Mis on seotud maagi sulatamisega?

Maagi sulatamine on protsess, mille käigus kivimit, mis sisaldab mineraalsel kujul metalle, kuumutatakse, sageli muude kemikaalide või gaaside lisamisega, et eraldada looduslik metall edasiseks kasutamiseks ja töötlemiseks. Arvatakse, et vask ja hõbe on olnud kõige varasemad metallid, mida inimkond on kunagi sulatanud, ning protsessi algust võib otsida tuhandete aastate tagant kuni tsivilisatsiooni koidikuni. Oksiidpõhiste maakide, näiteks raua, varajane sulatamine hõlmas süsiniku viimist sulatusahju söe kujul, kus süsinik seoks kõrgetel temperatuuridel maagis oleva hapnikuga ja vabastaks mitteväärismetalli. Paljud tsivilisatsiooni arengu varased ajastud on saanud nime selle perioodi levinud sulatustehnoloogia või selle puudumise järgi, nagu kiviaeg, pronksiaeg ja rauaaeg.

Kaasaegne sulatusahi on tavaliselt suur, kuumtöödeldud terasest reaktorikamber, mis on vooderdatud süsinikuga ja mida sageli nimetatakse redutseerimiskambriks. Kambrit kuumutatakse metalli sulamistemperatuurini ja see reageerib kemikaalidega, mis seostuvad selle oksüdeerivate ainetega. Metall tühjendatakse ja tahked jäätmed, tuntud kui räbu, ladustatakse ohutuks kõrvaldamiseks. Sulatustehnikad on teadaolevalt tugevad keskkonnareostajad, kuna need võivad tekitada reovee ja raskmetallide saasteaineid, nagu arseen, kaadmium ja elavhõbe, mis saastavad kohalikke veeteid.

Maagi sulatamisel on levinud etteheide, et seadmed tekitavad ka ohtlikku õhusaastet, mis viib happevihmadeni. Metallsulfiidide sulatamise tulemuseks on atmosfääriga reageeriva vääveldioksiidi eraldumine, mis võib väävelhappeudu kujul atmosfääri kahjustada. Selle näiteks on vasksulfiid CuFeS2, mida sulatatakse peaaegu samamoodi nagu sajandeid tagasi. Happevihmad ei ole mitte ainult kahjulikud inimeste ja loomade populatsioonidele, vaid võivad tõsta ka mulla happesust, kuna enamik taimi ei saa areneda väga happelises keskkonnas. Kaasaegsed sulatustööriistad hõlmavad nüüd elektrostaatiliste filtrite kasutamist, mis toimivad õhupuhastitena, et vähendada heitkoguseid, ja sulatatud reovee ringlussevõttu protsessi tagasi, selle asemel, et see keskkonda lasta.

Uuem maagi sulatamise meetod hõlmab nn kiirahju, mida kasutatakse vasest kuni tina või alumiiniumini sulatamiseks. See on pigem suletud keskkonnasüsteem kui traditsioonilised sulatusahjud ja suures osas eksotermiline, kus sulatusahi toodab soojust keemiliste reaktsioonide kaudu, mitte peamiselt välistest allikatest. Alumiiniumoksiidi sulatusmaak töödeldakse sel viisil alumiiniumiks reaktsioonikambris, mis töötab temperatuuridel 1,778–2,102 kraadi Fahrenheiti (970–1,150 °C). Reaktsioonielement on ka elektriliselt laetud, mis aitab eemaldada lisandeid ja reageerib alumiiniumoksiidil süsinikuga, moodustades alumiiniumi ja süsinikdioksiidi.

Kiirahju on oma nime saanud maagi sulatamise protsessist, mille käigus maagis olevad vääveloksiidid muudetakse hetkega gaasiliseks vääveldioksiidiks. See gaas sifoonitakse uut tüüpi sulatustööriistadega ahjus välja, hoitakse ja müüakse muuks tööstuslikuks otstarbeks. Kuigi see suurendab sulatusohutust, hakati maagi sulatamiseks mõeldud vanemat tüüpi paagutamis- ja kõrgahjude üleminek kiirahjudele alles 1990. aastate keskel. Reostus on sulatustööstuses endiselt oluline probleem ja sulatuskodade ümbrus on traditsiooniliselt olnud tühermaa, kus midagi looduslikku ei õitseks.