موضوع مقاله: پیرومتالورژی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پیرومتالورژی | مقدمه: پیرومتالورژی یکی از شاخه‌های متالوژی استخراجی است و شامل عملیات حرارتی مواد معدنی و سنگ‌های معدن متالورژیکی می‌باشد. | ## بخش 1: پیرومتالورژی | عملیات پیرومتالورژیکی می‌تواند محصولاتی نظیر فلزات خالص، با ترکیبات متوسط یا آلیاژی تولید کند که به عنوان مادهٔ اولیهٔ مناسب برای فرایندهای بعدی، به فروش برسند. تولیدات فلزات از زمان‌های قدیم تا پایان قرن نوزدهم تقریباً منحصر به فرد از فرایندهای پیروموتالژوریکEsin, O. در اواخر قرن نوزدهم، سایر شاخه‌های اصلی متالورژی مانند هیدرومتالورژی، به لحاظ صنعتی اهمیت ویژه ای یافت، اگر چه پیرومتالوژی همچنان به حفظ موقعیت خود، هم در مقیاس تولید و هم در فرآیندهای مختلف ادامه داد. (h) بیشتر فرایندهای متالوژیکی نیاز به انرژی دارند تا دمای مورد نیاز برای انجام هر فرایند را فراهم کنند. هنگامی که مواد کافی برای فراهم کردن دمای مورد نیاز وجود داشته باشد و این فراهم کردن دما صرفاً توسط واکنش اکسوترمی (به عنوان مثال بدون استفاده از سوخت و حرارت الکتریکی) صورت گیردVol’skii, A. نمونه‌هایی از جمله تجزیهٔ هیدرات‌ها، تجزیهٔ آهن به اکسید آهن و بخار آب، تجزیهٔ کربنات کلسیم به اکسید کلسیم و دی‌اکسید کربن و همچنین تجزیهٔ کربنات آهن به اکسید آهن و دی‌اکسید کربن: CaCO3 → CaO + CO2 فرایند کلسیناسیون در انواع کوره‌ها از جمله کوره‌های استوانه ای، کوره‌های دوار و کوره‌های با بستر مایع انجام می‌شود. شعله پزی(Roasting) این فرایند شامل یک واکنش حرارتی گاز-جامد است که می‌تواند شامل اکسیداسیون، کاهش، کلریده شدن، سولفاته و پیروهیدرولیز شدن باشد. | ## بخش 2: پیرومتالورژی | سولفید فلز در حضور هوا گرم می‌شود، تا جایی که باعث واکنش اکسیژن موجود در هوا و گوگرد شده و دی‌اکسید گوگرد (گازی) و اکسید فلزی (جامد) را تشکیل می‌دهد. ذوب کردن(Smelting) این فرایند شامل یک واکنش حرارتی است که در آن حداقل یکی از مواد در فاز مایع (مذاب) قرار داشته باشد. سپس عامل کاهنده، اکسیژن را به صورت کربن دی‌اکسید آزاد کرده و سنگ معدن تصفیه شده‌ای را بدست می‌دهد. سنگ‌های معدنی کربناتی را هم به همراه زغال چوب ذوب می‌کنند اما گاهی نیاز است که قبل از ذوب، کلسینه شوند. ذوب کردن معمولاً در دمایی بالاتر از نقطهٔ ذوب فلز صورت می‌گیرد ولی فرایندها با توجه به سنگ معدن و برخی موارد دیگر، متفاوت هستند. پالایش (Refining) شامل جداکردن ناخالصی از مواد به کمک یک فرایند حرارتی است که طیف گسترده‌ای از فرایندها نظیر انواع کوره‌ها و… را پوشش می‌دهد. بر همین اساس برخی از فرایندهای پالایش پیرومتالورژیکی به عنوان فرایند «پالایش با آتش» شناخته می‌شوند. | ## بخش 3: پیرومتالورژی | پیرومتالورژی در استخراج آهن پیرومتالورژی همچنین در صنایع آهن و فولاد استفاده می‌شود. هنگامی که سنگ معدن آهک و کک به داخل کوره ریخته می‌شوند سیلیکات موجود درسنگ معدن با آهک واکنش داده و تولید سرباره می‌کنند که در بالای آهن مذاب شناور Zelikman, A. آهنی که از کوره بدست می‌آید به دلیل انحلال زیاد کربن در آن، دارای نقطهٔ ذوب پایینی است. همچنین این مذاب حاوی ناخالصی‌های دیگر (از قبیل فسفر، گوگرد، سیلیسیوم و منگنز که در سنگ معدن آهن وجود داشتند) می‌باشد که باید جدا شوند زیرا باعث شکنندگی آهن شده و آن را برای کاربردهای ساختمانی نامناسب می‌سازند. طی فرایند "Bessemer"، اکسیژن به درون آهن مذاب دمیده می‌شود تا از طریق اکسیداسیون انتخابی، ناخالصی‌ها را حذف کند؛ زیرا این ناخالصی‌ها راحت‌تر از آهن با اکسیژن واکنش داده و اکسید می‌شوند. در مرحلهٔ نهایی این فرایند مقدار کمی از فلزات دیگر در دماهای خاص برای تولید فولاد با ترکیبی از خواص مطلوب اضافه می‌شود. پیرومتالورژی در استخراج منیزیم فرایند “Pidgeon” یکی از روش‌های تولید فلز منیزیم است که از طریق یک فرایند دما بالا(۸۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد) به همراه سیلیکون به عنوان کاهش دهنده، صورت می‌گیرد. | ## جمع‌بندی | در طول فرایند تقطیر آرسنیک و کادمیوم از روی جدا می‌شوند زیرا دارای نقاط جوش پایین‌تری هستند.