Smelten
Smelten is de algemene term voor het verkrijgen van een metaal uit zijn natuurlijke erts. Goud is een uitzondering omdat het meestal als een zuiver metaal wordt gevonden. Andere metalen, zoals ijzer, koper, zink en zilver, moeten uit hun erts worden gehaald.
Bij het smelten wordt het erts altijd verhit en kan ook een reductiemiddel zoals cokes of houtskool worden gebruikt. De meeste ertsen zijn oxiden, sulfiden of carbonaten. Dit proces verwijdert het niet-metalen deel, waardoor het metaal achterblijft. Ertsen zijn niet zuiver, dus er wordt een flux toegevoegd om de onzuiverheden af te voeren. Kalksteen is hiervoor de gebruikelijke flux. Het verwijdert de onzuiverheden als slakken.
Daarnaast heeft elk metaal zijn eigen speciale methoden. De productie van ijzer uit het erts gebeurt in een hoogoven. Voor de productie van zink of aluminium uit hun ertsen is (naast warmte) elektrolyse nodig.
IJzer wordt uit ijzererts gesmolten in grote reactoren die hoogovens worden genoemd. Een hoogoven is een hoge verticale structuur die wordt gevoed met cokes, ijzererts en kalksteen. Wanneer hete lucht in de hoogoven wordt geblazen, zal de cokes verbranden en de zuurstof uit het erts verminderen, waardoor er kaal ijzer en kooldioxide wordt geproduceerd. De kalksteen bindt het resterende gesteente af. Het ijzer smelt in de hete temperatuur en wordt op de bodem in vloeibare fase afgetapt. Vervolgens wordt het verwerkt tot staal. De kalksteen en het vast gesteente vormen een verbinding die slak wordt genoemd. Het kan worden gebruikt voor het maken van bakstenen, beton of wegbedekking. Eerdere methoden zijn onder andere Bloomery.
Aluminium wordt gesmolten in elektrische ovens die elektrische vlamboogovens worden genoemd. Het aluminiumerts wordt op de bodem van de oven gegoten en de elektrische stroom wordt door het erts geleid. De temperatuur stijgt zo hoog dat de zuurstof zich afscheidt, waardoor er metaalachtig aluminium overblijft.
Koper wordt op een naakte vlam gegoten die zwavel en andere onzuiverheden afbrandt, waardoor ruw koper overblijft. Elektrolyse gebruikt elektrische stroom om het koper te scheiden in grote zwembaden, die een wateroplossing bevatten die elektrolyt wordt genoemd. Een elektrische stroom wordt geleid in het zwembad, en al het koper zal zich verzamelen op de elektrode genaamd kathode.
Metallurgie en vooral het smelten is een sleutel tot de vroege beschavingen. Het vroegste bewijs van kopersmelten dateert van tussen 5500 en 5000 voor Christus. De sites bevinden zich in Pločnik en Belovode, Servië.
Schoorsteen voor het smelten van koper - geografie.org.uk - 827814
Vragen en antwoorden
V: Wat is smelten?
A: Smelten is het proces waarbij een metaal uit zijn natuurlijke erts wordt gehaald.
V: Voor welke metalen is smelten nodig?
A: Metalen zoals ijzer, koper, zink en zilver moeten door middel van smelten uit hun erts worden gehaald.
V: Wat wordt gebruikt in het smeltproces?
A: Bij het smeltproces wordt het erts gewoonlijk verhit en kan ook een reductiemiddel zoals cokes of houtskool worden gebruikt. Een smeltmiddel zoals kalksteen wordt toegevoegd om onzuiverheden weg te voeren.
V: Hoe wordt ijzer uit het erts geproduceerd?
A: IJzer wordt uit het erts geproduceerd met behulp van een hoogoven, die wordt gevoed met cokes, ijzererts en kalksteen. Vervolgens wordt hete lucht in de oven geblazen, waardoor de cokes verbrandt en zuurstof van het erts afneemt, waarbij kaal ijzer en kooldioxide ontstaan, terwijl de kalksteen het resterende gesteente bindt. Het ijzer smelt bij hete temperatuur op de bodem van de oven en kan dan worden verwerkt tot staal.
V: Hoe wordt aluminium uit het erts gewonnen?
A: Aluminium wordt uit zijn erts gewonnen met behulp van elektrische ovens, vlamboogovens genaamd, waar aluminiumerts op de bodem van de oven wordt gegoten en waar elektrische stroom doorheen wordt geleid, wat resulteert in hoge temperaturen die zuurstof scheiden en metallisch aluminium achterlaten.
V: Hoe wordt koper uit de ertsen gewonnen?
A: Koper wordt uit de ertsen gehaald door het op open vuur te gieten, waardoor zwavel en andere onzuiverheden worden weggebrand en ruw koper achterblijft, of door elektrolyse, waarbij een elektrische stroom wordt gebruikt om koper te scheiden in grote bassins met een wateroplossing die elektrolyt wordt genoemd en waarbij al het koper zich verzamelt op een elektrode die kathode wordt genoemd.
V: Wanneer is de metallurgie begonnen?
A: De metallurgie begon rond 5500 v. Chr.-5000 v. Chr. toen op vindplaatsen in Pločnik en Belovode, Servië, bewijzen werden gevonden voor het smelten van koper.
