پیرومتالورژی چیست؟
پیرومتالورژی یکی از شاخه‌های متالوژی استخراجی است و شامل عملیات حرارتی مواد معدنی و سنگ‌های معدن متالوژیکی می‌باشد. همچنین تمرکز آن روی تحولات فیزیکی و شیمیایی مواد برای بازیافت فلزات با ارزش است. 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. نمونه‌هایی ار عناصر استخراج شده توسط فرایندهای پیرومتالورژیک عبارتند از اکسید عناصر کم واکنش نظیر آهن، مس، روی، کروم، قلع و منگنز. تولیدات فلزات از زمان‌های قدیم تا پایان قرن نوزدهم تقریباً منحصر به فرد از فرایندهای پیروموتالژوریک[۳] بود. 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.
فرایندهای پیرومتالورژیکی:
کلسیناسیون(Calcination):
کلسیناسیون، تجزیهٔ حرارتی یک ماده است. 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. معمول‌ترین نمونه از فرایند “Roasting” عبارت است از اکسیداسیون سولفید سنگ‌های فلزی. 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. محصول جامد حاصل از این فرایند “Calcine” نامیده میشود.
ذوب کردن(Smelting):
این فرایند شامل یک واکنش حرارتی است که در آن حداقل یکی از مواد در فاز مایع (مذاب) قرار داشته باشد. اکسیدهای فلزی را در حضور کک و زغال چوب حرارت داده و ذوب می‌کنند. 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. اصطلاح ”پالایش”، همچنین می‌تواند به فرایند الکترولیتی خاصی اشاره کند. بر همین اساس برخی از فرایندهای پالایش پیرومتالورژیکی به عنوان فرایند «پالایش با آتش» شناخته می‌شوند.
