I METALLI

La metallurgia ESTRATTIVA, FISICA, DI RECUPERO Pochi sono i metalli che si trovano liberi in natura, allo stato nativo: oro, platino, un po’ di argento e rame. La metallurgia La complessa serie di operazioni per estrarre i metalli dai loro minerali e ricavare semilavorati o prodotti finiti viene chiamata METALLURGIA LA METALLURGIA SI DISTINGUE IN: ESTRATTIVA, o primaria che comprende tutte le lavorazioni necessarie per ottenere il metallo dal minerale DI RECUPERO o secondaria, partendo dal riciclaggio dei rottami metallici FISICA, che comprende i processi di formatura ed i trattamenti termici

LA METALLURGIA ESTRATTIVA La METALLURGIA ESTRATTIVA (cioè l’estrazione dei metalli dai loro minerali) prevede le seguenti operazioni: 1. PROSPEZIONE MINERARIA per individuare i giacimenti 2. ARRICCHIMENTO DEL MINERALE, separazione del minerale utile dalla parte sterile chiamata GANGA 3. LAVORAZIONI PRELIMINARI, frantumazione, lavatura e cérnita 4. ESTRAZIONE DEL METALLO DAL MINERALE, mediante processi termici, chimici ed elettrolitici Mulino di macinazione verticale

1.PROSPEZIONE MINERARIA comprende operazioni per individuare possibili giacimenti sfruttabili; si usano sistemi particolari, come la fotografi a aerea. Aerofotogrammetria = rappresenta l’insieme di tecniche per ottenere misurazioni attendibili

2. ARRICCHIMENTO DEL MINERALE, Spesso il minerale estratto è sfruttabile in minima percentuale . Per contenere i costi e migliorare le rese, si ricorre a processi di arricchimento, che permettono di separare la parte di minerale utile dalla parte sterile, chiamata ganga; Si usano le proprietà fisiche della ganga e dei minerali utili, in particolare il loro peso specifico, la lunghezza, il colore e il magnetismo. Ad esempio Lo sfangamento consiste nel sottoporre la massa del materiale all’azione violenta di un getto d’acqua  La flottazione :si riduce la massa estratta in polvere molto fine, che viene poi rimessa in recipienti che contengono acqua e reagenti speciali 

SEPARAZIONE PER FORZA DI GRAVITÀ Quando il minerale frantumato è sospeso in acqua o in aria, le particelle di metallo, più pesanti, cadono sul fondo della camera di trattamento e la ganga, più leggera, viene soffiata o lavata via. SEPARAZIONE ELETTROMAGNETICA ED ELETTROSTATICA I minerali che hanno spiccate proprietà magnetiche (ad esempio, la magnetite) vengono concentrati mediante l’impiego di elettromagneti, che attraggono il minerale metallico ma non la ganga.

3. LA FRANTUMAZIONE, LA LAVATURA E LA CÉRNITA che rende il metallo puro o quasi puro, pronto alle ulteriori lavorazioni. La frantumazione ha lo scopo di ridurre il minerale a una pezzatura uniforme, di dimensioni adatte alle operazioni di prima fusione

4. ESTRAZIONE DEL METALLO DAL MINERALE Con processi Termici chimici elettrolitici SOLUZIONE CHIMICA in grado di separare il metallo dalla ganga. per la produzione di alluminio

LAVORAZIONE PLASTICA: Trattamenti superficiali METALLURGIA FISICA comprende i vari processi che portano alla realizzazione di semilavorati e oggetti in metallo o di leghe metalliche. FORMATURA PER FUSIONE: Il metallo fuso viene versato in uno stampo SINTERIZZAZIONE, metallurgia delle polveri, LAVORAZIONE PLASTICA: Trattamenti termici migliorano il comportamento dei materiali metallici Trattamenti superficiali a scopo estetico protettivo, vengono ricoperti da uno strato di un altro metallo,

Formatura per FUSIONE I pezzi ottenuti vengono detti getti o fusioni. Si ottengono degli oggetti metallici tramite la fusione e la colata di metalli in apposite forme ovvero degli oggetti cavi che daranno la forma al pezzo. Lo spillamento in siviera del metallo fuso da un forno fusorio per la successiva colata I pezzi ottenuti vengono detti getti o fusioni.

Sinterizzazione Si utilizza per costruire dei "materiali" che hanno proprietà particolari. Per fare un esempio, invece di "colare" il metallo allo stato fuso in un calco, se ne può fare una "sinterizzazione", partendo da piccole particelle solide ("polveri"), che vengono saldate tra loro mediante l'aumento della temperatura. La tecnica della sinterizzazione si è diffusa anche nella gioielleria per i metalli preziosi (oro, argento e platino) ed è da sempre stata impiegata per i filamenti di tungsteno Le pastiglie di ossido di uranio usate nei reattori nucleari di potenza moderati ad acqua leggera sono prodotte attraverso la sinterizzazione della polvere di ossido di uranio.

I TRATTAMENTI TERMICI, migliorano i comportamenti dei metalli, con l’applicazione di variazioni di temperatura come la TEMPRATURA che ne aumenta la durezza e la resistenza I TRATTAMENTI SUPERFICIALI, avvengono per via meccanica, chimica ed elettrolitica (ZINCATURA, CROMATURA, ANODIZZAZIONE)

VIENE APPLICATO UN RIVESTIMENTO DI ZINCO SU UN MANUFATTO METALLICO PER PROTEGGERLO DALLA CORROSIONE ZINCATURA

La cromatura è un rivestimento di cromo su un manufatto di ferro o acciaio per proteggerlo.

L'anodizzazione è un processo elettrochimico irreversibile mediante il quale uno strato protettivo di ossido di alluminio si forma sulla superficie del particolare trattato e lo protegge dalla corrosione. ANODIZZAZIONE Moschettoni in alluminio anodizzato

LA METALLURGIA FISICA La LAVORAZIONE PLASTICA consente di modellare un semilavorato mediante opportune sollecitazioni esterne quali: LAMINAZIONE FUCINATURA TRAFILATURA STAMPAGGIO IMBUTITURA ESTRUSIONE

1. LAMINAZIONE Una lastra di acciaio spessa oltre 11 cm e lunga 4 m può essere lavorata fino a ottenere fogli di appena 1 mm di spessore e oltre 370 m di lunghezza I cilindri sono sovrapposti e distanziati da uno spazio che costituirà lo spessore del semilavorato all'uscita del laminatoio. Due o più gabbie affiancate costituiscono un 'treno di lavorazione': ogni gabbia opera una riduzione di spessore del semilavorato, fino a ottenere gradualmente la forma desiderata.

ESTRUSIONE PROCEDIMENTO DI LAVORAZIONE MEDIANTE DEFORMAZIONE PLASTICA, GENERALMENTE A CALDO: ALCUNI MATERIALI VENGONO FORZATI ATTRAVERSO UNA MATRICE PER PRODURRE BARRE, PROFILATI, TUBI O FILI A SEZIONE COSTANTE. Il materiale, reso plastico mediante riscaldamento, viene introdotto in un cilindro d'acciaio con il fondo costituito dalla MATRICE, che è una piastra munita di un'apertura sagomata: uno stantuffo esercita sul materiale una pressione sufficiente a farlo passare attraverso la matrice e ad assumerne il profilo.

TRAFILATURA La trafilatura è simile all’estrusione, l’unica differenza è che il materiale viene tirato all’uscita e risulta in trazione invece che compressione. Si producono in genere cilindri, fili e tubi.

STAMPAGGIO Lo stampaggio a freddo dei metalli consiste nella deformazione di un pezzo di lamiera per mezzo di urti o pressioni con magli o presse che forzano il pezzo fra due stampi.

IMBUTITURA è una lavorazione che consiste nella deformazione a freddo di lamiere per ottenere elementi a superfici concave o convesse.

FUCINATURA I materiali a caldo vengono deformati per mezzo di urti o pressioni con martelli.

Saldatura procedimento che permette il collegamento permanente di parti solide tra loro

I metalli e ... l'ambiente IL RICICLAGGIO DEI METALLI A fianco della metallurgia estrattiva e di quella fisica esiste anche una metallurgia secondaria o di recupero, che consente di arrivare al prodotto finito (metallo e sue leghe) partendo dal rottame riciclato. La metallurgia di recupero è assai sviluppata nel settore siderurgico e in quello dell’alluminio. Oltre a notevoli risparmi energetici, essa favorisce anche la tutela e il rispetto dell’ambiente I metalli e ... l'ambiente IL RICICLAGGIO DEI METALLI Molti metalli, in particolare il ferro e le sue leghe, l’alluminio ed il rame, possono essere recuperati dopo il consumo. La metallurgia secondaria o di recupero contribuisce al risparmio energetico, alla riduzione dei rifiuti, alla salvaguardia dell’ambiente e riduce l’inquinamento atmosferico.

Alesatrice e limatrice L'alesatrice è una macchina utensile che viene utilizzata per eseguire dei fori per cui è richiesta una particolare precisione (nell'ordine del centesimo di millimetro). La limatrice è una macchina utensile, impiegata per scanalare, sgrossare la superficie di un pezzo, è costituita a forma di C ed è costruita in ghisa.

Le lavorazioni meccaniche ALTRE LAVORAZIONI…. TAGLIO SALDATURA MOLATURA

UN OPERAIO CONTROLLA IL PROCESSO DI RAFFINAZIONE DEL RAME, PRODOTTO DALLA FUSIONE DI MINERALI QUALI LA CALCOPIRITE E LA CALCOCITE. IL MINERALE GREZZO VIENE PRIMA POLVERIZZATO E SOMMARIAMENTE RAFFINATO, QUINDI FUSO IN UNA FORNACE. CON QUESTO PROCEDIMENTO SI OTTIENE RAME PURO AL 98%.

Acciaierie Krupp Nonostante le tante innovazioni tecnologiche adottate dall'industria siderurgica. Il lavoro degli operai di un altoforno è tuttora estremamente pesante e pericoloso. L'operaio della foto indossa una tuta termica e ignifuga, a causa dell'altissima temperatura che si sviluppa nelle vicinanze dell'impianto.

L'Ilva e i suoi altiforni E’ il più importante stabilimento italiano  e in Europa Si occupa della produzione e trasformazione dell'acciaio. Ci sono stati diversi processi penali per inquinamento che si sono conclusi anche con la condanna del proprietario e di altri dirigenti.

Ambiente o lavoro? A Genova recentemente sono state chiuse le cokerie e l’altoforno perché le polveri sottili respirabili (diametro inferiore od uguale a 10 micron o PM10) emesse dagli impianti siderurgici sono molto dannose alla salute. Diminuisce l'inquinamento ma aumenta la disoccupazione. A Taranto L'impianto fu costruito vicino a un grande quartiere di circa 18.000 abitanti. Nel 2012 il proprietario e i suoi collaboratori sono stati accusati di disastro colposo e doloso, per aver inquinato 70 ettari di parchi per via delle polveri che emettono le cokerie. Colombo M.Fiorella

INCIDENTI 2006, Un operaio è morto e altri due sono rimasti feriti in un infortunio sul lavoro avvenuto nello stabilimento siderurgico Ilva di Taranto. La morte dell’operaio, così come il ferimento degli altri due, è stata causata dall’inalazione di gas tossici fuoriuscite da una conduttura del gas collegata all’altoforno. In particolare l’operaio è morto intossicato dalle esalazioni di ossido di carbonio, inodore ma altamente tossico 15 giugno 2015  E’ morto un operaio dopo 4 giorni di agonia per l’incidente sul lavoro accaduto mentre l’operaio stava verificando la temperatura della colata di ghisa ed è stato investito da una fiammata mista incandescente. Ustioni gravissime sul novanta per cento del corpo non hanno lasciato speranza.

L'Ilva e i suoi altiforni E’ il più importante stabilimento italiano  e in Europa Si occupa della produzione e trasformazione dell'acciaio. Ci sono stati diversi processi penali per inquinamento che si sono conclusi anche con la condanna del proprietario e di altri dirigenti. A Genova recentemente sono state chiuse le cokerie e l’altoforno perché le polveri sottili respirabili (diametro inferiore od uguale a 10 micron o PM10) emesse dagli impianti siderurgici sono molto dannose alla salute. Diminuisce l'inquinamento ma aumenta la disoccupazione. A Taranto L'impianto fu costruito vicino a un grande quartiere di circa 18.000 abitanti. Nel 2012 il proprietario e i suoi collaboratori sono stati accusati di disastro colposo e doloso, per aver inquinato 70 ettari di parchi per via delle polveri che emettono le cokerie.