Riciclo dell'acciaio

L'acciaio è un ottimo materiale da riciclare, essendo facilmente reperibile attraverso vasti sistemi di raccolta. Inoltre è unico in quanto può essere riciclato all'infinito, senza perdere le sue proprietà. Perciò, riutilizzare l'acciaio per il packaging e per la formazione di altro acciaio, è un processo che conferisce al materiale un enorme vantaggio in termini di sostenibilità.
Nell'integrare acciaio riciclato nel processo di fabbricazione, si può ottenere un risparmio energetico del 70%, abbassando l'emissione di CO2. In altre parole, più alto è il tasso di riciclo, più bassa è l'emissione di CO2. In aggiunta a tali performance, questo materiale si è dimostrato il migliore in termini di sicurezza, protezione e conservazione. Il riciclo dell'acciaio è un fenomeno sempre più in aumento. Secondo le statistiche nel 2012 sono state raccolte ben 374 169 tonnellate di imballaggi, di cui 332 166 , pari al peso di 33 Tour Eiffel, sono state nuovamente recuperare.

In questo video, è mostrato il processo di produzione di lingotti d'acciaio, a partire da scarti di imballaggi e ferraglia.

L'altoforno

"... Chiamatelo con il suo nome. Afo 4. Storpiatelo in Ufo, lo fanno tutti. L'oggetto non identificato. Anche se intorno impazza la guerra mondiale (era successo davvero nel '44 con la fabbrica invasa dai nazisti), lui resta lì, imperturbabile e operoso.. La sua lunga proboscide aspira-carbone, i testicoli dove cuoce l'acciaio, il muso di tricorno, lo scheletro possente di cattedrale brutale al cominciamento..."

L'altoforno, è un tipo di impianto utilizzato nell'industria metallurgica per produrre ghisa partendo da minerale ferroso, attraverso un processo in cui concorre la combustione di carbone coke, la fusione di minerali e riduzione degli ossidi metallici (ad esempio Fe₂O₃) presenti in natura come minerale ferroso o introdotti come rottame ferroso, attraverso un'atmosfera riducente.

Questo strumento deve il suo nome alle dimensioni, infatti può raggiungere un'altezza di 80 metri (con un diametro che può superare gli 8 metri) e può produrre fino a 4500 tonnellate al giorno.

E’ un forno a tino, la cui forma è costituita da due tratti troncoconici, di cui il "tino" costituisce il cono superiore, il cono inferiore è detto "sacca", uniti da una sezione cilindrica centrale (detta "ventre"). La carica avviene dall'alto, ed è formata da strati di coke e minerale ferroso che vengono gettati  alternativamente . Il funzionamento è continuo: gli strati della carica scendono lentamente mentre il forno viene alimentato introducendo nuovi strati a intervalli regolari. È un forno a vento:  per raggiungere alti valori di temperatura è necessario insufflare aria, alla quale può essere addizionato ossigeno, che deve essere preriscaldata. L'iniezione di aria, detta "vento caldo", anch'essa continua, avviene attraverso una corona di tubi in corrispondenza del ventre del forno. La struttura esterna è costituita da una corazza di acciaio speciale, rivestita internamente da mattoni refrattari su un sostrato di cemento refrattario, le pareti  sono invece  raffreddate da tubazioni d'acqua nelle zone più termicamente sollecitate.

   

http://blog.edidablog.it/edidablog/internetedidattica/files/2011/12/altoforno21.jpg

http://it.wikipedia.org/wiki/Altoforno

Il ferro nella Rivoluzione Industriale

Nell'Inghilterra del Settecento un ruolo decisivo ebbe l’industria del ferro che si sviluppò  e si intrecciò a quella tessile e fu protagonista della Rivoluzione industriale.

Infatti,la crescita continua della domanda di prodotti tessili spinse a intensificare il processo di industrializzazione e di meccanizzazione: si innescò pertanto un processo circolare di sviluppo. 

Benché non fosse povera di miniere di ferro, l’Inghilterra, ancora per buona parte del Settecento, fu costretta a importare ghisa in barre dalla Svezia. La fusione del ferro avveniva in altiforni alimentati con carbone di legna .Il rapido esaurimento delle riserve di legname, l'alto costo dei trasporti e la scarsa purezza della ghisa prodotta, rendevano poco economica la siderurgia nazionale. La svolta si ebbe a partire dal 1783, quando Henry Cort mise a punto una tecnica che permetteva di fondere la ghisa in altiforni per mezzo del coke, carbon fossile sottoposto a una speciale cottura che ne riduceva le impurità. La siderurgia inglese si metteva così in condizione di soddisfare la crescente domanda di prodotti ferrosi che proveniva dall’agricoltura e dal settore tessile, raddoppiando, in meno di vent'anni, la produzione di lingotti di ghisa. Si venne creando un circolo economicamente propulsivo fra il carbone, di cui la Gran Bretagna era ricca, e il ferro: una produzione stimolava l'altra e la rete dei trasporti veniva incessantemente migliorata in modo da sostenere tale sviluppo. Nel corso degli anni le innovazioni continuarono ad aumentare tanto che la produzione di ferro passò dalle 15mila tonnellate del 1750 alle 445mila del 1823, con la conseguente possibilità di ampliare notevolmente la costruzione delle ferrovie, la diffusione dei trasporti e la distribuzione delle merci.

La siderurgia nel periodo medievale

Mentre la metallurgia degli altri metalli rimase virtualmente stazionaria fino al sedicesimo secolo, la produzione del ferro su larga scala e l’utilizzazione dell’energia idraulica condussero alla specializzazione dell’attrezzatura, al raggiungimento di temperature più elevate e all'allestimento di forni che resero possibile la produzione della ghisa.

Sebbene poco sia stato ancora rivelato dai documenti relativi alla metallurgia del primo Medioevo, molto è stato possibile apprendere mediante lavori di scavo. 

Durante il settimo secolo, gli armaioli che lavoravano nella Borgogna si sparsero per la Francia settentrionale e occidentale: essi perfezionarono una tecnica del tutto particolare per la fabbricazione dell'acciaio sagomato . Le armi d’acciaio orientali di questo tipo sono perfettamente omogenee e la sagoma è sviluppata per cristallizzazione, mentre l’acciaio occidentale sagomato era formato saldando insieme delle bandelle di acciaio orientale, che venivano poi tagliate, piegate e fucinate in modo da formare il particolare modello. Gli oggetti di acciaio sagomato di fattura occidentale divennero ricercati anche nei paesi arabi. Tali fatti gettano una luce vivida sulla sopravvivenza di complicatissime tecniche, e dovrebbero renderci cauti nel condannare la metallurgia del cosiddetto evo oscuro. Abbiamo inoltre motivo di ritenere che alcuni tipi di forni per il ferro furono introdotti proprio in questo periodo. 

Un fattore che influì molto più potentemente sull'evoluzione della moderna metallurgia del ferro fu costituito dall'avvento dell’energia idraulica . Secondo Agricola, la prima applicazione dei mantici idraulici risale al 1435, ma certamente essa è da attribuirsi a epoca anteriore. Già nell'undicesimo secolo si fa menzione di mantici e magli idraulici in uso nelle Alpi occidentali e nella Slesia. Nel 1135 il monastero benedettino di Admont, nella Stiria, disponeva a Leoben di un mulino ad acqua, al quale, nel 1175, se ne aggiungeva uno a pestelli; inoltre abbiamo notizie di atri mulini esistenti a Hradish in Moravia. Da queste regioni orientali essi si spostarono nella Germania centrale dove, nelle valli fluviali della regione mineraria dell'Hanz, erano sorte nel tredicesimo secolo delle fonderie per blumi; gli accenni a bacini idrici annessi a tali fonderie sono molto frequenti. Anche in Danimarca troviamo riferimenti ai “mulini per il ferro” di Sorø (1197), costruiti “per estrarne il ferro dal minerale”.

Le prime applicazioni dell’energia idraulica alla metallurgia francese del ferro risalgono anch’esse all’undicesimo e al dodicesimo secolo. Ancora una volta l’iniziativa dell'introduzione fu merito degli ordini monastici. Nel Delfinato, ove nel 1084 era stata fondata la Grande Chartreuse, i mulini ad acqua erano già in uso intorno al 1200. L’ingegnere cistercense Villard de Honnecourt, nel suo taccuino (XIII secolo) tracciò piani relativi a macchinari idraulici di ogni specie, compresa una segheria .

Naturalmente vi fu una tendenza delle ferriere ad allontanarsi dai giacimenti minerari e carboniferi per avvicinarsi ai torrenti e ai ruscelli, tendenza invertita alcuni secoli più tardi dall’avvento della macchina a vapore.

I metalli nell'antichità

Rame

Il primo metallo ad essere utilizzato dall'uomo fu il rame perché era reperibile allo stato nativo. I primi reperti archeologici che ne attestano l’uso sono stati trovati in Iraq e in Turchia e dovrebbero risalire  al 9500 a.C circa.  Nell'Europa Occidentale ,invece, sono stati trovati manufatti in rame del III millennio a.C.

Inizialmente ,nella lavorazione, veniva adoperata la tecnica del cosiddetto “martellamento a freddo” ; successivamente si passò alla lavorazione a caldo che permetteva una migliore modellazione. Il procedimento consisteva nel mescolare il rame con carbone di legna e poi cuocerlo in forno : una volta fuso, il metallo veniva versato in stampi di pietra affinché potesse ottenere la forma desiderata . Anche se la produzione di oggetti e utensili in rame restò inizialmente affiancata all'uso della pietra ,è importante sottolineare come la lavorazione di questo materiale consentì la nascita di nuove professioni  e contribuì allo sviluppo dei commerci tra le varie popolazioni. 

                                  

   Reperti archeologici in rame ritrovati in Serbia 

   e risalenti  a 7000 anni fa     

   http://www.veja.it

                           

Bronzo

Con l’affinamento della tecnologia riguardante la lavorazione del rame, si passò allo produzione delle sue leghe, ottenute inizialmente unendolo all'arsenico. Quasi sicuramente  il bronzo , ottenuto dalla fusione  del rame con lo stagno, venne scoperto casualmente . L’Età del Bronzo (3500-1200 a.C .) fu caratterizzata dalla metallurgia di questo metallo che permise di realizzare oggetti più resistenti e leggeri come attrezzi ,armi e corazze. Infatti, il bronzo è caratterizzato da buone proprietà meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione. Uno dei centri più attivi per l’estrazione dei minerali  e della metallurgia fu il territorio alpino orientale intorno alle miniere austriache, sicuramente sfruttate sin dall'antichità  Altri centri importanti furono le regioni dell’Egeo ,quelle del Vicino Oriente e la Cina. L’uso del bronzo contribuì notevolmente al miglioramento della società, permettendo lo sviluppo di nuovi tipi di economia e consentendo l’abbandono degli strumenti costruiti in pietra, corno ed osso, sostituiti da altri molto più efficienti.

                    Spade dell'età del Bronzo rinvenute in Germania

                    http://www.antikitera.net/news.asp?ID=10553

Ferro

Secondo le conoscenze attuali, i primi oggetti in ferro vennero costruiti per la prima volta  intorno al IV millennio a.C con frammenti provenienti da meteoriti  e veniva loro attribuito un significato simbolico e un potere magico . La siderurgia, intesa come estrazione del ferro dai minerali e successiva lavorazione, nacque invece con i  Calibi, un popolo che viveva a sud-est del Mar Nero, e con gli Ittiti che utilizzavano il metallo per la produzione di armi. Inizialmente essa si diffuse verso oriente (Mesopotamia, Egitto, Persia, Cina) ,poi verso occidente (Grecia, Italia e penisola Iberica) e infine nel nord Europa (Gallia e Isole Britanniche) e caratterizzò  le civiltà dell’ “Età del Ferro”.

La lavorazione, rimasta pressoché , immutata fino al 1700, consisteva nel riscaldare in un forno a ventilazione naturale minerali di ferro (limonite, ematite, siderite, magnetite) assieme a carbone di legna, fino a separare dalla scorie una massa spugnosa. Questa veniva ribattuta più volte (ferro battuto) per eliminare altre impurità e acquisiva compattezza e malleabilità. La scoperta della tempra ,il rapido raffreddamento in acqua del metallo rovente, permise di rendere il ferro ancora più duro e resistente.

Per approfondire:

http://www.museoitalianoghisa.org/documenti/Ilferronellastoria-IT.pdf

                             

                       

                             

                                          Antiche lame in ferro

                                                         http://www.culterpattada.com/it/coltelli/il-ferro.aspx

Oro

Un altro metallo molto “antico” è senz’altro l’oro. Si ritiene che le prime  estrazioni  siano avvenute intorno al 6000 a.C in Africa settentrionale, Mesopotamia, nella valle dell’Indo e nel Mediterraneo orientale dove sorgevano i regni delle principali civiltà del tempo. Nell’antico Egitto, veniva estratto tramite picconi di pietra o bronzo dagli schiavi, perché i giacimenti erano di proprietà dello Stato. La quantità di oro egizio era notevole e i principi assiri e babilonesi erano soliti offrire carri da guerra, armi e vasellame per assicurarsi il prezioso metallo; non di rado la “corsa all’oro” sfociava in sanguinose guerre. Tuttavia, i principali diffusori nel mediterraneo, dalla metà del II millennio alla metà del I millennio a.C., furono i Fenici, anche se l’impulso decisivo all’estrazione venne dato successivamente dai Romani. Purtroppo dal mondo antico ci sono arrivati pochi oggetti d'oro perchè il metallo veniva spesso rifuso per coniare monete.E' possibile ritrovare la presenza dell'oro anche in un testo sacro come la Bibbia, nella quale non gli viene attribuita un'origine divina ma una semplice funzione sociale, a differenza delle religioni politeiste del tempo.

Per ulteriori approfondimenti, vi rimando a questa pagina:

http://www.homolaicus.com/storia/oro/origini.htm