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[[File:TVA phosphate smelting furnace.jpg|thumb|[[ टेनेसी घाटी प्राधिकरण | टेनेसी घाटी प्राधिकरण]] रासायनिक संयंत्र में इलेक्ट्रिक फॉस्फेट गलाने वाली भट्टी (1942)]]'''प्रगलन''' वांछित [[आधार धातु]] उत्पाद निकालने के लिए [[अयस्क]] में ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट को प्रयुक्त करने की प्रक्रिया है।<ref>{{Cite web|title=smelting {{!}} Definition & Facts|url=https://www.britannica.com/technology/smelting|access-date=2021-02-23|website=Encyclopedia Britannica|language=en}}</ref> यह निष्कर्षण धातु विज्ञान का रूप है जिसका उपयोग अनेक धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जैसे लोहा बनाना, तांबा निष्कर्षण, चांदी खनन अयस्क प्रसंस्करण, सीसा गलाना और जस्ता गलाना। इस प्रकार गलाने में अयस्क को विघटित करने के लिए ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट का उपयोग किया जाता है, जिससे गैस या [[ लावा |लावा]] के रूप में अन्य तत्व निकल जाते हैं और धातु पीछे रह जाती है। कम करने वाला एजेंट समान्यत: [[कार्बन]] का [[जीवाश्म ईंधन]] स्रोत होता है, जैसे कि [[कोक (ईंधन)]] के अधूरे दहन से [[कार्बन मोनोआक्साइड]] - या, पहले के समय में, [[ लकड़ी का कोयला |लकड़ी का कोयला]] का।<ref name=SmeltingEB>{{cite encyclopedia |title=प्रगलन|url=https://www.britannica.com/technology/smelting |encyclopedia=Encyclopaedia Britannica |access-date=2018-08-15}}</ref> अयस्क में ऑक्सीजन उच्च तापमान पर कार्बन से बंधती है, जैसे [[ कार्बन डाईऑक्साइड |कार्बन डाईऑक्साइड]] में बंध की रासायनिक ऊर्जा ({{CO2}}) अयस्क में बंधों की तुलना में कम है। | [[File:TVA phosphate smelting furnace.jpg|thumb|[[ टेनेसी घाटी प्राधिकरण | टेनेसी घाटी प्राधिकरण]] रासायनिक संयंत्र में इलेक्ट्रिक फॉस्फेट गलाने वाली भट्टी (1942)]]'''प्रगलन''' वांछित [[आधार धातु]] उत्पाद निकालने के लिए [[अयस्क]] में ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट को प्रयुक्त करने की प्रक्रिया है।<ref>{{Cite web|title=smelting {{!}} Definition & Facts|url=https://www.britannica.com/technology/smelting|access-date=2021-02-23|website=Encyclopedia Britannica|language=en}}</ref> यह निष्कर्षण धातु विज्ञान का रूप है जिसका उपयोग अनेक धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जैसे लोहा बनाना, तांबा निष्कर्षण, चांदी खनन अयस्क प्रसंस्करण, सीसा गलाना और जस्ता गलाना। इस प्रकार गलाने में अयस्क को विघटित करने के लिए ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट का उपयोग किया जाता है, जिससे गैस या [[ लावा |लावा]] के रूप में अन्य तत्व निकल जाते हैं और धातु पीछे रह जाती है। कम करने वाला एजेंट समान्यत: [[कार्बन]] का [[जीवाश्म ईंधन]] स्रोत होता है, जैसे कि [[कोक (ईंधन)]] के अधूरे दहन से [[कार्बन मोनोआक्साइड]] - या, पहले के समय में, [[ लकड़ी का कोयला |लकड़ी का कोयला]] का।<ref name=SmeltingEB>{{cite encyclopedia |title=प्रगलन|url=https://www.britannica.com/technology/smelting |encyclopedia=Encyclopaedia Britannica |access-date=2018-08-15}}</ref> अयस्क में ऑक्सीजन उच्च तापमान पर कार्बन से बंधती है, जैसे [[ कार्बन डाईऑक्साइड |कार्बन डाईऑक्साइड]] में बंध की रासायनिक ऊर्जा ({{CO2}}) अयस्क में बंधों की तुलना में कम है। | ||
सल्फाइड अयस्कों जैसे कि समान्यत: तांबा, जस्ता या सीसा प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है, यह सल्फाइड को ऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए गलाने से पहले भुना (धातुकर्म) किया जाता है, जो धातु में अधिक सरलता से कम हो जाते हैं। | सल्फाइड अयस्कों जैसे कि समान्यत: तांबा, जस्ता या सीसा प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है, यह सल्फाइड को ऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए गलाने से पहले भुना (धातुकर्म) किया जाता है, जो धातु में अधिक सरलता से कम हो जाते हैं। भर्जन से अयस्क को हवा से ऑक्सीजन की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, जो कि अयस्क का ऑक्सीकरण होता है और सल्फर को [[सल्फर डाइऑक्साइड]] गैस के रूप में मुक्त किया जाता है। | ||
[[कच्चा लोहा]] का उत्पादन करने के लिए गलाने का कार्य मुख्य रूप से [[ वात भट्टी |वात भट्टी]] में होता है, जिसे [[ इस्पात |इस्पात]] में परिवर्तित किया जाता है। | [[कच्चा लोहा]] का उत्पादन करने के लिए गलाने का कार्य मुख्य रूप से [[ वात भट्टी |वात भट्टी]] में होता है, जिसे [[ इस्पात |इस्पात]] में परिवर्तित किया जाता है। | ||
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सल्फाइड और कार्बोनेट के स्थिति में, | सल्फाइड और कार्बोनेट के स्थिति में, भर्जन (धातु विज्ञान) नामक प्रक्रिया अवांछित कार्बन या सल्फर को हटा देती है, जिससे ऑक्साइड निकल जाता है, जिसे सीधे कम किया जा सकता है। भर्जन का काम समान्यत: ऑक्सीकरण वाले वातावरण में किया जाता है। कुछ व्यावहारिक उदाहरण: | ||
** मैलाकाइट , तांबे का एक सामान्य अयस्क मुख्य रूप से कॉपर कार्बोनेट हाइड्रॉक्साइड Cu <sub>2</sub> (CO <sub>3</sub> )(OH) <sub>2</sub> है ।<ref name="mindat">{{cite web|url=http://www.mindat.org/min-2550.html|title=Malachite: Malachite mineral information and data.|publisher=mindat.org|access-date=26 August 2015|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20150908005239/http://www.mindat.org/min-2550.html|archive-date=8 September 2015}}</ref> यह खनिज 250 डिग्री सेल्सियस और 350 डिग्री सेल्सियस के मध्य अनेक चरणों में 2CuO, CO<sub>2</sub>, और H<sub>2</sub>O में<ref name="asminternational">{{cite web|url=http://www.asminternational.org/documents/10192/1942082/coppermetal.pdf/86992a2a-61db-4628-b01d-c70c0338b756|title=Copper Metal from Malachite | Earth Resources|publisher=asminternational.org|access-date=26 August 2015|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20150923175352/http://www.asminternational.org/documents/10192/1942082/coppermetal.pdf/86992a2a-61db-4628-b01d-c70c0338b756|archive-date=23 September 2015}}</ref> थर्मल अपघटन से गुजरता है। कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को वायुमंडल में निष्कासित कर दिया जाता है, जिससे कॉपर (II) ऑक्साइड निकल जाता है, जिसे सीधे कॉपर में अपचयित किया जा सकता है, जैसा कि ''न्यूनीकरण'' शीर्षक वाले निम्नलिखित अनुभाग में वर्णित है । | ** मैलाकाइट , तांबे का एक सामान्य अयस्क मुख्य रूप से कॉपर कार्बोनेट हाइड्रॉक्साइड Cu <sub>2</sub> (CO <sub>3</sub> )(OH) <sub>2</sub> है ।<ref name="mindat">{{cite web|url=http://www.mindat.org/min-2550.html|title=Malachite: Malachite mineral information and data.|publisher=mindat.org|access-date=26 August 2015|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20150908005239/http://www.mindat.org/min-2550.html|archive-date=8 September 2015}}</ref> यह खनिज 250 डिग्री सेल्सियस और 350 डिग्री सेल्सियस के मध्य अनेक चरणों में 2CuO, CO<sub>2</sub>, और H<sub>2</sub>O में<ref name="asminternational">{{cite web|url=http://www.asminternational.org/documents/10192/1942082/coppermetal.pdf/86992a2a-61db-4628-b01d-c70c0338b756|title=Copper Metal from Malachite | Earth Resources|publisher=asminternational.org|access-date=26 August 2015|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20150923175352/http://www.asminternational.org/documents/10192/1942082/coppermetal.pdf/86992a2a-61db-4628-b01d-c70c0338b756|archive-date=23 September 2015}}</ref> थर्मल अपघटन से गुजरता है। कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को वायुमंडल में निष्कासित कर दिया जाता है, जिससे कॉपर (II) ऑक्साइड निकल जाता है, जिसे सीधे कॉपर में अपचयित किया जा सकता है, जैसा कि ''न्यूनीकरण'' शीर्षक वाले निम्नलिखित अनुभाग में वर्णित है । | ||
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===सल्फाइड अयस्क=== | ===सल्फाइड अयस्क=== | ||
[[File:Cowles furnace-2.jpg|thumb|1880 के दशक के अंत में [[स्टोक-अपॉन-ट्रेंट]] [[ इंगलैंड |इंगलैंड]] में [[ओहियो]] की [[इलेक्ट्रिक स्मेल्टिंग और एल्युमीनियम कंपनी|इलेक्ट्रिक प्रगलन और एल्युमीनियम कंपनी]]। [[ब्रिटिश एल्यूमिनियम]] ने लगभग इसी समय पॉल हेरौल्ट की प्रक्रिया का उपयोग किया।<ref name=Minet>{{cite book|author=Minet, Adolphe|others=Leonard Waldo (translator, additions)|title=एल्युमीनियम का उत्पादन और इसका औद्योगिक उपयोग|url=https://archive.org/details/productionalumi01minegoog|year=1905|page=[https://archive.org/details/productionalumi01minegoog/page/n254 244] (Minet speaking) +116 (Héroult speaking)|publisher=John Wiley and Sons, Chapman & Hall|location=New York, London|ol=234319W}}</ref>]]आधार धातुओं के अयस्क प्रायः सल्फाइड होते हैं। वर्तमान की शताब्दियों में, चार्ज को ईंधन से अलग रखने के लिए प्रतिध्वनि भट्टियों का उपयोग किया गया है। परंपरागत रूप से, उनका उपयोग गलाने के पहले चरण के लिए किया जाता था: दो तरल पदार्थ बनाना, ऑक्साइड स्लैग जिसमें अधिकांश अशुद्धियाँ होती हैं, और दूसरा सल्फाइड [[मैट (धातुकर्म)]] जिसमें मूल्यवान धातु सल्फाइड और कुछ अशुद्धियाँ होती हैं। ऐसी रिवर्बरेटरी भट्टियां आज लगभग 40 मीटर लंबी, 3 मीटर ऊंची और 10 मीटर चौड़ी हैं। शुष्क सल्फाइड सांद्रता को पिघलाने के लिए ईंधन को सिरे पर जलाया जाता है (समान्यत: आंशिक रूप से | [[File:Cowles furnace-2.jpg|thumb|1880 के दशक के अंत में [[स्टोक-अपॉन-ट्रेंट]] [[ इंगलैंड |इंगलैंड]] में [[ओहियो]] की [[इलेक्ट्रिक स्मेल्टिंग और एल्युमीनियम कंपनी|इलेक्ट्रिक प्रगलन और एल्युमीनियम कंपनी]]। [[ब्रिटिश एल्यूमिनियम]] ने लगभग इसी समय पॉल हेरौल्ट की प्रक्रिया का उपयोग किया।<ref name=Minet>{{cite book|author=Minet, Adolphe|others=Leonard Waldo (translator, additions)|title=एल्युमीनियम का उत्पादन और इसका औद्योगिक उपयोग|url=https://archive.org/details/productionalumi01minegoog|year=1905|page=[https://archive.org/details/productionalumi01minegoog/page/n254 244] (Minet speaking) +116 (Héroult speaking)|publisher=John Wiley and Sons, Chapman & Hall|location=New York, London|ol=234319W}}</ref>]]आधार धातुओं के अयस्क प्रायः सल्फाइड होते हैं। वर्तमान की शताब्दियों में, चार्ज को ईंधन से अलग रखने के लिए प्रतिध्वनि भट्टियों का उपयोग किया गया है। परंपरागत रूप से, उनका उपयोग गलाने के पहले चरण के लिए किया जाता था: दो तरल पदार्थ बनाना, ऑक्साइड स्लैग जिसमें अधिकांश अशुद्धियाँ होती हैं, और दूसरा सल्फाइड [[मैट (धातुकर्म)]] जिसमें मूल्यवान धातु सल्फाइड और कुछ अशुद्धियाँ होती हैं। ऐसी रिवर्बरेटरी भट्टियां आज लगभग 40 मीटर लंबी, 3 मीटर ऊंची और 10 मीटर चौड़ी हैं। शुष्क सल्फाइड सांद्रता को पिघलाने के लिए ईंधन को सिरे पर जलाया जाता है (समान्यत: आंशिक रूप से भर्जन के बाद) जिसे भट्ठी की छत में खुले स्थानों से डाला जाता है। स्लैग भारी मैट पर तैरता है और हटा दिया जाता है और त्याग दिया जाता है या पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। फिर सल्फाइड मैट को [[कनवर्टर (धातुकर्म)]] में भेजा जाता है। प्रक्रिया का स्पष्ट विवरण अयस्क निकाय के खनिज विज्ञान के आधार पर भट्टी से दूसरे भट्टी में भिन्न होता है। | ||
जबकि प्रतिध्वनि भट्टियां बहुत कम तांबे वाले स्लैग का उत्पादन करती थीं, वे अपेक्षाकृत ऊर्जा अक्षम थीं और सल्फर डाइऑक्साइड की कम सांद्रता को बंद कर देती थीं जिसे पकड़ना कठिन था; तांबा गलाने की प्रौद्योगिकियों की नई पीढ़ी ने उनका स्थान ले लिया है।<ref>{{cite book|author=W. G. Davenport |contribution=Copper extraction from the 60s into the 21st century |title=Proceedings of the Copper 99–Cobre 99 International Conference |volume=I—Plenary Lectures/Movement of Copper and Industry Outlook/Copper Applications and Fabrication|editor1=G. A. Eltringham |editor2=N. L. Piret |editor3=M. Sahoo |publisher=The Minerals, Metals and Materials Society |location=Warrendale, Pennsylvania |year=1999 |pages=55–79 |oclc=42774618}}</ref> वर्तमान की भट्टियां बाथ प्रगलन , टॉप-जेटिंग लांस प्रगलन , [[फ्लैश स्मेल्टिंग|फ्लैश प्रगलन]] और ब्लास्ट फर्नेस का उपयोग करती हैं। स्नान प्रगालक के कुछ उदाहरणों में नोरंडा भट्टी, [[इसमेल्ट]] भट्टी, टेनिएंट रिएक्टर, वुनुकोव प्रगालक और एसकेएस तकनीक सम्मिलित हैं। टॉप-जेटिंग लांस प्रगालक में मित्सुबिशी प्रगलन रिएक्टर सम्मिलित है। विश्व के तांबा प्रगालकों में फ़्लैश प्रगालकों की साझेदारी 50% से अधिक है। गलाने की प्रक्रियाओं की अनेक और विविधताएँ हैं, जिनमें किवसेट, ऑसमेल्ट, तमानो, ईएएफ और बीएफ सम्मिलित हैं। | जबकि प्रतिध्वनि भट्टियां बहुत कम तांबे वाले स्लैग का उत्पादन करती थीं, वे अपेक्षाकृत ऊर्जा अक्षम थीं और सल्फर डाइऑक्साइड की कम सांद्रता को बंद कर देती थीं जिसे पकड़ना कठिन था; तांबा गलाने की प्रौद्योगिकियों की नई पीढ़ी ने उनका स्थान ले लिया है।<ref>{{cite book|author=W. G. Davenport |contribution=Copper extraction from the 60s into the 21st century |title=Proceedings of the Copper 99–Cobre 99 International Conference |volume=I—Plenary Lectures/Movement of Copper and Industry Outlook/Copper Applications and Fabrication|editor1=G. A. Eltringham |editor2=N. L. Piret |editor3=M. Sahoo |publisher=The Minerals, Metals and Materials Society |location=Warrendale, Pennsylvania |year=1999 |pages=55–79 |oclc=42774618}}</ref> वर्तमान की भट्टियां बाथ प्रगलन , टॉप-जेटिंग लांस प्रगलन , [[फ्लैश स्मेल्टिंग|फ्लैश प्रगलन]] और ब्लास्ट फर्नेस का उपयोग करती हैं। स्नान प्रगालक के कुछ उदाहरणों में नोरंडा भट्टी, [[इसमेल्ट]] भट्टी, टेनिएंट रिएक्टर, वुनुकोव प्रगालक और एसकेएस तकनीक सम्मिलित हैं। टॉप-जेटिंग लांस प्रगालक में मित्सुबिशी प्रगलन रिएक्टर सम्मिलित है। विश्व के तांबा प्रगालकों में फ़्लैश प्रगालकों की साझेदारी 50% से अधिक है। गलाने की प्रक्रियाओं की अनेक और विविधताएँ हैं, जिनमें किवसेट, ऑसमेल्ट, तमानो, ईएएफ और बीएफ सम्मिलित हैं। | ||
==इतिहास== | ==इतिहास== | ||
प्राचीन काल की धातुओं में से केवल [[सोना]] ही प्राकृतिक वातावरण में नियमित रूप से अपने मूल रूप में पाया जाता है। अन्य - तांबा, सीसा, चांदी, [[ विश्वास |विश्वास]] , [[लोहा]] और [[पारा (तत्व)]] - मुख्य रूप से खनिजों के रूप में पाए जाते हैं, चूँकि तांबा कभी-कभी व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण मात्रा में अपने मूल तांबे में पाया जाता है। ये खनिज मुख्य रूप से कार्बोनेट, सल्फाइड या धातु के ऑक्साइड होते हैं, जो [[सिलिका]] और [[ अल्युमिना |अल्युमिना]] जैसे अन्य घटकों के साथ मिश्रित होते हैं। हवा में कार्बोनेट और सल्फाइड खनिजों को | प्राचीन काल की धातुओं में से केवल [[सोना]] ही प्राकृतिक वातावरण में नियमित रूप से अपने मूल रूप में पाया जाता है। अन्य - तांबा, सीसा, चांदी, [[ विश्वास |विश्वास]] , [[लोहा]] और [[पारा (तत्व)]] - मुख्य रूप से खनिजों के रूप में पाए जाते हैं, चूँकि तांबा कभी-कभी व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण मात्रा में अपने मूल तांबे में पाया जाता है। ये खनिज मुख्य रूप से कार्बोनेट, सल्फाइड या धातु के ऑक्साइड होते हैं, जो [[सिलिका]] और [[ अल्युमिना |अल्युमिना]] जैसे अन्य घटकों के साथ मिश्रित होते हैं। हवा में कार्बोनेट और सल्फाइड खनिजों को भर्जन (धातुकर्म) से वे ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं। जो कि बदले में, ऑक्साइड को गलाकर धातु में बदल दिया जाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड गलाने के लिए पसंद का कम करने वाला एजेंट था (और है)। यह हीटिंग प्रक्रिया के समय सरलता से उत्पादित होता है, और गैस के रूप में अयस्क के साथ घनिष्ठ संपर्क में आता है। | ||
[[पुरानी दुनिया]] में, मनुष्यों ने 8000 साल से भी पहले, [[प्रागैतिहासिक काल]] में धातुओं को गलाना सीखा था। उपयोगी धातुओं की खोज और उपयोग - पहले तांबा और कांस्य, फिर कुछ सहस्राब्दियों पश्चात् लोहे - का मानव समाज पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा था। यह प्रभाव [[अभी तक]] व्यापक था कि विद्वान परंपरागत रूप से प्राचीन इतिहास को [[पाषाण युग]], कांस्य युग और [[लौह युग]] में विभाजित करते हैं। | [[पुरानी दुनिया]] में, मनुष्यों ने 8000 साल से भी पहले, [[प्रागैतिहासिक काल]] में धातुओं को गलाना सीखा था। उपयोगी धातुओं की खोज और उपयोग - पहले तांबा और कांस्य, फिर कुछ सहस्राब्दियों पश्चात् लोहे - का मानव समाज पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा था। यह प्रभाव [[अभी तक]] व्यापक था कि विद्वान परंपरागत रूप से प्राचीन इतिहास को [[पाषाण युग]], कांस्य युग और [[लौह युग]] में विभाजित करते हैं। | ||
Revision as of 09:02, 12 December 2023
प्रगलन वांछित आधार धातु उत्पाद निकालने के लिए अयस्क में ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट को प्रयुक्त करने की प्रक्रिया है।[1] यह निष्कर्षण धातु विज्ञान का रूप है जिसका उपयोग अनेक धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जैसे लोहा बनाना, तांबा निष्कर्षण, चांदी खनन अयस्क प्रसंस्करण, सीसा गलाना और जस्ता गलाना। इस प्रकार गलाने में अयस्क को विघटित करने के लिए ऊष्मा और रासायनिक कम करने वाले एजेंट का उपयोग किया जाता है, जिससे गैस या लावा के रूप में अन्य तत्व निकल जाते हैं और धातु पीछे रह जाती है। कम करने वाला एजेंट समान्यत: कार्बन का जीवाश्म ईंधन स्रोत होता है, जैसे कि कोक (ईंधन) के अधूरे दहन से कार्बन मोनोआक्साइड - या, पहले के समय में, लकड़ी का कोयला का।[2] अयस्क में ऑक्सीजन उच्च तापमान पर कार्बन से बंधती है, जैसे कार्बन डाईऑक्साइड में बंध की रासायनिक ऊर्जा (CO2) अयस्क में बंधों की तुलना में कम है।
सल्फाइड अयस्कों जैसे कि समान्यत: तांबा, जस्ता या सीसा प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है, यह सल्फाइड को ऑक्साइड में परिवर्तित करने के लिए गलाने से पहले भुना (धातुकर्म) किया जाता है, जो धातु में अधिक सरलता से कम हो जाते हैं। भर्जन से अयस्क को हवा से ऑक्सीजन की उपस्थिति में गर्म किया जाता है, जो कि अयस्क का ऑक्सीकरण होता है और सल्फर को सल्फर डाइऑक्साइड गैस के रूप में मुक्त किया जाता है।
कच्चा लोहा का उत्पादन करने के लिए गलाने का कार्य मुख्य रूप से वात भट्टी में होता है, जिसे इस्पात में परिवर्तित किया जाता है।
अल्युमीनियम की इलेक्ट्रोलीज़ कमी के लिए संयंत्रों को एल्यूमीनियम गलाने के रूप में जाना जाता है।
प्रक्रिया
प्रगलन में धातु को उसके अयस्क से पिघलाने से कहीं अधिक सम्मिलित है। अधिकांश अयस्क धातु और अन्य तत्वों के रासायनिक यौगिक होते हैं, जैसे ऑक्सीजन (ऑक्साइड के रूप में), सल्फर (सल्फाइड के रूप में), या कार्बन और ऑक्सीजन साथ (कार्बोनेट के रूप में)। धातु निकालने के लिए, श्रमिकों को इन यौगिकों को रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरना होगा। इसलिए, गलाने में उपयुक्त कमी (रसायन विज्ञान) का उपयोग सम्मिलित होता है जो धातु को मुक्त करने के लिए उन ऑक्सीकरण (रसायन विज्ञान) तत्वों के साथ जुड़ता है।
रोस्टिंग
सल्फाइड और कार्बोनेट के स्थिति में, भर्जन (धातु विज्ञान) नामक प्रक्रिया अवांछित कार्बन या सल्फर को हटा देती है, जिससे ऑक्साइड निकल जाता है, जिसे सीधे कम किया जा सकता है। भर्जन का काम समान्यत: ऑक्सीकरण वाले वातावरण में किया जाता है। कुछ व्यावहारिक उदाहरण:
- मैलाकाइट , तांबे का एक सामान्य अयस्क मुख्य रूप से कॉपर कार्बोनेट हाइड्रॉक्साइड Cu 2 (CO 3 )(OH) 2 है ।[3] यह खनिज 250 डिग्री सेल्सियस और 350 डिग्री सेल्सियस के मध्य अनेक चरणों में 2CuO, CO2, और H2O में[4] थर्मल अपघटन से गुजरता है। कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को वायुमंडल में निष्कासित कर दिया जाता है, जिससे कॉपर (II) ऑक्साइड निकल जाता है, जिसे सीधे कॉपर में अपचयित किया जा सकता है, जैसा कि न्यूनीकरण शीर्षक वाले निम्नलिखित अनुभाग में वर्णित है ।
- गैलेना, सीसे का सबसे समान्य खनिज, मुख्य रूप से लेड सल्फाइड (PbS) है। सल्फाइड को सल्फाइट (PbSO3) में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो थर्मल रूप से लेड ऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड गैस (PbO और SO2) में विघटित हो जाता है। सल्फर डाइऑक्साइड को निष्कासित कर दिया जाता है (पिछले उदाहरण में कार्बन डाइऑक्साइड की तरह), और लेड ऑक्साइड को नीचे दिए अनुसार कम किया जाता है।
कमी
गलाने में कमी अंतिम, उच्च तापमान वाला चरण है, जिसमें ऑक्साइड मौलिक धातु बन जाता है। कम करने वाला वातावरण (अधिकांशत: कार्बन मोनोऑक्साइड द्वारा प्रदान किया जाता है, जो हवा की कमी वाली भट्ठी में अधूरे दहन से बनता है) कच्चे धातु से अंतिम ऑक्सीजन परमाणुओं को खींचता है। जिसमे कार्बन स्रोत अयस्क से ऑक्सीजन निकालने के लिए रासायनिक अभिकारक के रूप में कार्य करता है, जिससे उत्पाद के रूप में शुद्ध धातु रासायनिक तत्व प्राप्त होता है। कार्बन स्रोत का ऑक्सीकरण दो चरणों में होता है। सबसे पहले, कार्बन (C) ऑक्सीजन (O2) के साथ दहन करता है ) हवा में कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) का उत्पादन करने के लिए। दूसरा, कार्बन मोनोऑक्साइड अयस्क के साथ प्रतिक्रिया करता है (जैसे Fe2O3) और इसके ऑक्सीजन परमाणुओं में से को हटा देता है, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) छोड़ता है कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ क्रमिक अंतःक्रिया के बाद, अयस्क में उपस्थित सभी ऑक्सीजन हटा दी जाएगी, जिससे कच्चा धातु तत्व (जैसे Fe) निकल जाएगा।[5] चूंकि अधिकांश अयस्क अशुद्ध होते हैं, इसलिए स्लैग के रूप में साथ आने वाले रॉक गैंग को हटाने के लिए अधिकांशत: फ्लक्स (धातु विज्ञान), जैसे चूना पत्थर (या डोलोमाइट (खनिज)) का उपयोग करना आवश्यक होता है। यह कैल्सीनेशन प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित करती है।
आवश्यक तापमान निरपेक्ष रूप से और आधार धातु के पिघलने बिंदु दोनों के संदर्भ में भिन्न होता है। उदाहरण:
- लौह ऑक्साइड लगभग 1250°C (2282°F या 1523.15 K) पर धात्विक लोहा बन जाता है, जो कि लोहे के पिघलने बिंदु 1538°C (2800.4°F या 1811.15 K) से लगभग 300 डिग्री कम है।[6]
- मर्क्यूरिक ऑक्साइड 550 डिग्री सेल्सियस (1022 डिग्री फारेनहाइट या 823.15 K) के निकट वाष्पशील पारा बन जाता है, जो पारा के पिघलने बिंदु -38 डिग्री सेल्सियस (-36.4 डिग्री फारेनहाइट या 235.15 K) से लगभग 600 डिग्री ऊपर होता है।[7]
फ्लक्स
फ़्लक्स वे सामग्रियां हैं जिन्हें गलाने के समय वांछित प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने और अवांछित अशुद्धियों या प्रतिक्रिया उत्पादों से रासायनिक रूप से जोड़ने के लिए अयस्क में जोड़ा जाता है। चूने (सामग्री) के रूप में कैल्शियम कार्बोनेट या कैल्शियम ऑक्साइड का उपयोग अधिकांशत: इस उद्देश्य के लिए किया जाता है, क्योंकि वे सल्फर, फास्फोरस और सिलिकॉन अशुद्धियों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं जिससे उन्हें सरलता से अलग किया जा सके और स्लैग के रूप में त्याग दिया जा सके। जिसमे फ्लक्स श्यान को नियंत्रित करने और अवांछित अम्ल को अप्रभावी करने का काम भी कर सकते हैं।
कमी चरण पूरा होने के पश्चात् फ्लक्स और स्लैग द्वितीयक सेवा प्रदान कर सकते हैं; वे शुद्ध धातु पर पिघला हुआ आवरण प्रदान करते हैं, ऑक्सीजन के साथ संपर्क को रोकते हैं जबकि सरलता से ऑक्सीकरण करने के लिए पर्याप्त गर्म होते हैं। यह धातु में अशुद्धियाँ बनने से रोकता है।
सल्फाइड अयस्क
आधार धातुओं के अयस्क प्रायः सल्फाइड होते हैं। वर्तमान की शताब्दियों में, चार्ज को ईंधन से अलग रखने के लिए प्रतिध्वनि भट्टियों का उपयोग किया गया है। परंपरागत रूप से, उनका उपयोग गलाने के पहले चरण के लिए किया जाता था: दो तरल पदार्थ बनाना, ऑक्साइड स्लैग जिसमें अधिकांश अशुद्धियाँ होती हैं, और दूसरा सल्फाइड मैट (धातुकर्म) जिसमें मूल्यवान धातु सल्फाइड और कुछ अशुद्धियाँ होती हैं। ऐसी रिवर्बरेटरी भट्टियां आज लगभग 40 मीटर लंबी, 3 मीटर ऊंची और 10 मीटर चौड़ी हैं। शुष्क सल्फाइड सांद्रता को पिघलाने के लिए ईंधन को सिरे पर जलाया जाता है (समान्यत: आंशिक रूप से भर्जन के बाद) जिसे भट्ठी की छत में खुले स्थानों से डाला जाता है। स्लैग भारी मैट पर तैरता है और हटा दिया जाता है और त्याग दिया जाता है या पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। फिर सल्फाइड मैट को कनवर्टर (धातुकर्म) में भेजा जाता है। प्रक्रिया का स्पष्ट विवरण अयस्क निकाय के खनिज विज्ञान के आधार पर भट्टी से दूसरे भट्टी में भिन्न होता है।
जबकि प्रतिध्वनि भट्टियां बहुत कम तांबे वाले स्लैग का उत्पादन करती थीं, वे अपेक्षाकृत ऊर्जा अक्षम थीं और सल्फर डाइऑक्साइड की कम सांद्रता को बंद कर देती थीं जिसे पकड़ना कठिन था; तांबा गलाने की प्रौद्योगिकियों की नई पीढ़ी ने उनका स्थान ले लिया है।[9] वर्तमान की भट्टियां बाथ प्रगलन , टॉप-जेटिंग लांस प्रगलन , फ्लैश प्रगलन और ब्लास्ट फर्नेस का उपयोग करती हैं। स्नान प्रगालक के कुछ उदाहरणों में नोरंडा भट्टी, इसमेल्ट भट्टी, टेनिएंट रिएक्टर, वुनुकोव प्रगालक और एसकेएस तकनीक सम्मिलित हैं। टॉप-जेटिंग लांस प्रगालक में मित्सुबिशी प्रगलन रिएक्टर सम्मिलित है। विश्व के तांबा प्रगालकों में फ़्लैश प्रगालकों की साझेदारी 50% से अधिक है। गलाने की प्रक्रियाओं की अनेक और विविधताएँ हैं, जिनमें किवसेट, ऑसमेल्ट, तमानो, ईएएफ और बीएफ सम्मिलित हैं।
इतिहास
प्राचीन काल की धातुओं में से केवल सोना ही प्राकृतिक वातावरण में नियमित रूप से अपने मूल रूप में पाया जाता है। अन्य - तांबा, सीसा, चांदी, विश्वास , लोहा और पारा (तत्व) - मुख्य रूप से खनिजों के रूप में पाए जाते हैं, चूँकि तांबा कभी-कभी व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण मात्रा में अपने मूल तांबे में पाया जाता है। ये खनिज मुख्य रूप से कार्बोनेट, सल्फाइड या धातु के ऑक्साइड होते हैं, जो सिलिका और अल्युमिना जैसे अन्य घटकों के साथ मिश्रित होते हैं। हवा में कार्बोनेट और सल्फाइड खनिजों को भर्जन (धातुकर्म) से वे ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं। जो कि बदले में, ऑक्साइड को गलाकर धातु में बदल दिया जाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड गलाने के लिए पसंद का कम करने वाला एजेंट था (और है)। यह हीटिंग प्रक्रिया के समय सरलता से उत्पादित होता है, और गैस के रूप में अयस्क के साथ घनिष्ठ संपर्क में आता है।
पुरानी दुनिया में, मनुष्यों ने 8000 साल से भी पहले, प्रागैतिहासिक काल में धातुओं को गलाना सीखा था। उपयोगी धातुओं की खोज और उपयोग - पहले तांबा और कांस्य, फिर कुछ सहस्राब्दियों पश्चात् लोहे - का मानव समाज पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ा था। यह प्रभाव अभी तक व्यापक था कि विद्वान परंपरागत रूप से प्राचीन इतिहास को पाषाण युग, कांस्य युग और लौह युग में विभाजित करते हैं।
अमेरिका की में, पेरू में केंद्रीय एंडीज की पूर्व-इंका सभ्यताओं ने 16 वीं शताब्दी में पहले यूरोपीय लोगों के आने से कम से कम छह शताब्दियों पहले तांबे और चांदी को गलाने में प्रभुत्व प्राप्त कर नेतृत्व करना थी, जबकि हथियारों के उपयोग के लिए लोहे शिल्प जैसी धातुओं को गलाने में कभी प्रभुत्व प्राप्त नहीं हुई थी। ।[10]
टिन और सीसा
पुरानी दुनिया में, सबसे पहले गलाई गई धातुएँ टिन और सीसा थीं। सबसे पहले ज्ञात ढलाई सीसा मोती अनातोलिया (टर्की ) में कैटालहोयुक साइट में पाए गए थे, और लगभग 6500 ईसा पूर्व के हैं,[11] किन्तु धातु के बारे में पहले भी पता रहा होगा।
चूंकि यह खोज लेखन के आविष्कार से अनेक सहस्राब्दियों पहले हुई थी, इसलिए इसका कोई लिखित रिकॉर्ड नहीं है कि यह कैसे बनाया गया था। चूँकि , अयस्कों को लकड़ी की आग में रखकर टिन और सीसे को गलाया जा सकता है, जिससे यह संभावना बनी रहती है कि यह खोज दुर्घटनावश हुई हो। चूँकि वर्तमान की छात्रवृत्ति ने इस खोज को प्रश्नांकित कर दिया है।[12]
सीसा सामान्य धातु है, किन्तु इसकी खोज का प्राचीन विश्व में अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ा। यह संरचनात्मक तत्वों या हथियारों के लिए उपयोग करने के लिए बहुत नरम है, चूँकि अन्य धातुओं के सापेक्ष इसका उच्च घनत्व इसे गोफन (हथियार)हथियार) प्रोजेक्टाइल के लिए आदर्श बनाता है। चूँकि , इसे ढालना और आकार देना सरल था, इसलिए प्राचीन ग्रीस और प्राचीन रोम की मौलिक दुनिया में श्रमिकों ने पाइप और पानी को संग्रहीत करने के लिए इसका बड़े मापदंड पर उपयोग किया था। उन्होंने इसका उपयोग पत्थर की भवनों में मोर्टार (चिनाई) के रूप में भी किया।[13][14]
टिन सीसे की तुलना में बहुत कम समान्य था और केवल थोड़ा सा ही कठोर होता है, और अपने आप में इसका प्रभाव और भी कम होता है।
तांबा और कांसा
टिन और सीसे के बाद, गलाई गई अगली धातु तांबा प्रतीत होती है। यह खोज कैसे हुई इस पर बहस चल रही है। कैम्पफ़ायर में आवश्यक तापमान से लगभग 200°C कम तापमान होता है, इसलिए कुछ लोगों का मानना है कि तांबे को पहली बार पिघलाने का काम मिट्टी के बर्तनों की भट्टियों में हुआ होगा।[15] (एंडीज़ में तांबा गलाने का विकास, जिसके बारे में माना जाता है कि यह पुरानी दुनिया से स्वतंत्र रूप से हुआ था, उसी तरह से हुआ होगा।[10]
तांबा गलाने का सबसे पहला वर्तमान साक्ष्य, 5500 ईसा पूर्व और 5000 ईसा पूर्व के मध्य का, प्लॉक्निक और बेलोवोड, सर्बिया में पाया गया है।[16][17] तुर्की में पाया गया गदा का सिर 5000 ईसा पूर्व का है, जिसे कभी सबसे पुराना साक्ष्य माना जाता था, अब हथौड़े से ठोका हुआ, देशी तांबे का प्रतीत होता है।[18]
तांबे को टिन और/या हरताल के साथ सही अनुपात में मिलाने से कांस्य बनता है, मिश्र धातु जो तांबे की तुलना में अधिक कठिन होती है। पहला आर्सेनिक कांस्य|तांबा/आर्सेनिक कांस्य 5वीं सहस्राब्दी ईसा पूर्व|4200 ईसा पूर्व एशिया छोटा से प्राप्त हुआ। इंका कांस्य मिश्र धातुएँ भी इसी प्रकार की थीं। तांबे के अयस्कों में अधिकांशत: आर्सेनिक अशुद्धि होती है, इसलिए यह खोज दुर्घटनावश हो सकती है। अंततः, गलाने के समय जानबूझकर आर्सेनिक युक्त खनिजों को जोड़ा गया था।
कठोर और अधिक टिकाऊ कॉपर-टिन कांस्य का विकास लगभग 3500 ईसा पूर्व एशिया माइनर में भी हुआ था।[19]
लोहारों ने तांबा/टिन कांसे का उत्पादन कैसे सीखा यह अज्ञात है। इस तरह का पहला कांस्य टिन-दूषित तांबे के अयस्कों से भाग्यशाली दुर्घटना हो सकता है। चूँकि , 2000 ईसा पूर्व तक, लोग कांस्य का उत्पादन करने के उद्देश्य से टिन का खनन कर रहे थे - जो उल्लेखनीय है क्योंकि टिन अर्ध-दुर्लभ धातु है, और यहां तक कि समृद्ध कैसिटेराइट अयस्क में केवल 5% टिन होता है। चूँकि , प्रारंभिक लोगों ने टिन के बारे में सीखा, 2000 ईसा पूर्व तक वे समझ गए कि कांस्य बनाने के लिए इसका उपयोग कैसे किया जाए।
तांबे और कांस्य निर्माण की खोज का पुरानी दुनिया के इतिहास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा था। जिसका यह हथियार बनाने के लिए धातुएँ इतनी कठोर थीं कि वे लकड़ी, हड्डी या पत्थर के समकक्षों की तुलना में भारी, शसक्त और प्रभाव क्षति के प्रति अधिक प्रतिरोधी थीं। अनेक सहस्राब्दियों तक, कांस्य तलवार, खंजर, युद्ध कुल्हाड़ियों और भाले और तीर जैसे हथियारों के साथ-साथ ढाल, हेलमेट, ग्रिव्स (धातु शिन गार्ड), और अन्य शारीरिक कवच जैसे सुरक्षात्मक गियर के लिए पसंद की सामग्री थी। कांस्य ने औजारों और घरेलू बर्तनों में पत्थर, लकड़ी और कार्बनिक पदार्थों की जगह ले ली - जैसे कि छेनी, आरी, कुल्हाड़ी, कील (फास्टनर), ब्लेड कैंची, चाकू, सिलाई सुई और नत्थी करना , जग (कंटेनर), खाना पकाने के बर्तन और कड़ाही। , दर्पण, और घोड़े के हार्नेस। टिन और तांबे ने व्यापार नेटवर्क की स्थापना में भी योगदान दिया जो यूरोप और एशिया के बड़े क्षेत्रों तक फैला हुआ था और व्यक्तियों और राष्ट्रों के मध्य धन के वितरण पर बड़ा प्रभाव पड़ा।