लोखंड-उत्पादनासाठी लोह-धातुक (Iron Ore), ज्वलनासाठी व अपचयनासाठी कोक (Coke) व अभिवाहक (प्रद्रावक; flux) म्हणून चुनखडी (Limestone) ही मुख्य प्रभार-द्रव्ये आहेत. कोकच्या ज्वलनाने उष्णता मिळते व कोकच्या कार्बनामुळे धातुकाचे अपचयन होते. धातुकातील इतर अपद्रव्ये वेगळी करून मळी बनविण्यासाठी चुनखडीतील चुना हा अभिवाहक उपयोगी पडतो.
लोह-धातुकात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाणारे धातुक-खनिज हेमॅटाइट (Fe2O3) हे आहे. बाकीची धातुक-खनिजे, उदा., मॅग्नेटाइट (Fe3O4), लिमोनाइट (Fe2O3.xH2O), सिडेराइट (FeCO3), इ. अगदी कमी प्रमाणात वापरली जातात. भारतात भूगर्भातील लोह-धातुकाचे मोठे साठे बिहार-ओरिसा (सु. ५००० दशलक्ष टन), मध्य प्रदेश (सु. २५०० दशलक्ष टन), कर्नाटक (सु. १५०० दशलक्ष टन), गोवा (सु. ५०० दशलक्ष टन) या भागांत व इतरत्र अनेक छोटे साठे आहेत. सर्व मिळून सु. २१००० दशलक्ष टन असा भारताच्या भूगर्भातील साठा मानला जातो.
झोतभट्टीत योग्य प्रतीचे लोखंड बनविण्यासाठी धातुकसुद्धा योग्य प्रतीचे असावे लागते. जास्तीतजास्त लोह सु. ६० टक्के वा अधिक असल्यास चांगलेच, परंतु काही अपद्रव-मूल्यांनाही (Gangue Minerals) प्रत ठरविताना महत्त्व येते. उदा., फॉस्फरस महत्त्वाचे आहे, कारण धातुकातील सर्व फॉस्फरस बनलेल्या लोखंडात येतो व त्याची मर्यादा काळजीपूर्वक राखावी लागते. ज्या लोखंडापासून पोलाद बनवायचे असेल, त्या लोखंडात फॉस्फरस १ टक्का पेक्षा कमी असावा लागतो, म्हणून त्या धातुकात तो आणखी कमी असावा लागतो. ॲल्युमिनाचे (Al2O3) प्रमाणही महत्त्वाचे, कारण ते मर्यादेत नसल्यास भट्टीतील मळीचे नीट द्रव होत नाही, त्यातून अडचणी येतात. भारतातील धातुकात लोह प्रमाण चांगले असले तरी ॲल्युमिना जास्त असल्याने आंतरराष्ट्रीय बाजारात त्याची प्रत थोडी कमीच मानली जाते. भारतीय भट्ट्यांमध्ये असा हा धातुक वापरताना तापमान वाढवावे लागते व त्यासाठी अधिक कोक खर्ची पडतो.
धातुकाच्या खड्यांच्या आकारमानालाही महत्त्व आहे. खाणीतून बाहेर काढलेल्या धातुकात अगदी मोठ्या खडकांपासून ते अगदी बारीक कणही असतात. त्यातील मोठे खडक खाणीच्या जवळच निदान ३०० मिमी. पेक्षा कमी इतपत आकाराला फोडतात. या क्रियेत, तसेच नंतरच्या दलन (Crushing), ने-आण इ. प्रक्रियांमध्ये पुष्कळ बारीक खडे व धूलिकण तयार होतात. सुमारे ५ मिमी. पेक्षा लहान कण झोतभट्टीच्या प्रभारात वापरता येत नाहीत, कारण ते भट्टीतील हवेच्या झोतामुळे उडून जातात. म्हणून ते यांत्रिक चाळणीने आधीच बाजूला करावे लागतात. शेवटी प्रभारात १२-१०० मिमी. धातुक व थोड्या प्रमाणात ५-१२ मिमी.चे खडे वापरले जातात. ज्या धातुकापासून ठिसूळपणामुळे अधिक बारीक खडे व धूलिकण तयार होतात, त्याची प्रत साहजिकच कमी मानली जाते.
या व इतर काही निकषांच्या आधारे धातुकांची प्रत अजमावली जाते. एकंदरीत जरा मोठे कठीण खडे असलेला, तरीही छिद्रमय व कमी धूलिकण असलेला, क्षपणशील (Reducible) व योग्य रासायनिक घटक असलेला, असा धातुक झोतभट्टीस योग्य मानला जातो.
मुख्य क्षपणाची प्रक्रिया व भट्टीसाठी उष्णता या दोन्ही कामांसाठी, सध्याच्या मोठ्या भट्ट्यांना कोक लागतो, साधा दगडी कोळसा (Coal) चालत नाही. काही विशिष्ट प्रतीच्या दगडी कोळशापासून विशिष्ट प्रकारच्या कोक-भट्ट्यांमध्ये (Coke Ovens) कोक बनवावा लागतो व हे उत्पादन बहुधा लोखंड – पोलादाच्या एकत्रित कारखान्यातच वेगळ्या विभागात केले जाते. कोकभट्टीमध्ये (९००° – ११००° सें) कोळशातील बाष्पनशील द्रव्ये निघून जातात व कोळसा योग्य प्रतीचा असल्यास झोतभट्टीस योग्य असा कठीण व घट्ट कोक तयार होतो. या कोकमधून चाळणीने मिळणारा २०-७५ मिमी. आकाराचा भाग (थोडासा १०-२० मिमी.चा भाग मिसळून) झोतभट्टीत वापरला जातो आणि उरलेला भाग, तसेच या कोक-भट्टीतून मिळणारा ज्वलनास योग्य असा वायू (Coke Oven Gas) कारखान्यातील इतर अनेक भट्ट्यांना उपयोगी पडतो.
झोतभट्टीसाठी इंधन व अपचायक म्हणून अठराव्या शतकाचे पूर्वी लाकडापासून बनविलेला लोणारी कोळसा (Charcoal) वापरीत असत. हा कोळसा पुरेसा घट्ट व कठीण नसतो, त्यामुळे पूर्वीच्या काळच्या लहान भट्टयांसाठी तो चालून जात असे. प्राचीन काळापासून भारतात व चीनमध्ये झोतभट्टयांमध्ये लोणारी कोळसाच वापरीत असत. कोक पुरेसा घट्ट व कठीण असतो, त्यामुळे कोकचा वापर १७३५ सालाच्या आसपास सुरू झाल्यानंतर भट्टयांचा आकार वाढत गेला व लोखंडाचे उत्पादन मोठ्या प्रमाणांत करणे शक्य झाले. लोणारी कोळशाने (लहान) भट्टी उत्तम चालते व चांगल्या प्रतीचे लोखंड मिळू शकते. किंबहुना, सतराव्या – अठराव्या शतकात स्वीडनमध्ये (मोठी जंगले असल्याने) लोणारी कोळशावर चालणार्‍या झोतभट्टया पुष्कळ होत्या व त्या लोखंडास (Swedish Charcoal Iron) चांगल्या प्रतीमुळे यूरोपातील इतर देशांकडून उत्तम मागणी असे.
विसाव्या शतकात व आजच्या काळात लोणारी कोळशावर चालणार्‍या झोतभट्ट्यांची उदाहरणे आहेत. १९२५ सालाच्या आसपास कर्नाटकात भद्रावती येथे (Mysore Iron & Steel, Visveswaraya iron & Steel) लोणारी कोळशावर चालणारी सुमारे रोज ७५ टन क्षमतेची भट्टी उभारण्यात आली होती. तसेच मलेशियात पेनांग येथे (Malayavata Steels) रोज सुमारे २०० टन क्षमतेच्या चार भट्टया जपानी तंत्रज्ञांच्या मदतीने १९८० च्या दशकात उभ्या केल्या गेल्या होत्या. दोन्ही ठिकाणी जवळच्या अरण्यातून (मलेशियात रबराच्या उत्पादनाच्या आधारावर) लोणारी कोळसा पुरेसा मिळेल अशी अपेक्षा होती. कर्नाटकात जवळची जंगले नष्ट झाली व पुनर्वृक्षारोपणाची काही विवक्षित योजना अशी नव्हती. मलेशियात रबर उत्पादन मागे पडले व पाम तेल अधिक महत्त्वाचे झाले. पाम तेलाच्या वृक्षापासून मिळणारा कोळसा घट्ट व कठीण नसतो आणि तो झोतभट्टीस चालत नाही. त्यामुळे दोन्ही ठिकाणी काही वर्षांनंतर कोक वापरणे आवश्यक झाले. ब्राझीलमध्ये मात्र आजच्या काळातही रोज ३०० टन क्षमतेच्या झोतभट्टया यशस्वीपणे चालू आहेत.
धातुक व कोक यांखेरीज चुनखडी हे महत्त्वाचे प्रभारद्रव्य झोतभट्टीत टाकले जाते. प्रभारासह खाली जाताना ७००°- ८००° सें तापमानाचे वर चुनखडीचे पृथक्करण होते आणि चुना (CaO) व कार्बन डाय-ऑक्साइड (CO2) वायू तयार होतात. चुना हा प्रभारातील अपद्राव्यांशी [सिलिका (SiO2), ॲल्युमिना (Al2O3), MnO, MgO इ.] संयोग पावतो व द्रव मळी तयार होते. कार्बन डाय-ऑक्साइड हा वायू वर जाणार्‍या झोतभट्टीच्या वायूत सामील होतो. झोतभट्टीत वापरण्यासाठी ठिसूळ नसलेले मोठे खडे योग्य असतात. त्यात आम्लात न विरघळणरी अपद्रव्ये (Acid Insolubles) ५ टक्के पेक्षा कमी असावीत, तसेच मॅग्नेशियम ऑक्साइडचे प्रमाण ३ – ४ टक्के पेक्षा खाली असावे असे मानले जाते.
समीक्षक : प्रवीण देशपांडे