Πώς χρησιμοποιείται ο άνθρακας για την εξαγωγή μετάλλου από μεταλλεύματα;
1. Μείωση άνθρακα :Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για την εξαγωγή μετάλλων από οξείδια μετάλλων. Ο άνθρακας δρα ως αναγωγικός παράγοντας και αντιδρά με το οξείδιο του μετάλλου σε αυξημένες θερμοκρασίες. Κατά τη διάρκεια της μείωσης του άνθρακα, τα άτομα άνθρακα παραιτούνται από τα ηλεκτρόνια τους, προκαλώντας τα μεταλλικά ιόντα να κερδίσουν ηλεκτρόνια και να μειωθούν στην μεταλλική τους κατάσταση.
Παράδειγμα:μείωση σιδηρομεταλλεύματος :Το σιδηρομετάλλευμα, που αποτελείται κυρίως από οξείδιο του σιδήρου (Fe2O3), μειώνεται από το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) σε υψικαμίνου. Μέσα στον κλίβανο, το αέριο μονοξειδίου του άνθρακα αντιδρά με οξείδιο του σιδήρου, αποδίδοντας μεταλλικό σίδηρο και διοξείδιο του άνθρακα (CO2):
FE2O3 + 3CO → 3FE + 3CO2
2. Μείωση μονοξειδίου του άνθρακα :Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), που σχηματίζεται από τη μερική καύση του άνθρακα, είναι ένας άλλος αποτελεσματικός παράγοντας αναγωγικής μείωσης που χρησιμοποιείται στην εξαγωγή μετάλλων. Μειώνει τα οξείδια των μετάλλων στα αντίστοιχα μέταλλα τους μέσω παρόμοιου μηχανισμού μείωσης με τον άνθρακα.
Παράδειγμα:μείωση του μεταλλεύματος νικελίου :Το νικέλιο μπορεί να εξαχθεί από το οξείδιο του μεταλλεύματος, οξείδιο του νικελίου (NIO), μειώνοντας το με μονοξείδιο του άνθρακα. Σε αυτή τη διαδικασία, το οξείδιο του νικελίου αντιδρά με μονοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας καθαρό νικέλιο και διοξείδιο του άνθρακα:
NIO + CO → NI + CO2
3. σχηματισμός καρβιδίου :Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο άνθρακας αντιδρά με μέταλλα για να σχηματίσουν καρβίδια, τα οποία είναι ενώσεις άνθρακα και μετάλλων. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα σημαντική για την εξαγωγή ανθεκτικών μετάλλων, όπως το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο, τα οποία έχουν πολύ υψηλά σημεία τήξης και δεν μπορούν εύκολα να μειωθούν μόνο από τον άνθρακα.
Παράδειγμα:σχηματισμός καρβιδίου βολφραμίου :Το καρβίδιο βολφραμίου (WC) σχηματίζεται όταν ο άνθρακας αντιδρά με οξείδιο του βολφραμίου. Το καρβίδιο βολφραμίου στη συνέχεια αποσυντίθεται, αποδίδοντας μεταλλικό βολφραμίου και μονοξείδιο του άνθρακα.
4. :Οι φούρνοι τόξου άνθρακα χρησιμοποιούν τη θερμότητα που παράγεται από ένα ηλεκτρικό τόξο μεταξύ των ηλεκτροδίων άνθρακα για να μειώσουν και να λιώσουν μεταλλικά μεταλλεύματα. Η έντονη θερμότητα διαχωρίζει το μεταλλεύμα, επιτρέποντας στο επιθυμητό μέταλλο να διαχωριστεί.
Συνολικά, ο άνθρακας διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην εξαγωγή μετάλλων μειώνοντας τα οξείδια των μετάλλων και σχηματίζοντας καρβίδια. Η ικανότητά του να υποβληθεί σε αντιδράσεις μείωσης την καθιστά έναν ουσιαστικό μειωτικό παράγοντα σε διάφορες μεταλλουργικές διεργασίες.
