ถลุงเหล็ก

       การสกัดหรือถลุงโลหะให้บริสุทธิ์นั้น  ขั้นแรกก็ต้องแยกก้อนแร่ออกจากดินและหินที่ติดมา  โลหะที่ต่างกันใช้วิธีแยกต่างกัน

       วิธีหนึ่งนั้น  เล่ากันว่าภรรยาของคนงานเหมืองตะกั่วเป็นผู้ค้นพบ คือขณะซักเสื้อผ้าของสามี เธอก็พบว่ามีเศษตะกั่วชิ้นเล็กๆ  ติดอยู่ที่ฟองสบู่

       ปัจจุบันนี้เหมืองตะกั่วและเหมืองทองแดงจะใส่แร่ลงไปในของเหลวที่ตีจนเป็นฟองฟอด  ของเหลวนี้ผสมสารเคมีที่เรียกว่า  “ตัวรวบรวม”  (collector)  เอาไว้  ซึ่งทำให้เศษแร่ชิ้นเล็กๆ  เกาะกับฟองอากาศที่ลอยอยู่ส่วนสิ่งอื่นๆ ที่ติดมาจะเปียกน้ำและจมลงจากนั้นเขาก็ช้อนแร่ออกจากฟอง  แล้วนำไปตากให้แห้ง

       การสกัดโลหะบริสุทธิ์ออกจากแร่นั้นมักอาศัยความร้อน  กระบวนการนี้เรียกว่าการถลุงแร่  (smelting)  มนุษย์ยุคแรกๆ พบว่าเมื่อเผาแร่ในกองไฟที่ใช้ถ่านไม้จะได้ก้อนโลหะพรุนๆ ซึ่งเขาจะนำมาตีเป็นอาวุธ  เครื่องมือเครื่องใช้ ฯลฯ

       ชาวอียิปต์โบราณก็ถลุงแร่ทองแดงด้วยวิธีนี้ต่อมามนุษย์ใช้วิธีนี้ผลิตโลหะที่มีประโยชน์เหนือกว่าคือเหล็ก  ที่อังกฤษในยุคกลางมีผู้ค้นพบว่าถ้าใช้เครื่องหีบลม  พ่นลมเข้าไปในเตาเผาโลหะไฟจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น  ทำให้โลหะหลอมเหลวจนเอาไปหล่อในแบบพิมพ์ได้

       แร่เหล็กมีชื่อทางเคมีว่าเหล็กออกไซด์  เพราะตามสภาพธรรมชาติเหล็กจะรวมอยู่กับออกซิเจนครั้นเมื่อนำมาถลุง  เหล็กออกไซด์ก็จะทำปฏิกิริยากับถ่านไม้  (คาร์บอน)  อะตอมของออกซิเจนจะหลุดจากเหล็กไปรวมกับคาร์บอน  เกิดเป็นแก๊สคาร์บอนออกไซด์  แก๊สนี้จะหลุดหนีออกไป  เหลือเพียงโลหะเหล็ก

       ปัจจุบันนี้เขาใช้ถ่านโค้กแทนถ่านไม้และใช้เตาถลุงขนาดมหึมา  ผลิตเหล็กได้วันละหลายพันตัน

       เหล็กที่ได้นี้เรียกว่า “เหล็กถลุง”  (pig  iron)  ซึ่งมีคาร์บอนมากเกินไปเปราะพรุน  ไม่เหมาะจะนำมาใช้ประโยชน์  เขาจึงต้องทำให้เป็นเหล็กกล้าโดยการเอาคาร์บอนออก  หรือนำไปผสมให้เป็น “เหล็กหล่อ”  (cast  iron)  สำหรับ  “เหล็กกล้า”   (stell)   นั้น  นับว่าเป็นเหล็กชนิดที่สำคัญที่สุด

เตาถลุงแบบพ่นลม ทำให้แร่เหล็กกลายเป็นโลหะเหล็ก โดยการทำปฏิกิริยากับถ่านโค้กและหินปูนด้วยอุณหภูมิ 1,600 ซ. แล้วนำเหล็กที่หลอมละลายมาหล่อเป็นแท่งเรียกว่าเหล็กถลุง