili, huzalisha monoxide ya kwanza ya carbon na kisha kaboni dioksidi . Kama ores nyingi ni safi, mara nyingi ni muhimu kutumia kutembea , kama vile chokaa , ili kuondoa mwamba wa mwamba wa gangue kama slag.

Mimea kwa kupunguza electrolytic ya alumini pia inajulikana kama alumini smelters .

Yaliyomo

Mchakato

Kusugua kunahusisha zaidi kuliko tu kuyeyuka chuma nje ya madini yake. Ores wengi ni kemikali ya chuma na vipengele vingine, kama vile oksijeni (kama oksidi ), sulfuri (kama sulfidi ) au kaboni na oksijeni pamoja (kama carbonate ). Ili kuzalisha chuma, misombo hii inapaswa kupitiwa na kemikali. Kwa hiyo, kununulia kuna kutumia vitu vyenye kupunguza vinavyofaa vinavyochanganya na vipengele vilivyotengeneza viungo vya chuma.

Kukarabati

Katika kesi ya carbonates na sulfidi, mchakato unaoitwa "kuchoma" unatoa kaboni zisizohitajika au sulfuri, na kuacha oksidi, ambayo inaweza kupunguzwa moja kwa moja. Kuchochea kwa kawaida hufanyika katika mazingira ya oksidi. Mifano machache ya vitendo:

  • Malachite , shaba ya kawaida ya shaba , ni hasa kaboni kaboni hidroksidi Cu 2 (CO 3 ) (OH) 2 . [1] Hii madini yanapungua utengano wa joto kwa 2CuO, CO 2 , na H 2 O [2] katika hatua kadhaa kati ya 250 ° C na 350 ° C. Dioksidi kaboni na maji hufukuzwa ndani ya anga, na kuacha shaba (II) oksidi ambayo inaweza kupunguzwa moja kwa moja na shaba kama ilivyoelezwa katika sehemu inayofuata yenye jina la Kupunguza.
  • Galena , madini ya kawaida ya risasi , hasa husababisha sulfide (PbS). Sulfidi ni oxidized kwa sulfite (PbSO 3 ) ambayo thermally hutengana katika oksidi risasi na gesi ya sulfuri dioksidi. (PbO na SO 2 ) dioksidi ya sulfuri hufukuzwa (kama dioksidi kaboni katika mfano uliopita), na oksidi ya risasi imepunguzwa kama ilivyo hapo chini.

Kupunguza

Kupunguza ni hatua ya mwisho, ya juu-joto katika smelting. Ni hapa kwamba oksidi inakuwa chuma cha msingi. Mazingira ya kupunguza (mara nyingi hutolewa na monoxide ya kaboni, yaliyotengenezwa na mwako usio kamili, yamezalishwa katika tanuru ya njaa ya hewa) huchota atomi za mwisho za oksijeni kutoka kwa chuma kikubwa. Joto linalohitajika linatofautiana juu ya aina kubwa sana, kwa maneno yote na kwa kiwango cha kiwango cha metali ya msingi. Mifano chache:

  • oksidi ya chuma inakuwa chuma cha chuma kwa takribani 1250 ° C (2282 ° F au 1523.15 K), karibu digrii 300 chini ya kiwango cha chuma cha kiwango cha chuma cha 1538 ° C (2800.4 ° F au 1811.15 K)
  • oksidi ya mchanganyiko inakuwa mvuke ya zebaki karibu na 550 ° C (1022 ° F au 823.15 K), karibu digrii 600 juu ya kiwango cha kiwango cha zebaki cha -38 ° C (-36.4 ° F au 235.15 K)

Flux na slag inaweza kutoa huduma ya sekondari baada ya hatua ya kupunguzwa imekamilika: Wao hutoa kifuniko kilichochombwa kwenye chuma kilichosafishwa, kikizuia kuwasiliana na oksijeni wakati bado ni moto wa kutosha ili kuchanganya kwa urahisi.

Fluxes

Fluxes hutumiwa katika smelting kwa madhumuni kadhaa, mkuu kati yao kuchochea athari taka na kemikali kumfunga kwa uchafu zisizohitajika au bidhaa mmenyuko. Oxydi ya kalsiamu, kwa namna ya chokaa , mara nyingi ilitumiwa kwa kusudi hili, kwani ingeweza kuguswa na dioksidi kaboni na dioksidi ya sulfu iliyozalishwa wakati wa kuchochea na kuchochea ili kuwazuia nje ya mazingira ya kazi.

Historia

Kati ya metali saba inayojulikana zamani , dhahabu pekee ilitokea mara kwa mara katika asili ya asili katika mazingira ya asili. Wengine - shaba , risasi , fedha , bati , chuma na zebaki - hutokea hasa kama madini, ingawa shaba ni mara kwa mara hupatikana katika hali yake ya asili katika kiasi kikubwa cha biashara. Madini haya ni hasa kaboni , sulfide , au oksidi za chuma, vikichanganywa na vipengele vingine kama vile silika na alumini . Kuchoma madini ya carbonate na sulfidi katika hewa huwabadilisha kwa oksidi. Vioksidishaji, kwa upande wake, hupigwa ndani ya chuma. Monoxide ya kaboni ilikuwa (na ni) wakala kupunguza wa kuchagua kwa smelting. Inazalishwa kwa urahisi wakati wa mchakato wa joto, na kama gesi inakuja kuwasiliana karibu na ore.

Katika Dunia ya Kale , wanadamu walijifunza kupiga chuma katika nyakati za awali , zaidi ya miaka 8000 iliyopita. Ugunduzi na matumizi ya metali "muhimu" - shaba na shaba kwa mara ya kwanza, kisha chuma miaka mia kadhaa baadaye - ilikuwa na athari kubwa kwa jamii ya kibinadamu. Madhara yalikuwa yameenea sana kwamba wasomi wa kawaida hugawanya historia ya kale katika Umri wa Stone , Umri wa Bronze , na Umri wa Iron .

Kwenye Amerika , ustaarabu wa awali wa Inca wa Andes kuu nchini Peru ulikuwa umejenga smelting ya shaba na fedha angalau karne sita kabla ya Wazungu wa kwanza walifika katika karne ya 16, wakati hawajui kamwe smelting ya metali kama chuma kwa matumizi na silaha -craft. [3]

Weka na uongoze

Katika Dunia ya Kale , madini ya kwanza yaliyotengenezwa yalikuwa ya bati na kuongoza. Sifa za kwanza zilizojulikana za kuongoza zilipatikana kwenye tovuti ya Hocykatal ya Anatolia ( Uturuki ), na ikaanzia juu ya 6500 BC, lakini chuma kinaweza kujulikana mapema.

Tangu ugunduzi ulitokea miaka mia kadhaa kabla ya uandishi wa maandishi, hakuna rekodi iliyoandikwa kuhusu jinsi ilivyofanywa. Hata hivyo, bati na risasi zinaweza kununuliwa kwa kuweka ores kwenye moto wa kuni, na kuacha uwezekano wa kuwa ugunduzi huo umefanyika kwa ajali.

Ingawa uongozi ni chuma cha kawaida, ugunduzi wake ulikuwa na athari ndogo katika ulimwengu wa kale. Ni laini sana kutumiwa kwa mambo ya kimuundo au silaha, ila kwa ukweli kwamba ni wingi sana, na kuifanya kuwa bora kwa sling projectiles. Hata hivyo, kuwa rahisi kupiga na kutengeneza, ilifanyika sana katika ulimwengu wa classical wa Ugiriki wa Kale na Roma ya Kale kwa ajili ya kusambaza na kuhifadhi maji. Ilikuwa pia kutumika kama chokaa katika majengo ya mawe.

Tin ilikuwa chini ya kawaida kuliko uongozi na ni kidogo tu ngumu, na ilikuwa na athari hata kidogo kwa yenyewe.

Copper na shaba

Baada ya bati na kuongoza, chuma kilichofuata kinachotengenezwa inaonekana kuwa cha shaba. Jinsi ugunduzi umekuja juu ni suala la mjadala mkubwa. Majambazi ni karibu 200 ° C ya joto lililohitajika kwa hilo, kwa hiyo imethibitishwa kuwa smelting ya kwanza ya shaba inaweza kuwa imepatikana katika vidole vya udongo. Uendelezaji wa smelting shaba katika Andes, ambayo inaaminika kuwa ilitokea kwa kujitegemea hiyo katika Dunia ya Kale , inaweza kuwa ilitokea kwa njia ile ile. [3] Ushahidi wa kwanza wa sasa wa smelting shaba, kutoka kati ya 5500 KK na 5000 BC, imepatikana katika Pločnik na Belovode, Serbia. [4] [5] Kichwa cha mace kilichopatikana katika Can Has , Uturuki na kilichofika hadi 5000 KK, mara moja kinachofikiriwa kuwa ushahidi wa kale zaidi, sasa kinaonekana kuwa na shaba ya asili iliyoharibiwa. [6]

Kwa kuchanganya shaba na bati na / au arsenic katika kiwango cha sawa moja hupata shaba , alloy ambayo ni vigumu sana kuliko shaba. Ya kwanza ya shaba / arsenic bronzes tarehe 4200 BC kutoka Asia Ndogo . Alumini za shaba za Inca pia zilikuwa za aina hii. Arsenic mara nyingi ni uchafu katika ores shaba, hivyo ugunduzi inaweza kufanywa kwa ajali. Hatimaye madini yenye kuzaa arsenic yaliongezwa kwa makusudi wakati wa smelting. [ citation inahitajika ]

Bonde la bati-shaba, ngumu na la muda mrefu, lilijengwa karibu 3200 KK, pia katika Asia Ndogo. [ citation inahitajika ]

Mchakato ambao smiths wamejifunza kuzalisha shaba / bati bronzes pia ni siri. Ya kwanza ya bronzes kama bahati mbaya kutokana na uchafu wa bati wa ores shaba, lakini mwaka wa 2000 BC, tunajua kwamba bati ilikuwa kupigwa kwa lengo la uzalishaji wa shaba. Hii ni ya ajabu, kutokana na kuwa bati ni chuma cha nusu, na hata chuma cha cassiterite cha matajiri tu ina tani 5%. Pia, inachukua ujuzi maalum (au vyombo maalum) ili kuipata na kupata utajiri mkubwa. Hatua zozote zilichukuliwa ili kujifunza kuhusu bati, hizi zilielewa kikamilifu mwaka 2000 BC. [ citation inahitajika ]

Ugunduzi wa utengenezaji wa shaba na shaba ulikuwa na athari kubwa katika historia ya Dunia ya Kale . Vyuma vilikuwa vya kutosha kufanya silaha ambazo zilikuwa nzito zaidi, zenye nguvu, na zenye kupinga kwa uharibifu unaohusiana na athari kuliko mbao, mfupa, au usawa wa mawe. Kwa miaka mia kadhaa, shaba ilikuwa nyenzo ya uchaguzi kwa silaha kama vile mapanga , nguruwe , shaba za vita , na mkuki na pointi za mshale , pamoja na vifaa vya kinga kama vile ngao , helmets , vijiko (walinzi wa chuma), na silaha nyingine za mwili . Bronze pia supplanted mawe, mbao, na vifaa ya kikaboni katika kila aina ya zana na vyombo vya nyumbani, kama vile patasi , saw , adzes , misumari , blade shears , visu , kushona sindano na pini , jugs , sufuria ya kupikia na cauldrons , vioo , harnesses farasi , na mengi zaidi. [ taabu zinahitajika ] Tin na shaba pia vilichangia kuanzishwa kwa mitandao ya biashara inayozunguka maeneo makubwa ya Ulaya na Asia, na ilikuwa na athari kubwa juu ya usambazaji wa utajiri kati ya watu binafsi na mataifa. [ citation inahitajika ]

Kutoa safari za shaba za shaba, kutoka kwa encyclopedia ya Kichina Tiangong Kaiwu ya Song Yingxing iliyochapishwa mwaka wa 1637.

Siri ya mapema ya kuchepesha

Wapi na jinsi smelting chuma ilikuwa kugundua ni mjadala sana, na bado haijulikani kutokana na ukosefu mkubwa wa uzalishaji hupata. Hata hivyo, kuna makubaliano [ya kutafakari ] kwamba teknolojia ya chuma ilitoka Mashariki ya Karibu, labda katika Anatolia ya Mashariki. [ citation inahitajika ]

Katika Misri Ya Kale , mahali fulani kati ya kipindi cha tatu cha kati na nasaba ya 23 (uk. 1100-750 BC), kuna dalili za kazi ya chuma. Hata hivyo, hata hivyo, hakuna ushahidi wowote wa kusubiri chuma kutoka kwa madini uliothibitishwa na Misri katika kipindi chochote (kabla ya kisasa). Kuna uwezekano zaidi wa chuma wa smelting na kufanya kazi katika Afrika Magharibi na 1200 KK. [7] Kwa kuongeza, matukio mapema sana ya chuma cha kaboni yalionekana kuwa katika uzalishaji karibu miaka 2000 kabla ya sasa katika kaskazini magharibi mwa Tanzania , kwa kuzingatia kanuni za kupima joto. Uvumbuzi huu ni muhimu kwa historia ya metallurgy. [8]

Mchakato wa awali wa Ulaya na Afrika ulihusisha smelting chuma ore katika bloomery , ambapo joto ni chini chini ya kutosha ili chuma haina kuyeyuka. Hii hutoa chuma cha spongy kinachoitwa bloom, ambacho kinapaswa kuimarishwa kwa nyundo ili kuzalisha chuma kilichofanya . Ushahidi wa mwanzo kabisa wa kuwa na smelting ya chuma ya bloomery hupatikana katika Tell Hammeh , Jordan ( [1] ), na tarehe 930 BC ( C14 dating ).

Baadaye chuma hupiga

Kutoka kipindi cha katikati, mchakato wa kupunguza moja kwa moja katika bloomeries ulianza kubadilishwa na mchakato usio wa moja kwa moja. Katika hili, tanuru ya mlipuko ilitumiwa kufanya chuma cha nguruwe , ambacho kwa hiyo ilifanyika mchakato zaidi wa kufanya chuma cha shaba. Mchakato wa awamu ya pili ni pamoja na kuifunga katika ufundi wa mazuri na, kutoka kwa Mapinduzi ya Viwanda , puddling . Michakato yote mawili sasa ni ya kizamani, na chuma kilichofanyika sasa haifai. Badala yake, chuma cha upole kinazalishwa kutoka kwa kubadilisha fedha au kwa njia nyingine ikiwa ni pamoja na mchakato wa kupunguza smelting kama mchakato wa Corex .

Vyuma vya msingi

Cowles Syndicate ya Ohio huko Stoke-upon-Trent England , mwishoni mwa miaka ya 1880. Alumini ya Uingereza ilitumia mchakato wa Paulo Héroult kuhusu wakati huu. [9]

Ores ya metali ya msingi ni mara nyingi sulfide. Katika karne za hivi karibuni, tanuri za reverberatory zimetumiwa. Hizi huweka mafuta na malipo yamepigwa tofauti. Kijadi hizi zilizotumiwa kutekeleza hatua ya kwanza: kuunda maji mawili, moja ya slagi yenye oksidi iliyo na sehemu nyingi za uchafu, na nyingine sulfidi matte yenye sulfidi ya chuma yenye thamani na uchafu. Vile "reverb" furnaces leo wapatao 40 m kwa muda mrefu, 3 m juu na m 10 upana. Mafuta hutolewa kwa mwisho mmoja na joto linatengeneza sulfidi kavu huzingatia (kwa kawaida baada ya kuchoma sehemu), ambayo hutumiwa kwa njia ya ufunguzi kwenye tanuru ya tanuru. Slag inapanda juu ya matte nzito, na huondolewa na kuachwa au kuchapishwa. Matte sulfidi ni kisha kutumwa kwa kubadilisha . Maelezo sahihi ya mchakato huo yatatofautiana kutoka tanuru moja hadi nyingine kulingana na madini ya orebody ambayo hujitokeza.

Wakati vifuniko vya reverberatory vilikuwa vyema sana katika kuzalisha slags zilizo na shaba kidogo sana, zilikuwa na ufanisi wa nishati kiasi na zilizalisha mkusanyiko mdogo wa dioksidi ya sulfuri kwenye gesi zao ambazo zilifanya kuwa vigumu kukamata, na kwa hiyo, zimeingizwa na kizazi kipya ya teknolojia ya smelting ya shaba. [10] Vyuo vya hivi karibuni vimeundwa kulingana na smelting ya kuogea, kupiga kelele juu ya kupiga mbizi, kupiga kelele flash na vifuniko vya mlipuko. Baadhi ya mifano ya smelters ya kuoga ni pamoja na tanuru ya Noranda , tanuru ya Isasmelt, reactor Teniente, smelter Vunyukov na SKS teknolojia ya jina wachache. Vipande vya juu vya kupiga kelele hujumuisha mtunzi wa Mitsubishi smelting. Flash smelters akaunti kwa zaidi ya 50% ya smelters shaba duniani. Kuna aina nyingi zaidi za mchakato wa smelting, ikiwa ni pamoja na Kivset, Ausmelt, Tamano, EAF, na BF.

Angalia pia

  • Piga chuma
  • Mchoro wa Ellingham , muhimu katika kutabiri hali ambayo chini ya madini itakuwa kupunguzwa kwa chuma chake
  • Mbinu za uchimbaji wa shaba
  • Fanya
  • Uchimbaji
  • Weka smelting
  • Madini
  • Pyrometallurgy
  • Kufanya chuma
  • Zinc smelting

Marejeleo

  1. ^ "Malachite: Malachite mineral information and data" . mindat.org . Retrieved 26 August 2015 .
  2. ^ "Copper Metal from Malachite | Earth Resources" . asminternational.org . Retrieved 26 August 2015 .
  3. ^ a b "releases/2007/04/070423100437" . sciencedaily.com . Retrieved 26 August 2015 .
  4. ^ "Stone Pages Archaeo News: Ancient metal workshop found in Serbia" . stonepages.com . Retrieved 26 August 2015 .
  5. ^ "201006274431 | Belovode site in Serbia may have hosted first copper makers" . archaeologydaily.com . Retrieved 26 August 2015 .
  6. ^ Sagona, A.G.; Zimansky, P.E. (2009). Ancient Turkey . Routledge. ISBN 9780415481236 . Retrieved 26 August 2015 .
  7. ^ How Old is the Iron Age in Sub-Saharan Africa? - by Roderick J. McIntosh, Archaeological Institute of America (1999)
  8. ^ Peter Schmidt, Donald H. Avery. Complex Iron Smelting and Prehistoric Culture in Tanzania , Science 22 September 1978: Vol. 201. no. 4361, pp. 1085–1089
  9. ^ Minet, Adolphe (1905). The Production of Aluminum and Its Industrial Use . Leonard Waldo (translator, additions). New York, London: John Wiley and Sons, Chapman & Hall, via Google Books scan of University of Wisconsin - Madison copy. pp. 244 (Minet speaking) +116 (Héroult speaking) . Retrieved 28 October 2007 .
  10. ^ W G Davenport, "Copper extraction from the 60s into the 21st century," in: Proceedings of the Copper 99–Cobre 99 International Conference. Volume I—Plenary Lectures/Movement of Copper and Industry Outlook/Copper Applications and Fabrication, Eds G A Eltringham, N L Piret and M Sahoo (The Minerals, Metals and Materials Society: Warrendale, Pennsylvania, 1999), 55–79.

Maandishi

  • Pleiner, R. (2000) Iron in Archaeology. The European Bloomery Smelters , Praha, Archeologický Ústav Av Cr.
  • Veldhuijzen, H.A. (2005) Technical Ceramics in Early Iron Smelting. The Role of Ceramics in the Early First Millennium Bc Iron Production at Tell Hammeh (Az-Zarqa), Jordan. In: Prudêncio, I.Dias, I. and Waerenborgh, J.C. (Eds.) Understanding People through Their Pottery; Proceedings of the 7th European Meeting on Ancient Ceramics (Emac '03) . Lisboa, Instituto Português de Arqueologia (IPA).
  • Veldhuijzen, H.A. and Rehren, Th. (2006) Iron Smelting Slag Formation at Tell Hammeh (Az-Zarqa), Jordan. In: Pérez-Arantegui, J. (Ed.) Proceedings of the 34th International Symposium on Archaeometry, Zaragoza, 3–7 May 2004 . Zaragoza, Institución «Fernando el Católico» (C.S.I.C.) Excma. Diputación de Zaragoza.

Viungo vya nje