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170403 Piombo

Abbiamo già visto, in alcuni post precedenti, come il codice 17 designi i rifiuti provenienti da edilizia, smantellamenti, demolizioni.

Uno dei rifiuti che si generano dalle demolizioni edili, riguardano appunto il piombo, presente nelle vecchie tubazioni idrauliche; un uso, questo, che fin dall’epoca degli antichi romani, si è protratto fino a noi. Tubazioni e strutture di piombo, risalenti all’impero romano, sono ancora esistenti ed in servizio

Tratto di tubazione di piombo (fistula) per la distribuzione in città delle acque dell’acquedotto di Teoderico.

oggigiorno.

Il piombo è’ un materiale tenero, denso, duttile e malleabile. Di colore bianco azzurrognolo, appena tagliato, mentre diventa grigio scuro a contatto con l’aria. Viene usato anche nella produzione di batterie per autotrazione e nei proiettili per armi da fuoco, come refrigerante nei reattori nucleari ed in lega con altri componenti, per gli usi più disparati.

 

Sia il piombo sia i suoi composti sono nocivi; esso possiede anche una relativamente bassa conducibilità elettrica. Può essere reso più duro per aggiunta di una piccola quantità di antimonio, questa lega è stata a lungo usata per i caratteri da stampa.

È molto resistente alla corrosione: non viene intaccato dall’acido solforico, si scioglie però in acido nitrico. Ha l’importante proprietà di assorbire le radiazioni ed è per questo usato in campo elettromedicale.

Gran parte del piombo in uso oggigiorno proviene da fonti riciclate, essendo in natura rinvenibile in associazione ad altri minerali o metalli.

Ogni impresa edile che si occupi di demolizioni, molto spesso si troverà a rimuovere tubazioni in piombo che, in breve, torneranno nel ciclo produttivo, e molto probabilmente, destinata ad altri usi.

Ottone

Oltre agli elementi metallici, cominciamo a parlare delle varie leghe, che qui riceviamo.

Una delle più famose e diffuse, è l’ottone; lega principalmente composta di rame e zinco, ma con molteplici possibili combinazioni, soprattutto con lo stagno.

Anche in base al tipo di elementi che lo compongono, può avere una colorazione giallo-oro, con la quale è più conosciuto; ma anche simile all’argento…

In genere, l’ottone ha un “titolo” di zinco, tra il 36 ed il 45%, che lo rende lavorabile a caldo; la lega binaria rame zinco, è molto facile da lavorare con le macchine utensili, ma provoca trucioli molto lunghi. Per questo, si usa aggiungere piombo, che migliora la velocità di lavorazione (ottini secchi)…

 

Alla lega possono essere aggiunti anche altri elementi per ottenere determinate proprietà, ad esempio:

  • il manganese e lo stagno aumentano la resistenza alla corrosione;
  • il ferro aumenta il carico di rottura;
  • l’alluminio aumenta la resistenza alla corrosione e all’abrasione;
  • l’antimonio e l’arsenico inibiscono la “dezincificazione”.
  • il nichel migliora le caratteristiche meccaniche e la resistenza alla corrosione;
  • il silicio serve a disossidare e favorisce la creazione della fase β.

 

Sfiato di una caldaia, in ottone

L’ottone ha un campo di applicazioni talmente vasto che se ne può fare solo un elenco di massima.

  • elettricità (apparecchiature elettriche, interruttori, contatti, portalampada)
  • autotrasporti (radiatori, impianti elettrici)
  • settore marino (scambiatori, piastre)
  • munizioni (bossoli)
  • idrosanitaria (rubinetti, valvole, radiatori, tubazioni)
  • industria chimica (scambiatori)
  • industria meccanica (bulloni, viti, ingranaggi, minuterie metalliche)
  • edilizia e arredamento (cerniere, serramenti, elementi di mobili, maniglie)
  • monetazione e simili (monete, targhe, medaglie, decorazioni)
  • strumenti musicali (gli ottoni)

Gli ottoni contenenti dal 40 al 60% di stagno, risultano molto plastici, e con una colorazione argentea che ne rende idoneo l’uso in bigiotteria, ad esempio per realizzare orologi da polso. Con percentuali di stagno elevate, si ottiene un ottone dalle caratteristiche meccaniche più elevate, usato quindi per per parti di oggetti che necessitano resistenza meccanica. Quello al 28% viene usato per i bossoli dei cannoni e cartucceria; quello al 33%, ottimamente lavorabile, è raccomandato per i laminati destinati a pezzi imbutiti, molle e tubi.

 

Oltre allo stagno, altro elemento che crea differenti leghe di ottone, è il piombo.

Gli ottoni al piombo sono impiegati per i pezzi lavorabili al tornio, come valvole e rubinetti.

Tra gli ottoni speciali ricordiamo il CuZn28Sn1As, detto anche ottone ammiragliato, utilizzato in distillatori, condensatori, raccordi e nelle applicazioni marine in generale.

Il CuZn22Al2As è utilizzato negli scambiatori marini, che necessitano di alta resistenza alla corrosione e che lavorano con alta velocità di flusso.

Il CuZn19Sn viene usato per la produzione di strumenti musicali (gli ottoni).

Le monete da 10, 20 e 50 centesimi di euro sono in CuAl5Zn5Sn1 (lega nordic Gold o oro nordico), mentre la parte gialla delle monete da 1 e 2 euro è in CuZn20Ni5.

L’ottone è un materiale duttile, malleabile e ha una buona resistenza alla corrosione; rispetto al rame presenta valori più elevati di durezza, resilienza e fusibilità. Ha notevo

Strumenti musicali in ottone

li proprietà acustiche, non a caso viene impiegato nella produzione di svariati strumenti musicali, soprattutto i cosiddetti “ottoni” (tromba, corno, trombone, tuba, ecc..), ma anche sassofoni e percussioni.

Una lega, quindi, che nelle sue moltissime varietà, si adopera ad un numero elevatissimo di applicazioni.

Se ne producono, in italia, oltre mezzo milione di tonnellate all’anno; una larga parte di queste, proviene proprio dal mondo del riciclaggio, con il consueto risparmio di energia ed il minore impatto ambientale, essendo inferiore, la richiesta di elementi dal settore estrattivo…

Straordinario ottone !

Ferro

La parola ferro, è utilizzata nel linguaggio comune per indicare le varie leghe del ferro a bassa resistenza, definiti anche “acciai dolci”.

Il ferro, è un elemento che si trova sempre legato ad altri elementi come: carbonio, silicio, manganese, cromo, nichel etc.

Le leghe più note del ferro, sono quelle che lo vedono combinato con il carbonio, ovvero l’acciaio e la ghisa. A livello industriale, si riesce ad ottenere ferro puro, quasi al 100%; un prodotto che viene poi usato per esser legato a tutta una serie di altri elementi chimici, per ottenere leghe con caratteristiche molto diverse.

Il ferro è estremamente importante nella tecnologia per le sue caratteristiche meccaniche e la sua lavorabilità; e tale fu la sua importanza, anche nel passato, da dare il nome ad un intero periodo storico: l’età del ferro.

Le prime prove di uso del ferro vengono dai Sumeri e dagli Ittiti, che già 4000 anni prima di Cristo lo usavano per piccoli oggetti come punte di lancia e gioielli ricavati dal ferro recuperato da meteoriti.

Frammenti di meteoriti contenenti ferro metallico.

Poiché le meteoriti cadono dal cielo, gli antichi greci chiamarono sider = stelle, il ferro. E da questa associazione, deriva la parola siderurgia che ancora oggi utilizziamo…

 

La storia dell’impiego e della produzione del ferro è comune a quella delle sue leghe ghisa e acciaio; leghe che spesso, nell’antichità, vennero prodotte quasi per caso, con un contenuto di carbonio miracolosamente perfetto. Almeno questo, spesso, oggi si è portati a pensare. Vedremo meglio questo aspetto, quando parleremo dell’acciaio…

Tornando al ferro, c’è da dire che è il metallo più abbondante all’interno della Terra (costituendo il 34,6% della massa del nostro pianeta) ed è il sesto elemento per abbondanza nell’intero universo.

La concentrazione di ferro nei vari strati della terra varia con la profondità: è massima nel nucleo, che è costituito probabilmente da una lega di ferro e nichel e decresce fino al 4,75% nella crosta terrestre.

Il suo simbolo Fe è una abbreviazione della parola ferrum, il nome latino del metallo.

Il ferro è un metallo estratto da minerali: non si rinviene ferro puro in natura (nativo). Per estrarre il ferro dai suoi minerali, all’interno dei quali si trova nello stato ossidato (ematite, magnetite, limonite, taconite…), è necessario rimuovere le impurità per riduzione chimica del minerale.

E’ il metallo più usato dall’umanità e rappresenta, da solo, il 95% della produzione di metalli del mondo.

Il suo basso costo e la sua resistenza (nella forma detta acciaio) ne fanno un materiale indispensabile da costruzione, su automobili, prodotti navali ed elementi portanti di edifici.

Le molte leghe del ferro, ognuna con un campo diverso di applicazione, sono:

  • la ghisa di prima fusione, contenente tra il 4% ed 5% di carbonio e quantità variabili di diverse impurezze quali lo zolfo, il silicio ed il fosforo. Il suo principale impiego è quello di intermedio nella produzione di ghisa di seconda fusione (la ghisa propriamente detta) e di acciaio;
  • la ghisa di seconda fusione, cioè la ghisa vera e propria, che contiene tra il 2% ed il 3,5% di carbonio e livelli inferiori delle impurezze sopra menzionate, tali da non incidere negativamente sulle proprietà del materiale. Ha un punto di fusione compreso tra 1 150 °C e 1 200 °C, inferiore a quello di ferro e carbonio presi singolarmente, ed è, quindi, il primo prodotto a fondere quando ferro e carbonio sono scaldati insieme. È un materiale estremamente duro e fragile, si spezza facilmente, persino quando viene scaldato al calor bianco;
  • l’acciaio al carbonio, che contiene quantità di carbonio variabile tra lo 0,10% e l’1,65%. Secondo il tenore o percentuale di carbonio si dividono in:
    • extradolci (meno dello 0,15%);
    • dolci (da 0,15% a 0,25%);
    • semiduri (da 0,25% a 0,50%);
    • duri (oltre lo 0,50%);
  • il ferro comune (tecnicamente detto battuto o dolce), contenente meno dello 0,5% di carbonio (quindi da un punto di vista chimico si tratta comunque di acciaio). È un materiale duro e malleabile. Spesso tuttavia con il termine ferro viene indicato comunemente sia l’acciaio extradolce che quello dolce;
  • gli acciai speciali, addizionati oltre al carbonio di altri metalli quali il cromo, il vanadio, il molibdeno, il nichel e il manganese per conferire alla lega particolari caratteristiche di resistenza fisica o chimica;
  • l’ossido di ferro (Fe2O3), nelle varietà magnetite e maghemite usato per le sue proprietà magnetiche come materiale per la produzione di supporti di memorizzazione – ad esempio supportato sui polimeri nei nastri magnetici.

Insomma, parlare in un solo post, di un elemento che in lega, ha decine di derivati, non ha molto senso. Ma era solo per presentare questo elemento che, nel nostro lavoro, è la base; l’elemento più comune, il più lavorato dall’industria, il più raccolto e riciclato, di conseguenza…

Tratteremo in diversi post, l’acciaio, la lega più importante del ferro, mentre alle altre leghe, dedicheremo meno approfondimenti…

Il rame, cenni storici…

Il rame è l’elemento chimico di numero atomico 29. Il suo simbolo è Cu.

E’ un metallo rosato o rossastro, di conducibilità elettrica e termica elevatissime, superate solo da quelle dell’argento; è molto resistente alla corrosione (per via di una patina aderente che si forma spontaneamente sulla superficie, prima di colore bruno e poi di colore verde o verde-azzurro) e non è magnetico.

È facilmente lavorabile, estremamente duttile e malleabile, ma non è idoneo a lavorazioni con asportazione di truciolo, perché ha una consistenza piuttosto pastosa; può essere facilmente riciclato e i suoi rottami hanno un alto valore di recupero. Si combina con altri metalli a formare numerose leghe metalliche (si calcola che se ne usino almeno 400), le più comuni sono il bronzo (rame e stagno) e l’ottone (rame e zinco). Tra le altre, anche i cupronichel e i cuprallumini (detti anche bronzi all’alluminio). Inoltre il rame è batteriostatico, cioè combatte la proliferazione dei batteri sulla sua superficie.

Il rame era già noto ad alcune delle più antiche civiltà di cui abbiamo testimonianze, la storia del suo impiego si stima vecchia di almeno 10.000 anni.

Un pendente in rame nativo datato attorno al 9500 a.C. è stato trovato in una grotta dei monti Zagros, in Iraq.In Turchia sono stati ritrovati altri oggetti in rame risalenti al 7000 a.C. Segni di attività del raffinamento del rame a partire dai suoi ossidi minerali (la malachite e l’azzurrite) risalgono al 5000 a.C., mille anni prima di quelli relativi all’uso dell’oro.

Insomma, il rame è con ogni probabilità il metallo che l’umanità usa da più tempo.

L'ascia dell'uomo del Similaun...

L’ascia dell’uomo del Similaun…

Una piramide ospita un sistema di tubi di scarico in lega di rame vecchia di circa 5000 anni. Al museo Statale di Berlino si può vedere il primo tubo di rame per l’acqua risalente al 2750 a.C. L’uso del rame nella Cina antica risale al 2000 a.C., la cui produzione di bronzo raggiunge l’eccellenza attorno al 1200 a.C.

In Europa, l’uso del rame è confermato dal ritrovamento dell’uomo del Similaun (noto anche come Ötzi), il fossile di un uomo risalente al 3200 a.C. rinvenuto sulle Alpi, la cui ascia ha una punta costituita da rame puro al 99,7%.

L’elevato tenore di arsenico trovato nei suoi capelli fa presumere che tra le attività dell’uomo rientrasse anche quella di produrre il rame. Verso la fine del III millennio a.C., a Saint-Véran (Francia) era nota la tecnica per staccare un pezzo del minerale, batterlo e scaldarlo presso una miniera di rame ad un’altitudine di 2500 metri.

I reperti storici recuperati, risalenti ad una fase avanzata dell’Età del bronzo (inizio II millennio a.C.), comprendono ugelli in ceramica e strutture in pietra a secco, interpretabili come un forno metallurgico preistorico.

"Diffusion cuivre" di Hamelin de Guettelet - Opera propria. Con licenza Pubblico dominio tramite Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diffusion_cuivre.png#mediaviewer/File:Diffusion_cuivre.png

“Diffusion cuivre” di Hamelin de Guettelet – Opera propria. Con licenza Pubblico dominio tramite Wikimedia Commons – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diffusion_cuivre.png#mediaviewer/File:Diffusion_cuivre.png

L’uso del bronzo, lega di rame e stagno, è stato talmente diffuso nella storia da dare il nome ad uno stadio dell’evoluzione della civiltà umana: l’età del bronzo. Il periodo di transizione tra il precedente neolitico e l’età del bronzo è chiamato calcolitico ed è contraddistinto dalla compresenza di utensili in pietra ed utensili in rame.

L’ottone, una lega di rame e zinco, era già noto agli antichi greci e fu ampiamente utilizzato dai romani. Il rame è stato associato alla dea Venere nella mitologia e nell’alchimia per via del suo aspetto lucente, del suo uso nella produzione di specchi e per la sua principale zona estrattiva, l’isola di Cipro.

Il rame si trova quasi sempre sotto forma di minerali e molto più raramente allo stato nativo sotto forma di pepite. Oggi, le principali miniere sono situate lungo la Cordigliera delle Ande e le Montagne Rocciose: i principali Paesi estrattori sono il Cile, il Perù, gli Stati Uniti, l’Indonesia, l’Australia; altre importanti miniere si trovano in Papua Nuova Guinea, Zambia, Canada, Paesi ex-URSS, Polonia e Finlandia.

Visto il largo impiego, soprattutto in ambito elettrotecnico, la produzione è aumentata notevolmente, nell’ultimo secolo. Nel 2004, se ne sono prodotti oltre 22 milioni di tonnellate.

Molto importante, è il settore del recupero che, in Europa, supera il 40% della produzione totale.

 

L’alluminio, cenni storici…

L’alluminio, simbolo Al, è l’elemento chimico di numero atomico 13.

Si tratta di un metallo duttile color argento. L’alluminio si estrae principalmente dai minerali di bauxite ed è notevole la sua morbidezza, la sua leggerezza e la sua resistenza all’ossidazione, dovuta alla formazione di un sottilissimo strato di ossido che impedisce all’ossigeno di corrodere il metallo sottostante.

L’alluminio grezzo viene lavorato tramite diversi processi di produzione industriale, quali ad esempio la fusione, la forgiatura o lo stampaggio.

Viene usato in molte industrie per la fabbricazione di milioni di prodotti diversi ed è molto importante per l’economia mondiale. Componenti strutturali fatti in alluminio sono vitali per l’industria aerospaziale e molto importanti in altri campi dei trasporti e delle costruzioni nei quali leggerezza, durata e resistenza sono necessarie.

Gli antichi greci e romani usavano l’allume che era prodotto dalla lavorazione dell’alunite, un solfato d’alluminio che si trova in natura.

L’allume era fondamentale nell’industria tessile come fissatore per colori, per le stampe su pergamena, per la concia delle pelli, la produzione del vetro e, come emostatico, per curare le ferite.

Nel 1761 Guyton de Morveau propose di chiamare l’alluminio base, allumina.

Il metallo fu identificato per la prima volta da H.Davy, nell’allume, però non riuscì ad isolarlo, propose pertanto il nome alumium (dal Latino alumen, alum, sale amaro), poi modificato in aluminium, quindi in alluminio.

La statua di Anteros come angelo della carità cristiana in Piccadilly Circus a Londra (1893), è una delle prime statue in alluminio, allora considerato metallo prezioso.

Il primo scienziato ad isolare, in forma impura, il metallo fu H. C. Ørsted sfruttando la reazione tra l’amalgama di potassio ed AlCl3 ; Friedrich Wöhler è generalmente accreditato per aver isolato l’alluminio in forma massiva, nel 1827, migliorando il metodo di Ørsted.

Henri Sainte-Claire Deville introdusse il metodo di riduzione diretta del metallo, per via elettrolitica a partire da NaAlCl4 fuso, processo studiato in modo indipendente pure da Bunsen.

L’invenzione del processo di Hall-Héroult nel 1886, ovvero elettrolisi di allumina disciolta in criolite (NaAlF4) rese economica l’estrazione dell’alluminio dai minerali, ed è comunemente in uso in tutto il mondo.

Ciò che un tempo era raro e prezioso, divenne accessibile e quindi largamente utilizzato.

Fonte: Vikipedia

 

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