La fusion du minerai est un processus où la roche contenant des métaux sous forme minérale est chauffée, souvent avec l’ajout d’autres produits chimiques ou gaz, pour séparer le métal natif en vue d’une utilisation et d’un traitement ultérieurs. On pense que le cuivre et l’argent ont été les premiers métaux jamais fondus par l’humanité, et les origines du processus remontent à plusieurs milliers d’années, à l’aube de la civilisation. Les premières fusions de minerais à base d’oxydes tels que le fer impliquaient l’introduction de carbone dans le four de fusion sous forme de charbon de bois, où le carbone se lierait à l’oxygène du minerai à haute température et libérerait le métal de base. De nombreux âges précoces de l’avancement de la civilisation sont nommés d’après la technologie de fusion courante de l’époque, ou son absence, comme l’âge de pierre, l’âge du bronze et l’âge du fer.
Un four de fusion contemporain est généralement une grande chambre de réacteur en acier traité thermiquement doublée de carbone et souvent connue sous le nom de cellule de réduction. La chambre est chauffée jusqu’au point de fusion du métal et elle réagit avec des produits chimiques qui se lient à ses agents oxydants. Le métal est drainé et les déchets solides, appelés scories, sont stockés pour une élimination sûre. Les techniques de fusion sont connues pour être de gros pollueurs environnementaux, car elles peuvent créer des eaux usées et des contaminants de métaux lourds tels que l’arsenic, le cadmium et le mercure, qui polluent les cours d’eau locaux.
Une plainte commune de la fonte du minerai a été que l’équipement crée également une pollution atmosphérique dangereuse qui conduit à des pluies acides. Provoquant potentiellement des dommages à l’atmosphère sous forme de brouillard d’acide sulfurique, la fusion des sulfures métalliques entraîne l’émission de dioxyde de soufre gazeux qui réagit avec l’atmosphère. Un exemple de ceci est le sulfure de cuivre, CuFeS2, qui est fondu de la même manière qu’il y a des siècles. Les pluies acides sont non seulement nocives pour les populations humaines et animales, mais elles peuvent également augmenter le niveau d’acidité du sol, car la plupart des plantes ne peuvent pas prospérer dans des environnements très acides. Les outils de fusion modernes impliquent désormais l’utilisation de précipitateurs électrostatiques qui servent d’épurateurs d’air pour réduire les émissions et le recyclage des eaux usées fondues dans le processus au lieu de les rejeter dans l’environnement.
Une nouvelle méthode de fusion du minerai implique ce qu’on appelle un four éclair, qui est utilisé pour fondre n’importe quoi, du cuivre à l’étain ou à l’aluminium. Il s’agit davantage d’un système environnemental fermé que les fonderies traditionnelles et largement exothermique, où la fonderie génère de la chaleur par des réactions chimiques au lieu de sources principalement extérieures. Le minerai de fusion d’alumine est ainsi transformé en aluminium dans une cellule de réaction qui fonctionne à des températures de 1,778 2,102° à 970 1,150° Fahrenheit (XNUMX° à XNUMX XNUMX° Celsius). La cellule de réaction est également chargée électriquement, ce qui aide à éliminer les impuretés et fait réagir l’alumine avec le carbone pour former de l’aluminium et du dioxyde de carbone.
Le four éclair tire son nom du processus de fusion du minerai où les oxydes de soufre du minerai sont instantanément convertis en dioxyde de soufre gazeux. Ce gaz est siphonné par de nouveaux types d’outils de fusion dans le four, stocké et vendu pour d’autres usages industriels. Bien que cela augmente la sécurité de la fusion, la conversion aux fours éclair des conceptions de frittage et de haut fourneau de style plus ancien pour la fusion du minerai n’a commencé qu’au milieu des années 1990. La pollution est toujours un problème important dans l’industrie de la fonte, et les terres autour des fonderies ont traditionnellement été une friche, où rien de naturel ne pouvait prospérer.